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科学研究
山西省地热(温泉)分布规律
来源:地大热能 2015-08-28
 

  1.山西省地形地貌特征
  山西省是内陆省份,位于黄河中游东岸,华北平原西面的黄土高原上。省境四周山环水绕,与邻省(区)的自然境界分明。东以太行山与河北为邻;西、南隔黄河与陕西、河南相望;北以外长城为界与内蒙古毗连。全境总面积为15.6万平方千米,占全国总面积的1.6%。疆域轮廓呈东北斜向西南的平行四边形,南北间距较长,纵长约682千米。最南端在芮城县南张村南,北纬34°34′;最北端在天镇县远头村北,北纬40°44′。东西间距较短,宽约385千米。最东端在广灵县南坑村东,东经114°33′;最西端在永济市长旺村西,东经110°14′。


  山西是典型的为黄土广泛覆盖的山地高原,地势东北高西南低。境内大部分地区海拔在1500米以上,最高点为五台山主峰叶斗峰,海拔3061.1米,为华北最高峰,有“华北屋脊”之称;最低点在垣曲县境内西阳河入黄河处,海拔仅180米。高原内部起伏不平,河谷纵横,地貌类型复杂多样,有山地、丘陵、台地、平原,山多川少,山地、丘陵面积占全省总面积的80.1%,平川、河谷面积占总面积的19.9%。山西境内主要山脉:太行山、吕梁山、恒山、五台山、中条山、太岳山等。山西境内六大盆地:大同、忻州、太原、临汾、运城、长治盆地;此外,东部还散布着阳泉、寿阳、襄垣、黎城、泽州等小盆地。


  2.山西省地质构造概况
  山西省在地貌上为高原,境内群山连绵,河沟纵横,地形十分复杂,与华北平原一望无际的平坦地形相比显然不同。但纵观全区仍明显地可分为东部山区、西部山区和中部狭长盆地三大部分。东部山区有恒山、五台山、系舟山、太行山、太岳山、中条山展布。西部山区自北而南有芦牙山、云中山、吕梁山等山脉展布。中部盆地则有运城、临汾、太原、大同、灵邱等一连串狭长盆地展布,并有汾河、津沱河、桑干河三大河流从中经流。这些山脉和盆地有一个共同的特点,它们在总体走向上均呈北北东、北东、北东东向斜列展布。地貌上这些特点,在某种程度上反映了山西地区地质构造及新构造运动的特征,实质上是在老的地质构造基础上、在新生代构造运动作用下发展形成的。


  就大地构造而言,山西绝大部分地区处于中朝地台西部一个相对隆起的构造单元——山西台背斜之上,其南北介于秦岭地轴与内蒙地轴之间,东西介于河淮台向斜与鄂尔多斯台向斜之间。从地质力学角度看,它处于阴山和秦岭两大纬向构造体系之间,我国东部新华夏构造体系第三隆起带之上,同时又跨有祁吕系东翼大部分。在地层上,属于一个较发育的地区,境内除缺少上奥陶系、志留系、泥盆系和下石炭系外,其它各系地层均有所分布。其中太古界为片麻岩、片岩、混合岩等一套深变质岩系,主要出露于五台、吕梁、中条等各大山系的核心地区,厚大于一万米,元古界为片岩、板岩、大理岩、石英砾岩等一套浅变质岩系,厚2100-5600米;下古生界除寒武系下部有部分砂页岩外,均为海相石灰岩、白云岩类地层,厚720-1437米;上古生界为一海陆交互相沉积的砂页岩夹灰岩煤系地层和陆相砂页岩系地层,厚790-1800米;中生界为一套陆相沉积形成的砂页岩系及砂页岩煤系地层,厚1400-2000米;新生界为冲积、洪积、湖积、坡积形成的一套砂砾石及黄色、红色土层,厚度各处极其不一,一般厚几米-几百米,盆地内厚度大,可达几千米。此外各地还有一部分各时代形成的岩浆岩分布。这些地层或岩层由于受后期构造运动的影响,均发生了程度与范围不同的褶皱、断裂,形成了各种各样的构造。


  3.山西地热资源分布
  全省调查、勘探、开发利用的地热能资源仅限于热水型地热的热效益。主要分布在省内中部大同、忻州、太原、临汾、运城等5大盆地的夏县、襄汾、曲沃、太原、清徐、忻州、定襄、原平、阳高、天镇、浑源等32个县市区内。其中大同市共有地下热水区3处,分别位于天镇县、阳高县和浑源县;忻州市有地下热水区6处,分别位于忻州市城区西北19km奇村、忻州市城区北8km顿村、忻州市城区西北部卢野村、忻州市长征路西途家庄、定襄县受录乡汤头村、原平市沿沟乡大营村;太原市有地热区3处,分别位于万柏林区、晋源区和小店区;阳泉市有地热区1处,位于孟县;白汾市有地热区6处,分别位于古县、洪洞、尧都区、襄汾、候马、曲沃;晋城市有地热区1处,位于沁源县;运城市共有地热区4处,分别位于夏县、新降县、万荣县、临椅县。


  从已发现的上述地热田中地热水出露点看,相对集中在运城、临汾、忻州、大同4大盆地中。全省勘探考察发现水温在20℃以上的地热水出露点200多处,其中天然出露的温泉25个,水温以0-20℃的热水为主,41-60℃的热水次之,61℃以上的地热水点较少。


  4.山西省地热资源成矿类型
  山西具有较丰富地热能资源。山西地热资源的形成、类型与分布受本省地质构造、水文地质条件等诸多因素的控制。全省地热资源形成类型按地热水资源形成的地质作用和赋存条件,可分为新生代沉积断陷盆地型和褶皱隆起断裂型两种类型的中低温地热资源。新生代沉积断陷盆地型为山西省地下热水资源的主要类型,山西地质构造的特点是受祁吕贺系前弧东翼的控制,又遭到新华夏体系的干扰,在山西中部形成了呈多字型雁行排列的新生代沉积断陷盆地,自北而南为大同盆地、忻州盆地、太原盆地、临汾盆地、运城盆地。临汾盆地人工地震测探资料说明,汾河断裂已切至莫霍界面。


  一系列深大断裂,形成沟通热源和热水活动的通道。盆地上覆巨厚的松散细粒堆积,形成很好的保温盖层。大气降水渗入及地表水渗漏补给,水量较大,地下水的补给、径流和排泄条件较好。深部的地热以传导的方式向地表运动,并将岩石及其充填的孔隙水、裂隙水、经深部热能加热而形成地热水,贮存在松散沉积层的孔隙热储层内,或贮存于盆地基底的基岩裂隙岩溶热储层内,通过传导或水热对流,向地面运动。因此,在盆地边缘断裂带及盆地基底部分隆起部位,形成与分布着30多处地热导常区,地热梯度一般为3.5℃/100m,高者可达7℃/100m,北起天镇县长城脚下,南至临椅县黄河岸边,均有温泉,地热井出露,水温在20-89℃之间,最高达104℃。褶皱隆起构造类型地热水资源,主要分布在构造隆起地区,受断裂构造控制,活动性断裂发育。大气降水和河水渗入补给经深循环而形成地热水,水温较高,矿化度一般小于1mg/L。如浑源县汤头温泉区,位于恒山隆起带东端与唐河断裂带复合部,温泉水温在60℃以上。孟县寺平安温泉区,构造单元属五台山隆起带南端,太行山断裂隆起中断西侧,与滤沱河谷三组断裂带的交汇处,总矿化度0.77-0.89mg/L。但是迄今为止,山西还没有发现近代火山或岩浆活动类型的中、高温地热资源。
 

山西地质构造
 

图1  山西主要构造体系及地热关系略图


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