大同-阳高-天镇-张家口地震带与地热出气减震——流体与地震系列谈

mt-vct · 发表于 2022-11-21 10:44

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大同-阳高-天镇-张家口地震带与地热出气减震——流体与地震系列谈

郑州地象科技有限公司寇伟 13903832188

由于这些年研究地热较多，对于大同市的天镇地热田及开发情况有些了解，加之大同处在地震频发的汾渭地堑地震带上，所以就先以汾渭地震带北段为例开展研究。浏览了百余篇有关汾渭地堑地质地震地热方面的资料，大家从不同视角分析问题都已经很到位了，本人则是从地下流体角度出发对此发表一些个人观点，希望有所启发和帮助。

汾渭地堑系、汾渭裂谷系、汾渭断陷带、汾渭地震带，都是由展布于阴山及秦岭两个东西向构造带之间、由北东的延庆呈S形延至宝鸡的十个地堑型盆地组成。汾渭地震带属于华北地震区，是中国东部又一个强烈地震活动带。之所以说是地堑系，是因为从延庆到怀来后就岔分成三条主干断裂带，大同-阳高-天镇-张家口断裂带就是位于北侧的一条地堑主干。我按照低高程点连线法在卫星地图上画出了延庆至太原段的隐伏断裂连线图，标出近30年来地震的震中点位和温泉地热田点位。在此仅对大同-阳高-天镇-张家口断裂带的分析结果简单陈述如下。

大同-阳高-天镇-张家口断裂带，很少人描述它为地震带。一般常说的大同-阳高地震带，实际上是指从大同市云州区经阳高县境内、过阳原和涿鹿到怀来这条断裂带。其原因是在大同-阳高-天镇-张家口断裂带上，只有大同市区和张家口发生过地震，而中间的阳高、天镇因有浅层地热出露，却从未有过地震，充分说明了在断裂带上的温泉地热出气具有疏解减缓地震的效用。

早在上世纪70年代初，在天镇县城西北角的马圈痒村西打了一口深50米的灌溉井，水温竟有40. 5oC。2020年3月在该区域实施GR1勘探钻孔，钻进至1624米处便探获高温高压地热流体，测得井口温度高达160.2 oC、井口压力1.12兆帕、最大流量231立方米/小时，是迄今为止华北地区2000米以浅深度内发现的温度最高、自流量最大的地热资源。

阳高县罗文皂镇孤山村东很早就有一片温度达43 oC的天然地热水田，水质为重碳型水、矿化度0.4-0.62克、HP值7.5左右，水质良好。2009年在附近打了1眼井深178米、出水温度高达104℃的热水井，开创山西省浅层井的最高水温，充分显示阳高县孤山一带具有丰富的地热资源。

天镇县马圈痒村和阳高县孤山村这两块地热田都具有以下特点：一是地热埋深很浅，地热增温梯度都在10 oC/百米左右；二是都在离主断裂构造中心很近的地方，孤山村地热田虽然距离低高程连线偏北1公里多，但还有一个北西向的次级断裂将其连通；三是两块地热田分布在东西向椭圆形盆地的两头，而且两头都处在两条断裂汇入盆地的入口区域；四是两块地热田距同一断裂带上东西两面出现过地震的震中位置，直线距离都在40公里以上，而两块地热田的直线距离只有18公里。

总结大同-阳高-天镇-张家口断裂带上地震与地热田的情况，可得出如下结论：

1、有温泉地热田出气减压降温就能够疏解减缓地震。一般有温泉和地热出露的区域都是在断裂带上、或是在离主断裂较近的次级断裂上，其下断裂构造内破碎程度较高、裂隙发育好且深度较大，埋藏在深部的超临界流体会转换成气态从细小裂缝中不断向上渗透，通过所经通路遇到的含水层减压降温释放能量，并直通地表出气散发热能。由于从下到上形成了出气释压降温的通路，使深部不断聚集的高能流体可以由气孔得到不同程度的释放，延缓或者疏解了孕育地震的过程。

2、出露温泉地热的温度越高，减压降温效果越好，疏解减缓地震的范围就越大。凡是有温泉地热出露的地方，说明在断裂带深部的超临界流体所处深度位置较为靠上，与无地热异常的区段相比，高温高压热源隆起、更接近地壳浅层。而在断裂带内越是靠上的含水裂隙发育越好、沿断裂方向形成的含水层流动性越好，这样减压降温效果就越明显，能够疏减断裂带内聚集能量形成地震的区段范围也就越大。阳高-天镇盆地东西长约40公里，在这两处地热田大量散热出气的作用下方能确保无地震发生。

3、在两个断裂带交汇区或断裂错动区、构造内破碎严重的区段出气效果更好。我们这几年做地热勘探定井项目的经验证明，往往是在断裂带上破碎规模较大的错动区段、或者是两个断裂汇合（或分岔）的区段，就是断裂构造深度较大、裂隙发育较好的区域。马圈痒村和孤山村地热田的位置，基本上都是在离椭圆形的阳高-天镇盆地两头较近的区域，恰恰也是向外分别岔分成两条断裂带的区域，其下断裂的规模和深度应该都大于其它区段，出气减压降温的通路更加通畅、效果更好。

4、在有温泉地热出露的地方钻深井取热疏解地震效果会更好。有温泉出露或地热异常区内，即使是出露热水温度不高，但其下断裂构造内的增温梯度会明显高于其它区域。若是在断裂构造中心裂隙下达较深、沿断裂带含水层连通较好的位置钻深井，给断裂带下深部孕育地震的高能流体开通一个出气孔，使其释放出的气体能够穿过断裂构造进入上层各个蓄水空间，通过不断抽取地热水换热降压来释放深部的高温高压流体能量，就能够较大地起到疏解减缓地震的效果。在天镇县地热田已经成功钻了一个获取地下高能流体的深井，还有几个深井正在施工建设中；在阳高县地热田的深井也正在施工钻进中。这两个区域开发地热的作用不仅仅是高效利用地热能，更重要的隐性作用是更大范围地疏解减缓大同-阳高-天镇-张家口断裂带上可能孕育的地震危害。

2022年11月20日