河北保定容城凸起地热田储层属性与资源潜力

21世纪人类将面临资源、环境与灾害的严重挑战。地热资源作为绿色新型能源,可减少传统燃料的消耗,实现CO2减排,日益受到人们的青睐。河北保定市容城凸起地热田为我国东部代表性中低温地热田,其热储类型为基岩岩溶裂隙热储(主要为蓟县系雾迷山组及长城系高于庄组),具有储量大,可回灌等特点。根据现有数据和地质资料进行的地热资源潜力评估表明:容城凸起(56 km2研究区范围)基岩(3 000 m以浅)热储地热资源量为416×1016 J, 相当于标准煤239×106 t,折合热能1 320 MW,可采地热资源量为62×1016 J,相当于标准煤36×106 t,折合热能198 MW。     

河北宽城地区中元古代高于庄组碳酸盐岩碳氧同位素特征

对河北宽城地区中元古代高于庄组碳酸盐岩的碳氧同位素进行了测定和原始性验证,表明其原始组分保存良好。δ13C、δ18O值分布范围和平均值分别为-5.03‰～0.07‰、-9.92‰～-4.12‰和-0.90‰、-6.58‰,整体上稍低于前人测定的天津蓟县剖面和北京十三陵剖面数据。分析认为:研究区δ13C值主要受有机碳氧化与有机碳的埋藏速率因素影响,有机碳的埋藏速率与蓝绿藻等生物数量关系密切,藻类繁盛的时期一般都具有较高的δ13C值,藻类稀少的时期则具有较低的δ13C值。在浅水潮坪环境中,δ13C值与海平面的变化呈正相关关系;研究区δ18O值则主要受海平面变化影响,与之呈负相关关系;研究区古盐度Z值主要介于120～125之间,相关性分析表明Z值不仅反映氧同位素组成,也反映了碳同位素组成,δ18O和δ13C均与沉积介质的盐度有关,其变化趋势是盐度越大,其δ值越高。     

河北武城凸起地热田地热地质特征

在“雄县模式”和环境压力的双重驱动下,河北地区已形成我国最大的地热供暖城市群。因此,研究武城凸起地热田地热地质特征,对河北省故城县地热开发具有重要的指导意义。本文通过测井、地震和区域地质资料,结合水化学特征、同位素测试结果的分析,系统分析了地热田的不同类型热储展布、储集层物性、地下热水补给来源和循环路径特征,并精细评价了地热资源量。结果表明武城凸起地热田热储类型主要为馆陶组砂岩热储和奥陶系岩溶热储。砂岩热储区域稳定分布,主要产水层为下馆陶组,底板埋深1 200~1 600 m,单井出水量79~123 m³/h, 井口水温52~54 ℃;岩溶热储有利区带主要分布在寒武—三叠系卷入的背斜核部,呈南北向带状展布,主要产水层为上马家沟组、下马家沟组和亮甲山组,顶板埋深2 100~2 900 m,单井出水量75~98 m³/h,井口水温82~85 ℃。地下热水来源为西部太行山脉和北部燕山山脉,热水沿着NE-SW向断裂破碎带和岩溶不整合面向上水平运移进入浅层热储,通过沧县隆起和邢衡隆起在武城凸起汇集,形成中低温地热田。地下热水质类型为Cl-Na型,最大循环深度为2 822.5~3 032.5 m,¹⁴C测年表明砂岩热储和岩溶热储年龄分别为21 ka和32 ka。明化镇组和石炭—二叠系分别为两套热储的直接盖层。武城凸起地热田地热资源量分层精细评价结果表明,热储地热资源量合计4.86×10¹⁰ GJ,折合标煤16.6×10⁸ t。年可开采地热资源量可满足供暖面积1.1×10⁸ m²,市场开发潜力巨大。     

蓟县高于庄组臼齿构造形态特征及成因意义

本文以蓟县地区高于庄组发育的臼齿构造为例,通过对臼齿构造详细的岩石学、形态学和岩性与流变学的关系,以及追踪具独特岩性的臼齿构造母岩的变化.结果表明,微亮晶方解石大小、底基质岩性和粘性在臼齿构造发育过程中具有重要作用;相对的,岩性均一地层中臼齿构造形态多种多样.而臼齿构造直径与其弯曲度之间的关系说明臼齿构造形成过程本身也...     

雄安新区高阳低凸起区雾迷山组热储特征与高产能地热井参数研究

雄安新区范围内高阳低凸起地热资源条件优越,以往对高阳低凸起勘查开发利用较少。目前利用热储主要为浅部馆陶组砂岩,对于雄安新区规划建设迫切需要探测高阳低凸起深部热储,寻找高品质地热资源。本文以位于高阳地热田中北部的D35孔为依托,通过抽水试验、水样测试分析,研究雾迷山组热储岩溶热储的热储特征、主要参数等。主要结论为:①D35孔蓟县系雾迷山组裂隙岩溶热储,岩性主要为白云岩、泥质白云岩。裂隙(水层)总厚度43m,占地层总厚度的19.68%(裂隙率),孔隙度平均值为3.93%,渗透率平均值为3.16×10^-3μm²;②D35孔在3600～3850 m深度共发育10个岩溶裂隙带,岩溶裂隙总厚度250 m,D35孔孔口水温106.6℃,孔底最高温度116℃;③D35孔抽水试验曲线具有水-汽二相混合特征,完井抽水流量170 m³/h,单井供暖潜力达38.5万m²,为目前发现的雄安新区范围内产能最大地热井。     

雄安新区容城地热田热储空间结构及资源潜力

雄安新区地热条件优越,尤其是牛驼镇凸起和容城凸起具有多年的地热开发历史。容城地热田绝大部分地区适合地热的规模化开发,同时容城地区也是新区建设初期主要的规划开发区,地热资源在服务新区生态文明建设和清洁供暖方面具有重要的意义。容城地热田主要热储层包括新近系明化镇组孔隙型砂岩热储,寒武系、蓟县系以及长城系基岩热储。蓟县系为区域主要的热储层,埋深700～3000 m,厚度500～2000 m,热储温度50～98℃,具有水量大、水质好、储层易于回灌的特点;长城系热储在凸起中心部位仍具有较大的开采潜力,D14钻孔显示长城系热储单位涌水量达到2.6 m³/h·m,井口水温63.7℃,可作为新区的后备资源。容城地热田按照主要热储层上部覆盖地层构造差异由西向东分别为西部斜坡区、中央隆起区、东部断陷区,由西向东热储开发潜力逐渐变大。本文通过热储法计算了容城地热田年地热可采资源量折合标准煤76.3万t;数值法模拟了水位下降不低于150 m,开采井温度下降小于2℃条件下,年地热可采资源量折合标准煤81.09万t,两者结果相近,评价结果可为容城地热资源规划开发提供参考。     

冀北坳陷高于庄组含锰岩层地球化学特征

冀北坳陷中元古界长城系高于庄组下部发育一套含锰岩层,厚60～80m,主要为深灰色—黑色含锰白云岩,多含泥质。文章对高于庄组82件碳酸盐岩样品进行了微量元素分析,结合地史演化、沉积特征以及地球化学特征,表明研究区内Mn主要来源于串岭沟—大红峪期的海底火山喷发活动,一部分锰质随海底火山作用向海水中迁移,另一部分随岩浆喷溢冷却形成火山岩熔岩系,经风化作用后、搬运至区内,在闭塞、滞留和缺氧的碳酸盐岩潮下坪环境富集成岩。     

雄安新区地层及主要热储空间结构特征与地热水资源潜力

雄安新区中深层白云岩热储地热资源丰富,为了提高对该区主要热储白云岩热储特征及地热水资源潜力的认识程度,指导新区中深层白云岩热储地热水资源的规模化开发,基于钻井、地震、地质等资料,研究了该区白云岩热储的地层空间分布、构造特征、储集空间特征和主建设区白云岩热储地热水资源潜力。研究表明：雄安新区主要热储雾迷山组、高于庄组除在断裂面部分地区外基本全区分布;雾迷山组埋深在容城凸起、牛驼镇凸起相对较浅,在高阳低凸起相对较深;高于庄组有类似的分布特征,总体埋深更深,温度更高;其它地层除第四系、新近系明化镇组外分布都比较局限;区内发育众多以NNE向为主的正断层,与少数其它方向断裂交会,将深部地热通过流体传输到浅部,并造就断裂两侧大量的裂缝和控制岩溶发育方向及规模,形成众多溶蚀孔洞;同时构造演化中雾迷山组古地貌中高地貌部分,在喜山期大多剥蚀与新生界形成不整合面,共同构成本区重要的输导通道和储集空间,岩溶孔洞和裂缝结合型复合空间是本区雾迷山组主要热储空间,单独的裂缝、孔洞是次要热储空间,大型溶洞一旦发育往往是主力产水层;新区主建设区顶面在5000 m（底部埋深可达6000 m）及以浅的白云岩岩溶裂缝热储地热水资源,按100年采用总热水储量的50%及500 m井距“三采两灌”原则单井产量110 m³/h计,最适宜生产井布井数目233口,主建设区现阶段可满足每年4787×10⁴ m²的供暖面积,占实际需求的30.1%。结论认为：雾迷山组埋深较浅,在当前经济技术条件下目前是主力热储,高于庄组埋深较深是最重要的备用热储,今后20年内会被大规模开发利用,但即便现在同时开发它们也不能满足雄安新区主建设区的清洁能源需求,需要发展“多能互补”系统,域外的过剩地热资源能否向域内目标区集输受经济成本和环境成本风险制约。

     

山东孤岛潜山凸起区裂隙岩溶热储 资源综合评价与发电潜力研究

山东孤岛潜山凸起区是以古生界为基底的披覆背斜,发育巨厚的寒武纪—奥陶纪碳酸盐岩,具备形成大型裂隙岩溶热储的条件.为研究该区热储的开发利用前景及发电潜力,在深入分析该区地质背景的基础上,以Gg2孔为例,查明寒武系—奥陶系以碳酸盐岩为主,其中奥陶纪八陡组、五阳山组、北庵庄组,寒武纪—奥陶纪三山子组及寒武纪张夏组以灰岩和白云岩为主,可形成良好的裂隙岩溶热储,累计厚度约480 m.以热储中点处温度为平均温度,以中、低温双循环地热发电为利用方向,下限温度按70℃估算,该区裂隙岩溶热储可供发电的热量为804×1016 J,当服务年限设为30 a、热效率系数设为7%时,估算的发电潜力为595 MW,为大型地热田.     

河北平泉高于庄组凝块石的特征及其成因解析

微生物碳酸盐岩是微生物与环境相互作用的产物,它的发育对古环境与微生物群落有着重要的指示意义。河北省平泉县地区中元古代高于庄组四段发育有凝块石、纹理石、叠层石多种微生物碳酸盐岩。凝块石以其内部独特的凝块组构而显著区别于具纹层构造的叠层石等其它微生物岩类型。根据尺寸大小与排列特点可将高于庄组凝块石中的凝块组构分为3种类型：厘米级别、致密的中凝块,毫米级别、似层状的小凝块与微米级别、层状分布的微凝块。显微与超显微观察显示,所有的凝块组构均由内核与外壳两个结构单元组成。内核主要为丝状细菌、球状细菌等微生物或有机质残留,围绕内核的是呈放射状、扇状分布的方解石外壳,方解石颗粒之间可见有薄片状胞外聚合物（EPS）残留。凝块中微生物残余及EPS的大量发现,表明了凝块组构的形成与微生物密切相关。环境中海水碳酸盐初始饱和度的高低可能是形成不同类型的凝块组构的原因。     

河北宽城地区中元古界高于庄组微古植物群

通过对河北宽城地区高于庄组微古植物进行系统采样,利用化学浸解法,获得了大量微古植物信息,在80件样品中发现微古植物个体5000余粒,共鉴定出41属108种(含1个新属,9个新种,38个未定种),其中包括丰富的多细胞植物化石及其碎片。根据微古植物化石的分布和特征,划分出4个化石组合。与下伏长城系微古植物相比,高于庄组微古植物具有明显的差异。这些微古植物的发现为地球早期生物演化、区域地层划分和对比,以及生物成矿和成油研究提供了重要信息。     

河北宽城地区中元古界高于庄组微古植物群

通过对河北宽城地区高于庄组微古植物进行系统采样,利用化学浸解法,获得了大量微古植物信息,在80件样品中发现微古植物个体5000余粒,共鉴定出41属108种（含1个新属,9个新种,38个未定种）,其中包括丰富的多细胞植物化石及其碎片。根据微古植物化石的分布和特征,划分出4个化石组合。与下伏长城系微古植物相比,高于庄组微古植物具有明显的差异。这些微古植物的发现为地球早期生物演化、区域地层划分和对比,以及生物成矿和成油研究提供了重要信息。     

河北平泉中元古代高于庄组和杨庄组地球化学特征

根据河北平泉地区中元古代高于庄组和杨庄组中21件岩石样品分析结果,显示常量元素和微量元素的含量在纵向上的演变规律不明显,但各种元素含量在岩石地层界线均有明显变化,表明地球化学特征可作为划分沉积地层的标志或对已划分的地层界线进行优化.此外,据w(CaO)/w(MgO)值、w(Ca)/w(Ca Fe)值、w(Sr)/w(Ba)值及V、Pb、Co、Ni和Ti等元素特征分析,高于庄组与杨庄组的沉积环境有极大的差异.高于庄组为远岸深水海洋环境下的沉积,陆源碎屑供应匮乏;而杨庄组为干热气候下的近岸海洋环境沉积,具有较多的陆源碎屑物质供应.     

冀东秦家峪中元古界高于庄组锰矿成因: 来自矿物学和地球化学的制约

冀东秦家峪锰矿赋存于中元古界蓟县系高于庄组二段底部含锰岩系内,其成因尚不明确.以秦家峪锰矿ZK58-2钻孔样品为研究对象,通过显微薄片观察、电子探针分析及全岩地球化学分析等方法,探讨了高于庄组锰矿的锰质来源和沉积环境对成矿的贡献.显微薄片观察、电子探针分析表明,原生矿带中含锰矿物主要为菱锰矿、铁镁菱锰矿、钙菱锰矿、锰方...     

蓟县高于庄组燧石中原位保存的单细胞微体化石新类型

本文描述的化石产自天津市蓟县中、新元古界剖面长城系高于庄组(小红峪沟)一段,即官地亚组燧石条带中.其基本外形为两端浑圆的橡皮艇状,沿长轴方向具有一个贯通化石体的纵向开口,开口的大小约占标本宽度的1/3,以开口为界,化石体具有两侧对称特征.该类形态化石在蓟县剖面的报道尚属首次.文中就化石体的基本形态特征及产出特点与国内外相关化石进行了详细对比.另据标本所显示的规则的开口结构,推测其可能具有释放内生孢子的功能,因此视其为可能的真核生物.此外,笔者还就该层位化石种类单调,个体微小(8~17 μm)等特征,结合官地亚组的沉积特点,探讨了化石的形成环境.     

天津蓟县高于庄组微亮晶(MT)碳酸盐岩的沉积环境及成因探讨

微亮晶(MT)碳酸盐岩是发育在中、新元古代的特殊碳酸盐岩,全球分布广泛,MT构造由纯净、等粒的微亮晶方解石组成.天津蓟县中元古界高于庄组发育丰富的MT碳酸盐岩,并且在浊积岩中发现新的MT类型.详测高于庄组剖面,通过米级旋回类型划分、沉积环境、费希尔图解、扫描电镜、电子探针研究,并结合海平面变化、Sr和C同位素研究表明:原生MT构造主要发育在碳酸盐岩台地潮下型,深水非对称型米级旋回中上部的泥晶灰岩、细粉屑灰岩、钙质泥岩以及浊积岩球体的核心部位;MT碳酸盐岩主要发育在米级旋回海平面上升的高水位时期,~(87)Sr/~(86)Sr 值较低(小于0.709 67),δ~(13)C值为(0±1)‰的古海水环境中.     

天津蓟县高于庄组(约1 450 Ma)遗迹化石的新发现

首次发现于蓟县高于庄组(约1 450 Ma)的遗迹化石Spirelluchnum(ichnogen.nov.)是垂直层面的螺旋型潜穴,穴深3~3.5 cm,最大宽度为3 cm.化石产于岩层内,呈规则的顺时针螺旋体,颜色比围岩深,随着围岩新鲜程度的增加,二者反差变小.这些特征表明该化石为后生动物的遗迹.距今约14.5亿年前动物遗迹化石的发现,有可能使后生动物出现的时间推前8~9亿年,同时为后生动物的起源和进化提供可靠的化石证据.