北京市小汤山地区地温场特征及地下热水成因模式分析.pdf

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1、北京市小汤山地区地温场特征及地下热水成因模式分析王泽龙1吕金波1周训2(1．北京市地质调查研究院北京；2．中国地质大学北京100083)摘要：小汤山地热田位于北京平原北部，在北西向南El—孙河断裂、北东向黄庄一高丽营断裂和北东东向阿苏卫_，J、汤山断裂交汇构成的三角形地块上，地热田面积86．5km2。热田属于岩溶裂隙介质沉积盆地传导型地热系统，有寒武系热储、蓟县系铁岭组热储和蓟县系雾迷山组热储3个基岩热储。本区地下热水的热源来自盆地深部较均一的热流，补给来源主要是在北部和西部燕山山区的大气降水。地下热水在黄庄一高丽营深

2、大断裂附近与深部热源沟通，一部分继续向平原区深部的基岩储层运移，另一部分沿大柳树一葫芦河断裂和碳酸盐岩地层向北部运移、赋存，在阿苏卫--tl,汤山镇断裂处遇阻，沿碳酸盐岩岩溶裂隙排泄，上升至地表，形成小汤山温泉。一个地区的地温状况是该区地质构造条件和地质历史的综合反映，本文针对北京市小汤山地区地温场特征进行研究，分析地下热水的成因，建立地热地质成因模式。关键词：地热，地温场，成因模式，小汤山1序言北京市是世界上有地热资源的6个首都之一，地热资源比较丰富，开发历史悠久。小汤山镇位于北京市昌平区东南，南距北京城区安定门约2

3、7km，其地热开发最早，至今仍在开发利用。小汤山地区较为系统的地热勘查工作始于1956年，20世纪内地质勘察部门对小汤山地下热矿水进行了多项专题研究。较有价值的是，1985年提交的《北京市小汤山地热田地下热水资源评价勘察报告》⋯和1998年完成的《北京市小汤山地区地热资源勘探报告》‘21。进入21世纪，伴随着该区地热勘查与开发工作的进展，一系列地热研究相继开展。2000年，潘小平等进行了地热温标的研究，指出地热温度的变化与热田水位动态有着较好的对应关系，开采量稳定，水位趋稳，水温也趋于稳定¨o。2002年，增瑞祥等专题

4、研究了热田开采与水位的关系，指出热田水位一直呈下降趋势，年均下降1．78m，说明热田的补给量小于开采量，属消耗型地热田Hj。2003年，张道富等研究断裂构造与地温场的密切关系，描绘了大柳树一葫芦河断裂的形态和产状，指出它与地温场的关系怕。。2006年，吕金波等重点研究地下热水水文地球化学特征，提出了京北地热系统的成因模式旧1。一个地区的地温状况是该区地质构造条件和地质历史的综合反映，因此，在已知区深入研究地下热水的地温场特征，分析其成因模式，可以为地热资源开发提供可参考依据，106降低地热开发风险。本文在此背景下，在前

5、人勘查与研究工作的基础上，进一步分析小汤山地区地下热水的地质一水文地质条件，针对北京小汤山地区地温场特征进行研究，分析其成因模式，建立热储层地质结构模型和地热模型，对促进本地区地热资源的科学规划与利用，维持地热资源的持续性和生态系统整体性，支持资源、环境和经济的协调发展具有重要的意义，同时也可以提供地热研究实例，丰富地热学的相关理论。2区域地质概况及地热地质2．1区域地质概况小汤山地热田位于北京平原北部、马池口凹陷的东南侧；在北西向南口—孙河断裂、北东向黄庄一高丽营断裂和北东东向阿苏卫一小汤山断裂交汇构成的三角形地块上

6、，地热田面积约86．5km2。由图1可见，研究区的地层受区域性构造的影响，呈现了单斜构造的特征，由北而南，地层由老到新排列，依次是蓟县系的雾迷山组、洪水庄组、铁岭组，青白I=I系的下马岭组、龙山组、景儿峪组及未连续揭示的寒武系和侏罗系。地层走向近东西，倾向南，略偏东，倾角200一300，受断层的影响，局部呈小型褶曲，产状变化较大。团-园z囹，因4田s圈s囤，回s回9回10囵··图1小汤山地热地质剖面图1一正断层；2—逆断层；3一地层界线；4—剖面线；5—侏罗系；卜寒武系；7一青白口系；8—蓟县系铁岭组；9—蓟县系洪水庄

7、组；lO一蓟县系雾迷山组；11—热水井构造线走向以北东为主，局部为北西、近东西、北北东甚至近南北向偏转。这些构造形迹均为中生代燕山期和新生代喜马拉雅期构造运动所形成。中新世以来，新构造运动使北东向黄庄一高丽营断裂和北西向南口一孙河断裂具有较强的活动性，对第四系沉积厚度控制作用明显07I。就与小汤山地热田相关的构造特征分述如下：黄庄一高丽营断裂是华北平原与太行山之分界，为深大断裂。研究区附近，根据物探资料推断分布于洼里一燕丹一西王路一线，断裂走向25。～30。。新生代以来断裂具有较强的正断活动。南口一孙河断裂为区域性北西

8、向断裂，其西北端止于北东向南I=i山前断裂，向东南经旧县、化庄、东沙各庄、海青落、上辛堡延至孙河，总体走向310。左右，全长40km。阿苏卫一小汤山镇断裂呈北东东走向，长度约5km。基本上控制小汤山地热田的北部边界，为逆断层，具有阻水性质。倾向南东，倾角450一500。大柳树一葫芦河断裂长度约5km。走向NW343。，倾向73。，