皖江经济带内各市均开展了不同精度的水热型地热调查评价工作。

已完成的区域调查有3次。1995年安徽省地质环境监测总站开展的安徽省地热温泉开发利用现状调查工作, 基本掌握了深层地热资源分布和开发利用程度; 2006年安徽省地质勘查局第二水文工程地质勘查院开展的全省地热资源调查与远景区划工作, 基本查明了地热井、泉分布及开发利用状况, 初步评价了深层地热资源及其开发适宜性, 初步圈定了大地热流值异常区范围; 2007年安徽省地质调查院开展的安徽省地热资源调查与区划工作, 进行地热资源勘查与开发利用区划, 提出地热资源可持续开发利用和保护建议。

2014年安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院开展的安徽省大地热流基础数据测量项目正在进行。2015— 2016年开展的有皖江经济带地热资源调查评价、郯庐断裂带(安徽段)周边盆地能源资源调查评价、牯牛降南部地区地热资源调查评价、合肥三河地区地热资源调查评价, 尚未形成最终成果。

区内开展专项性深层地热调查(勘查)工作有60余项, 主要集中在肥东、巢湖半汤、舒城西汤池、庐江东汤池、含山县昭关、岳西汤池畈、太湖县汤水湾等地区, 调查精度多已达到详查阶段。其中2015和2016年开展的有太湖县重点地区地热资源调查评价、岳西县溪沸地热资源预可行性勘查和巢湖市半汤温泉外围地热资源预可行性勘查。

区域浅层地热能调查评价工作主要集中在地市级城市建成区及远景规划区, 场地浅层地热能勘查工作虽然较多, 但大部分仅进行了简单的现场测试工作, 未进行对应的场地浅层地热能评价。

区域浅层地热能调查工作包括2009年安徽省浅层地热能调查评价项目^{[3, 4]}和2011年合肥市浅层地温能调查评价、2014年的安徽省主要城市浅层地温能开发区1∶ 5万水文地质调查等, 基本查明浅层地热能的分布特点和赋存条件, 评价浅层地热资源量及开发利用潜力, 进行浅层地热能开发利用适宜性区划。

场地浅层地热能勘查项目有合肥市南屏家园浅层地热能勘查试点和阜阳市国土资源局综合楼场地浅层地热能勘查示范等。

皖江经济带干热岩地热资源调查工作尚处于起步阶段。2015年立项开展的安徽干热岩地热资源调查工作正在进行。由于干热岩地热资源调查工作刚开始部署, 未形成相关成果, 后续部分就不再叙述干热岩对应的内容。

根据地热显示形式、赋存的地质环境及水热交替条件, 可将水热型地热资源划分为沉积盆地和隆起山地2种类型^[5]。皖江经济带盆地中一般存在白垩系至第三系巨厚沉积盖层, 对下部热源起到隔热保温作用, 是寻找层状热储的目标区; 盆地边缘的隆起地带, 深部地热资源易沿拉张构造形成的通道上涌, 形成埋藏较浅的热储层, 该地带可寻找层状兼带状热储层; 隆起山地的深大断裂沟通深部热源, 在次级断裂的阻挡、引导作用下, 将地热储存于浅部或直接出露于地表^[6], 隆起山地是寻找带状热储的主要区域。

皖江经济带水热型地热资源丰富, 以带状热储为主, 主要分布在沿江以北的巢湖— 含山— 和县一带、大别山北部的金寨— 霍山— 舒城一带, 现开发利用的地热资源17处, 埋深一般在50~200 m, 温度在30~66 ℃, 大多为温热水、温水, 适用于烘干、采暖、医疗、洗浴、温室和养殖等, 开采的社会经济价值较高。探明可开采量约为216× 10⁴m³/a, 相当于地热能开采量423.5× 10¹³J/a, 折算标准煤约为14.45万t/a(图2, 表1)。

图2

Fig.2

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图2 皖江经济带地热资源分布Fig.2 Distribution of geothermal resources in Wanjiang Economic Belt

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 皖江经济带构造单元划分 Tab.1 Structural unit division of Wanjiang Ecomornic Belt 构造单元 分区名称及代号 区划说明 坳(断)陷 盆地(Ⅰ ) 定远断陷盆地 Ⅰ 1 位于五一合断裂以西, 呈近EW向展布, 面积约为900 km2; 验证钻孔单位涌水量1.0L/(s· m), 流体出井口水温31 ℃, 预测可达70 ℃, 水化学类型HCO3-Ca· Mg; 估算的70 ℃地下热水贮存量约1.215× 1010 m3, 可开采量约1.82× 107 m3, 相当于地热能3.95× 1015 J/a, 现企业开发。未来可供远景开发的70 ℃地下热水约为1.82× 107 m3/a, 勘查类型为层状兼带状; 勘查开发深度< 1 200 m, 流体中“ 氡” 含量高 合肥— 肥东 断陷盆地 Ⅰ 2 自合肥市大蜀山往东至肥东县梁园, 呈近EW向展布, 面积约804 km2, 其中验证钻孔单位涌水量0.08~0.45 L/(s· m), 流体最高出井口水温36.0 ℃, 预测热储温度50~70 ℃, 水化学类型SO4-HCO3-Na; 推测在盆地内2 000 m深度以浅, 能获得50 ℃地下水热贮存量约1.12× 109m3, 可开采量5.6× 109 m3/a, 勘查类型为带状或带状兼层状, 勘查深度2 000 m左右 构造单元 分区名称及代号 区划说明 坳(断)陷 盆地(Ⅰ ) 沿江断陷盆地 Ⅰ 3 沿长江呈窄条状分布, 推测基底岩层为P2— J, 安庆市北郊、含山县陶厂等盆地边缘的钻孔中, 白垩系砂岩的盖层之下见到三叠系灰岩, 并有地热显示, 根据井内测温资料, 盖层的平均地温梯度> 3.0 ℃/100 m, 预测这些钻孔在1 000 m尝试以浅, 能获得40 ℃以上的地热流体; 另外, 厂史也曾记载盆地中的枞阳县汤沟和无为县汤沟有地热显示(现无踪迹), 推测沿江断陷盆地是勘查地热资源远景区, 勘查类型可能为层状兼带状; 望江一带, 盖层厚度> 2 000 m, 暂不列为远景区 南(陵)— 黄 (池) 断陷 盆地 Ⅰ 4 走向NE, 为一个封闭较好的小型盆地, 盆地范围北侧以清水镇断裂为界, 南东侧边缘止于南陵湾址; 盖层为E— K的砂岩及粉砂岩, 基底为下三叠统碳酸盐岩, 埋深2 000 m左右; 据1986年地质矿产部《下扬子地区构造航磁结果报告》中, 1 000 m深度地温等值线图标示, 盆地在60 ℃等值线范围内, 地温梯度级为2.0~3.0 ℃/100 m; 推测引盆地未来可能成为地热资源勘查开发的远景区, 勘查类型为层状兼带状 断块隆起 带(Ⅱ ) 大别山断块隆起带 Ⅱ 1 南东侧以池— 太断裂为界, 北西侧止于金寨深断裂, 往东至庐江东汤池, 其中有7处地热显示, 流体最高温度66 ℃, 水化学类型SO4-Na, 探明和估算地热流体可开采量约为13.32× 105 m3/a, 相当于地热能19.94× 1013 J/a; 勘查类型为带状 巢湖穹断褶带 Ⅱ 2 西端始于庐江县东馆山, 往东经巢湖、含山至和县香泉, 总体走向NE, 带内见有4处地热显示, 流体最高温度60 ℃, 水化学类型主要为SO4-Ca· Mg, 探明和估算的地热流体开采量约为13.96× 105 m3/a, 相当于地热能15.52× 1013 J/a; 勘查类型为带状 江南台隆深大 断裂带(Ⅲ ) 高坦断裂 Ⅲ 1 江南台隆位于皖南山区, 构造上受弱东向高坦断裂和近EW向周王断裂控制, 现有1处地热显示, 位于高坦断裂中, 流体最高温度47 ℃, 水化学类型HCO3-Ca· Na, 探明和估算的地热流体 绩溪断裂 Ⅲ 2 开采量1.31× 105 m3/a, 相当于地热能约1.48× 1013 J/a, 已开发利用, 勘查类型为带状; 另外, NNE向绩溪断裂见低温泉出露, 可能存在勘查开发的远景 地热隐伏区(Ⅳ ) 该区热储主要为隐伏的碳酸盐岩裂隙含水岩组构成, 上覆由新生代松散岩类、新生代— 中生代红层、中生代二叠系— 三叠系碎屑岩类构成单层或多层热储盖层, 目前已在滁州市琅琊山等钻孔揭露隐伏热储, 井口水温可达45 ℃以上, 具有一定的开发远景

表1 皖江经济带构造单元划分 Tab.1 Structural unit division of Wanjiang Ecomornic Belt

2.1.1 沉积盆地型

定远盆地、肥东盆地和宣广盆地等中新生代断(坳)陷盆地发育层状和带状热储, 上部被巨厚不透水的盖层覆盖。热储层产状平缓, 地下热水主要处于古近系和白垩系砂岩、砂砾岩的孔隙、构造裂隙或隐伏寒武系灰岩的岩溶裂隙中, 由于大部分补给条件差, 几乎处于封闭状态, 优质地热资源一般与断裂构造关系密切, 热储形态兼具带状特征(图3)。

图3

Fig.3

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	图3 断(坳)陷盆地沉积型热储概念模型Fig.3 Conceptual model of sedimentary type geothermal reservoirs in faulted(depression) basin

沉积盆地型地热主要以钻孔形式揭露, 地热井约28处。其中定远盆地8处、肥东盆地7处, 热储以层状兼带状形式分布; 合肥断陷盆地西南部地热井4处, 热储以带状形式分布; 沿江断陷盆地地热井5处, 热储以层状兼带状形式分布; 宣广断陷盆地地热井4处, 热储以层状兼带状形式分布。地热流体温度相对较低, 一般在25~35 ℃之间, 个别点达到50 ℃, 主要赋存在古近系— 白垩系红层中, 流量变化较大, 几十至上千立方米不等。

2016年完成的合肥市滨湖新区东部地热资源预可行性勘查项目, 施工1 504.1 m地热井, 地下热水赋存于350~450 m古近系梁园组热储中, 井口出水温度约30 ℃, 水量约935 m³/d, 提交地热矿产地1处。

2.1.2 隆起山地型

隆起山地型地热受断裂控制形成, 主要以温泉的形式出露。均属于低温地热资源, 以温热水、温水为主, 热水2处。大气降水入渗后历经深部循环被加热, 沿断裂带以上升泉溢出(图4)。大别山区地下热水出露于岩浆岩、变质岩区, 皖南山区地下热水出露于岩浆岩区或岩浆岩与碳酸盐岩的接触带, 沿江地区地下热水出露于碳酸盐岩和岩浆岩区。

图4

Fig.4

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	图4 隆起山地型地热形成模式Fig.4 Formation model of rifted mountain type geothermal resources

大别山区和庐枞地区既有温泉出露又有钻孔揭露, 共有温泉点15处, 地热井27处, 其中岳西台拱温泉9处、地热井15处; 舒城隆起温泉5处、地热井10处; 庐枞断陷温泉1处、地热井2处(原有4处温泉, 因2处地热井的使用导致温泉消失)。发育带状热储, 地热流体温度相对较高, 一般为30~65 ℃, 庐江东汤池、岳西汤池畈和舒城西汤池热储温度多为50~65 ℃。地热流量岳西台拱较大, 多为500~3 500 m³/d; 舒城隆起和庐枞断陷盆地相对较小, 一般为10~700 m³/d。

巢湖— 和县一带及皖南地区地热主要以温泉形式出露, 在温泉附近一般施工有地热井。共有温泉点30处, 地热井20处(含1处矿坑), 主要分布于巢湖穹断褶束(包含温泉点29处, 地热井15处)内。均为带状热储, 地热流体温度相对较高, 多为40~60 ℃。地热流量多为0.86~600 m³/d, 个别点达2 000 m³/d以上。

2016年12月完成的含山县昭关地热资源可行性勘查, 基本查明昭关由震旦系上统— 奥陶系下统碳酸盐岩组成的岩溶-裂隙型热储层(图5), 主要埋藏于1 000 m以深, 下界面一般在1 400 m以下; 地热流体温度38~42 ℃, 属低温地热中的温热水资源^[7], 可溶性总固体2 000 mg/L左右, 水化学类型为SO₄-Ca· Mg型, 为硫酸钙镁型氟、偏硅酸、氡医疗热矿水。提交验证的地热储量2 360 m³/d, 探明的地热储量250 m³/d, 控制的储量650 m³/d。热储中蕴藏的总资源量为3.639× 10¹⁶J^[8]。

图5

Fig.5

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	图5 昭关地热热储概化模型Fig.5 Generalized model of geothermal reservoirs in Zhaoguan

皖江经济带浅层地热能资源丰富, 主要适宜于地源型开发利用方式, 局部适宜地下水源型及地表水源型方式。地源型适宜区主要分布在松散层厚度> 100 m的地区、江淮波状平原及沿江丘陵较松软的半固结岩类地区, 以单一地层结构为主, 地下水富水性较好; 较适宜区主要为单一基岩地层结构的地区, 其次为松散层50~100 m厚的地区, 主要为半固结及固结岩类地层; 一般适宜区主要分布于松散层30~50 m厚的地区, 为双层地层结构; 差适宜区和不适宜区主要分布于中丘以上地区。适宜地表水源型利用的地表水体主要有长江及其主要干流, 及部分湖泊、水库等; 沿主要地表水体周边地带可适当采用地表水源型方式。在水文地质条件较好的地区, 可采用地下水源型方式, 傍河取热(冷)可节省大量资源。

已经开展的浅层地热能调查评价工作, 以地市级城市规划区为重点^[9], 调查面积9 202 km², 初步探明浅层地热容量217.3× 10¹³kJ, 可利用总量196.74× 10¹³kJ/a, 冬/夏季可利用换热功率70.8× 10⁶kW/119.1× 10⁶kW, 如开发利用, 每年可节省标准煤5 033.8万t, 减排CO₂等有害物约1.2亿t, 节省治理费用约140亿元(表2、图6)。

表2

Tab.2

表2(Tab.2)

表2 浅层地热能资源计算成果[3] Tab.2 Calculation results of shallow geothermal energy[3] 项目城市 调查区面 积/km2 地热容量/ (1013 kJ· ℃-1) 可利用总量/ (1013 kJ· a-1) 节省标准煤/ (104 t· a-1) 合肥 (巢湖) 2 329 (591) 63.064 50.74 1 298.47 滁州 1 404 36.740 54.90 1 404.94 六安 560 16.770 19.06 487.62 马鞍山 715 15.751 9.30 238.00 芜湖 782 19.857 26.36 674.59 宣城 566 16.791 7.59 194.12 铜陵 1 053 21.958 11.52 294.62 池州 359 7.090 6.42 163.93 安庆 843 19.317 10.85 277.51 合计 9 202 217.300 196.74 5 033.80

表2 浅层地热能资源计算成果[3] Tab.2 Calculation results of shallow geothermal energy[3]

图6

Fig.6

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	图6 合肥市浅层地热能开发利用适宜性分区Fig.6 Suitability zone of exploitation and utilization of shallow geothermal energy in Hefei City

皖江经济带可供开发利用流体温度> 25 ℃的温泉45处, 地热钻孔75眼。巢湖半汤、庐江东汤池、含山昭关、岳西汤池畈等地的地热资源开发利用程度较高, 开发利用方式以温泉医疗、洗浴、养殖为主, 已产生较好的社会经济、环境效益。

2016年完成的含山县昭关地热资源可行性勘查, 查明了地热资源量, 进一步扩大了开发利用范围, 提出了开采及保护方案。昭关地热现在主要用于养殖热带鱼, 通过此次勘查, 地方将结合人文旅游、山水资源、休闲度假、房地产进行综合开发利用。

现有地热井、泉的开发利用方式较为单一, 地热水的重复利用率较低, 尤其是洗浴用水和矿区热水的直接排放, 造成地热资源的浪费。采取供暖、温室种植等梯级或循环利用措施, 可以有效提高资源利用效率。

浅层地热能资源总量丰富, 分布广泛, 开发利用技术成熟^{[10, 11]}。安徽名人馆、合肥大剧院、南屏家园等浅层地热能开发利用示范工程相继投入使用, 示范带动作用显著。浅层地热能的优势得到共识, 在建筑中的使用面积也逐年大幅增加, 主要应用于办公楼、商场、展馆、医院、学校、宾馆及住宅等建筑的供暖、制冷和生活热水^[12]。现有约67处浅层地热能开发利用工程, 总服务面积382× 10⁴m², 每年节约标准煤约3万t, 减排二氧化碳等有害物约8万t, 节约治理费约920万元, 具有显著的社会经济效益和环境效益。合肥在浅层地热能的开发利用中处于全省领先位置。