上海市地热资源地质条件及开发利用潜力分析

上海市地热资源地质条件及开发利用潜力分析

谢建磊　方正　李金柱　徐明德

(上海市地质调查研究院,上海,200072)

摘　要　受多种因素制约,上海市近年来陆续实施的地热资源勘查效果都不理想。本文在汇总整理本市有关地热资料的基础上,对区内热源、热储、热盖和通道等地质条件进行了分析,并划分了12个地热资源远景区。热盖为上侏罗统、松散层区域性热盖和上白垩统-古近系、下古生界陆源碎屑岩局部性热盖。热储具有下古生界和白龙港玄武岩层状热储和断裂破碎带带状热储。热源主要为正常的地温增温,断陷盆地盆缘断裂和主要断裂具有深部导热作用。

关键词　地热地质条件　控热构造　远景区　利用潜力

1　引言

地热资源作为一种清洁能源,逐渐成为许多城市能源结构的重要组成部分。加强恒温层以深地热资源(包含浅层地温能)的勘查和利用成为地质部门的一个重要任务。尤其是近年来,在国际能源供需矛盾日益突出、国内出台产业节能减排政策的背景下,开发地热资源已成为提升城市形象、带动经济发展的有效手段。上海市自身能源缺乏,加强地热能勘查和开发对建设“资源节约型、环境友好型”国际性大都市具有重要意义。浅层地温能因分布广泛、利用方便、调查和开发技术臻于成熟,在世博会等工程中已开始利用,但在中浅部、深部地热资源勘查上,受区域地质条件认识不足等因素影响,目前还没有取得突破。

20世纪60年代至21世纪初,区内零星进行了水温测量、岩石物性测试、岩溶水文地质普查和北新泾等局部的地热资源勘查,积累了部分地质资料和经验。初步总结和探讨了重固-北新泾地热资源远景区段[1][2],并据长江三角洲地区地热资源分布规律对上海市地热资源勘探方向进行了初步概括[3];但上述认识多集中在局部,对地热资源的地质条件至今未见有系统论述和地热资源远景区划分。本文在上述资料基础上,通过与邻区对比,分析了本区地热地质条件,划分了地热远景区(带),并对其开发潜力进行了分析。

2　区域地球物理和地质特征

2.1　区域重磁场特征

区域布格重力异常呈NE-NEE、近E W向,向东逐渐抬高。除松江、青浦和堡镇一带,多为正异常。局部发育轴向NE、近E W向相间分布的相对重力高和重力低值区,多由梯度带或线状过渡带分割,多对应于隆起区和坳陷区。区域航磁△T异常以NE-S W向带状异常带占优势。通常高磁异常区对应于基底隆起区和基性侵入岩;中磁异常区对应于火山岩、中酸性侵入岩;低负磁异常区通常对应于陆源碎屑岩和碳酸盐岩类浅埋区。

区域重磁异常分带受NE、NEE向主构造线控制,沿构造线方向不连续的特征[4],呈现出NW和NWW、NNE向后期断裂的改造作用。异常特征的差异反映了各自物质组成和后期构造运动作用强度的不同,变化越剧烈,后期构造作用的影响可能越大。据重力异常和航磁异常分别反演的莫霍面、居里面埋深(图1)同样显示了NE-NEE、近E W向的主构造线方向。莫霍面埋深自西向东总体变浅,且显示了江绍断裂带至枫径-川沙断裂带北东向构造带、上海中部北西向构造带的深部控制作用。居里面埋深呈鼻状自西向东和自中部向两侧总体变深。居里等温面埋藏较浅的地方通常大致与高地温梯度区相对应,对地热形成较有利[5]。

收稿日期:2009-03-02

作者简介:谢建磊(1981-),男,助理工程师,主要从事区域地质调查和研究工作。

图1　上海市及邻区莫霍面(左)和居里面(右)埋深等值线图Fig .1Cont our map s of Moho (left )and Curie surface (right )

dep th in Shanghai and adjacent area

2.2　区域地质和水文地质

区内变质基底为金山群和惠南板岩,盖层包括

震旦系碳酸盐岩类、下古生界碳酸盐岩和陆源碎屑岩类、上侏罗统火山碎屑岩和陆源碎屑岩类、上白垩统-古新统红盆沉积、中新统玄武岩类和上新统-第四系松散岩类。此外,燕山晚期侵入岩分布广泛。

广泛发育的节理多为后期热液充填,部分贯通性较好。断裂构造有NE 、NNE 、NW -NNW 和近E W (NWW 、NEE )四组(图2),NE 、近E W 向发育较早,NNE 、NW -NNW 向较晚。NE 向断裂呈压扭-张扭性。NNE 向断裂多呈张扭性,大场-廊下以东15-30k m

推断为一重要NNE 向构造带。NW -NNW 断裂呈压剪-张扭性,张性主要表现在浅部构造上。近E W 向断裂先后呈压性-剪切-张性-压扭性-张扭性,在断陷盆地边缘多呈张性。

图2　上海市地热地质构造图

Fig .2Geother mal geol ogical structure map in Shanghai

区内地下水主要赋存于松散岩类裂隙中,其次为

上新统、上侏罗统、下古生界基岩裂隙、节理和断裂破碎

带中。松散岩类孔隙水分布广泛,分潜水层、微承压含水层和五个承压含水层。基岩富水性差别较大,与断裂和岩溶发育程度密切相关。水化学类型有HC O 3・Cl -Na 、Cl -Na ・Ca 、Cl -Na 、Cl ・HC O 3-Na 、HC O 3-Na 、Cl ・S O 4-Na 六种,多为微咸水。水温22～46℃。PH 值为6.7～8.56。

3　地热地质条件特征

3.1　地温场和热源特征

区内恒温层埋深约23m ,地温18.2℃。地温随深度总体呈线性增大趋势,松散层中尤为明显。平均地温梯度一般3.10℃/100m 。下古生界平均地温梯度为2.1～3.4℃/100m ,最小为0,变化最大;上侏罗统为1.8～2.36℃/100m;第四系为3.1～4.6℃/100m 。近年来,水温调查在地热资源勘查中取得了

很好效果[6]

。区内第四承压含水层分布广泛,且局部多年的水温测量表明数据质量较高,最具代表性。该层水温在太仓-奉贤断裂以西比罗店-周浦断裂以东略高,但比两断裂带间略低(图3)。局部条带状高值区多NE 向,个别呈NW -NWW 、NNE 向,集中在上述两断裂之间。具体分布在安　盆地北缘、青浦-北新泾-静安寺、庙镇-唐行、顾村-高行-

长兴、北桥盆地、练塘-石湖荡、枫泾-马桥、书院-临港新城、朱泾-廊下、莘庄-周浦和三林-川沙一带。主要受如下因素影响:

图3　上海市第四承压含水层水温等值图

Fig .3Cont our map of water te mperature of f ourth confined aqui 2

fer in Shanghai