鲁东地区位于沂沭断裂带昌邑— 大店断裂以东, 以牟平— 即墨断裂为界, 以西为华北板块胶辽隆起区(Ⅲ )的胶北隆起(Ⅲ _a)与胶莱盆地西部(Ⅲ _b)构造单元, 下分为胶北断隆(Ⅲ _a1)、回里— 养马岛断隆( Ⅲa2)、高密— 诸城断陷(Ⅲ _b1)、平度— 胶州断陷(Ⅲ _b2)、莱西— 即墨断陷(Ⅲ _b3)和莱阳断陷(Ⅲ _b4); 以东为苏鲁碰撞造山带胶南— 威海隆起区(Ⅳ )的胶莱盆地东部(Ⅳ _a)与威海隆起(Ⅳ _b)构造单元, 下分为海阳— 青岛断陷(Ⅳ _a1)、成山卫断隆(Ⅳ _b1)和乳山— 荣成断隆(Ⅳ _b2)(图1)。

图1

Fig.1

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	图1 鲁东地区构造单元分区图[13]Fig.1 Tectonic units division of Eastern Shandong Province[13]

鲁东地区出露地层有中太古代唐家庄岩群, 新太古代胶东岩群, 古元古代荆山群、粉子山群、芝罘群, 新元古代震旦纪蓬莱群, 中生代白垩纪莱阳群、青山群、王氏群, 以及新生代古近纪五图群, 新近纪临朐群, 第四纪火山堆积和松散堆积等。该区岩浆侵入活动频繁, 形成的侵入岩占鲁东地区基岩面积的1/2以上, 其中以新元古代震旦纪和中生代燕山晚期侵入岩最发育, 其次是新太古代五台期— 阜平期、新元古代晋宁期和中生代印支期、燕山早期的侵入岩。

鲁东地区是中国东部地热资源最丰富的地区之一, 现已查明天然出露温泉15处, 已施工深度为600~2 200 m的地热深井13眼(图2), 分布在招远、蓬莱、栖霞、牟平、威海、文登、乳山和即墨等地区, 其中天然温泉日产地热流体约1.7× 10⁴ m³/d。鲁东温泉受断裂控制, 均出露于NE向、NNE向与NW向断裂交汇处或不同岩体的接触带, 热储均分布于地下水排泄区, 一般位于静水压力较小的沟谷、山间盆地和山前平原, 热水补给区位于地形较高的丘陵地带。

图2

Fig.2

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	图2 鲁东地区主要温泉及地热井分布图[14] 1.招远汤东温泉; 2.蓬莱温古石汤; 3.栖霞艾山汤; 4.牟平于家汤; 5.牟平龙泉汤; 6.登七里汤; 7.文登北汤; 8.文登洪水岚汤; 9.文登呼雷汤; 10.文登大英汤; 11.乳山小汤; 12.乳山兴村汤; 13.威海宝泉汤; 14.威海温泉汤; 15.即黑东汤; 16.磁山地热井; 17.养马岛地热井; 18.龙泉地热井; 19.威海刘公岛; 20.海阳方圆; 21.烟台马山寨; 22.烟台雨岱; 23.烟台胜利疗养院; 24.蓬莱马家沟; 25.龙口丽景; 26.龙口南山; 27.栖霞庵里南; 28.栖霞霞光公司Fig.2 Distribution of main hot springs and geothermal wells in Eastern Shandong Province[14]

鲁东地区热储地热系统均为深循环对流型, 热储埋藏一般较浅, 盖层主要为第四系沉积层, 厚度一般< 50 m, 保温条件较差。该区热储类型为裂隙型带状热储, 热储岩性主要为中生代花岗质岩石及新元古代震旦纪以前的变质长英质类岩石, 热储厚度为180~280 m。各热储多为相对独立的热水构造系统, 相互无明显的水力联系。相邻热储中的水化学成分相近, 但水温及化学组分存在一定差别。热水为大气降水沿断裂、不同岩体接触带下渗至深部, 被围岩加热后沿热储通道上升至浅部, 储集在渗透性良好的岩层中形成的。热储温度受断裂控制, 水温一般为50~88 ℃, 地热田热储空间形态不规则, 平面上多呈带状或椭圆状, 其长轴方向与控热断裂走向一致, 空间形态呈不规则蘑菇状, 分布面积小, 一般< 1 km²。

该区位于胶北隆起区北部, 出露3处温泉, 施工地热深井9眼。由于新构造活动强烈, 该区断裂常处于张开状态, 裂隙不易被封堵, 导水能力强, 为地下水深循环创造了条件, 温泉大体分布在近EW向栖霞复背斜近核部的北翼。

区内基底除呈残片状分布的中太古代唐家庄岩群及新太古代胶东岩群外, 还发育古元古代荆山群和粉子山群; 盖层不发育, 局部地区分布新元古代蓬莱群浅变质岩系(栖霞北部)及中生代白垩纪青山群火山沉积岩系(栖霞臧格庄盆地)、古近纪五图群含煤岩系(龙口一带)、新近纪临朐群尧山组玄武岩(栖霞唐山、方山一带)、第四纪更新世史家沟组玄武岩(蓬莱、龙口一带), 以及发育于山间及山前地区的第四纪全新世沉积物。

该区侵入岩发育, 新太古代、新元古代及中生代的侵入岩分布广泛。新太古代侵入岩主要分布在栖霞— 招远东部一带; 新元古代侵入岩主要分布在招远西部、莱州及平度一带; 中生代侵入岩主要分布在蓬莱、龙口一带。这些不同时代的侵入岩以花岗质岩石为主, 基性及超基性岩较少, 多以小岩株及岩脉产出。

在温泉发育区, NNE向、NE向、NWW向和NNW向断裂发育, 为大气降水入渗、地下水运移和地热水的出露提供通道(图3)。招远— 栖霞一带的温泉多出露于断裂发育的花岗质侵入岩或花岗质侵入岩与新太古代变质岩接触带。

图3

Fig.3

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	图3 东汤地热田热储概念模型示意图[15]Fig.3 Conceptual model of the thermal reservoir in Dongtang geothermal field[15]

该区出露11处温泉, 施工地热深井3眼, 是鲁东地区温泉出露最集中的地区。该区位于牟平— 即墨断裂以东的胶南造山带威海(乳山— 荣成)隆起区内, 除了呈残片状分布的古元古代荆山群及局部地区分布的白垩纪青山群火山岩和第四系冲残积-海积层外, 均为花岗质侵入岩。该区NE向及NW向断裂发育, 温泉出露于断裂发育的花岗岩带(图4), 尤其发育在断裂交汇部位。

图4

Fig.4

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	图4 于家汤地热田热储剖面示意图[16]Fig.4 Profile of the thermal reservoir in Yujiatang geothermal field[16]

该区只出露1处温泉, 施工地热深井1眼, 赋存于NE向断裂发育的白垩纪火山-沉积岩系内, 主要为第四纪全新世冲积-坡积层及早白垩世莱阳群杨家庄组, 地热水赋存于杨家庄组, 岩性为青灰色— 土黄色长石砂岩, 夹紫红色粉砂岩及黏土岩, 地热水赋存于节理裂隙发育的长石砂岩中。

温泉区南部分布呈小岩株状及脉状产出的中生代燕山晚期石英二长岩和正长斑岩, 在温泉区北缘及东南缘分布早白垩世青山期粗安岩。

温泉区NE向与NW向断裂发育, 其中NE向温泉— 沧口断裂与NW向东夼— 水泊断裂交汇处, 是主要的控水控热构造部位。此外, 在东温泉村西南河岸分布的莱阳群杨家庄组青灰色含砾砂岩中, NNW向及NE向节理裂隙发育, 形成宽约100 m的节理裂隙发育带, 是地热水出露区(图5)。

图5

Fig.5

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	图5 即墨东温泉构造模式图[17]Fig.5 Structural model of the Jimodong hot spring[17]

该地热勘查区位于烟台市开发区西部磁山东南一带, 地貌类型为剥蚀丘陵区, 地形呈西高东低之势。出露岩性主要为震旦纪和燕山期花岗岩, 冲沟附近分布少量残坡积含砾粉质黏土。区内发育NE向和NEE向2组断裂, 主要断裂为NE向大谷家断裂, 是本次勘查的主要靶区。该断裂主断面呈舒缓波状, 发育角砾岩、构造透镜体及压性密集节理带, 早期具张性, 晚期为压扭性。断裂长15 km, 宽28 m, 走向42° , 倾向132° , 倾角63° 。受地表风化层覆盖影响, 断裂位置难以确定。因此, 首先采用天然电场选频、瞬变电磁法测深确定断裂的浅部位置, 然后选择可控源音频大地电磁测深进行深部构造物探, 最终发现5号剖面线120号— 220号测点之间有一宽大的低阻带(图6), 为典型的断裂反映, 且该剖面视电阻率等值线呈倒“ V” 型, 为地热水向上部运移提供了较好的通道。以上3种物探方法反映的地质体物理特性具有相关性和统一性, 表现出断裂的低阻带。因此, 确定了地热井施工井位。经钻探施工验证, 出水量> 400 m³/d, 水温在25 ℃以上^[16], 达到地热流体的标准。

图6

Fig.6

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	图6 5号剖面线视电阻率等值线图[16]Fig.6 Isoline of apparent resistivity of NO.5 section line[16]

该地热勘查区位于烟台市区东南15 km处的养马岛东北部, 地貌类型为剥蚀丘陵区, 四周环海, 总体地形呈SW-EN向, 中间高, 四周低。地层岩性上部为古元古界荆山群大理岩, 下部有花岗岩侵入, 断裂以NE向压扭性断裂和NW向张性断裂为主。NE向压扭性断裂是本次勘查的主要靶区, 倾向北西, 倾角约75° , 宽15~30 m, 地表出露长度约1 500 m, 向东北延伸入海。该断裂发育较深, 选择电磁测深和自然放射能测深方法进行深部构造物探, 最终确定SK1地热井施工井位^[17]。经钻探施工验证, 出水量> 480 m³/d, 水温在25 ℃以上^[18], 达到地热流体标准。

该地热勘查区位于烟台市牟平区龙泉镇昆嵛山国家森林公园北麓, 地貌类型为低山丘陵区, 地形总体呈南高北低, 中间为一较宽阔的冲沟。地层上部为第四系粉质黏土, 下部有花岗岩侵入, 断裂以NW向张性断裂为主, 是本次勘查的主要靶区。因地表风化层覆盖, 该断裂位置难以确定, 因此, 首先采用天然电场选频法确定断裂的浅部位置, 然后选择可控源音频大地电磁测深进行深部构造物探, 最终发现30号剖面线300号测点为一宽大的低阻带中心^[19](图7), 为典型的断裂反映, 且该剖面视电阻率等值线呈正“ V” 型, 为地热水向上部运移提供较好的通道。以上2种物探方法反映的地质体物理特性具有相关性和统一性, 表现出断裂的低阻带。确定地热井施工井位, 经钻探施工验证, 出水量> 1 000 m³/d, 水温在25 ℃以上^[20], 达到地热流体标准。

图7

Fig.7

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	图7 30号剖面线视电阻率等值线图[19]Fig.7 Isoline of apparent resistivity of NO.30 section line[19]

该地热勘查区位于烟台市高新区马山寨滨海地区, 地貌类型为滨海丘陵区, 地形总体为南高北低。出露元古宙荆山群地层, 岩性为片麻岩, 夹黑云变粒岩、石墨大理岩, 有伟晶岩脉和石墨矿脉出露。NE向马山断裂是本次勘查的主要靶区, 因地表风化层覆盖, 该断裂位置难以确定。因此, 首先采用天然电场选频法确定断裂的浅部位置, 然后选择可控源音频大地电磁测深进行深部构造物探^[19], 最终确定了地热井位置。该点视电阻率等值线呈正“ V” 型, 表现为断裂的低阻带, 为地热水向上部运移提供较好的通道。经钻探施工验证, 出水量36 m³/d, 水温21 ℃^[21], 未达到地热流体标准^[19], 原因可能为: ①该区地层含有石墨, 使视电阻率值偏低, 影响了物探成果的解译; ②断裂破碎带充填了断层泥, 使视电阻率值偏低, 造成构造连通性及导水性较差。