天津市地热资源分布规律

  1 天津市地形地貌特征

  天津位于东经116°43'-118°04'，北纬38°34'-40°15'之间。市中心位于东经117°10'，北纬39°10'。地处华北平原北部，东临渤海，北依燕山。

 

  天津位于海河下游，地跨海河两岸，是北京通往东北、华东地区铁路的交通咽喉和远洋航运的港口，有“河海要冲”和畿辅门户”之称。北起蓟县黄崖关，南至滨海新区翟庄子沧浪渠，南北长189公里；东起滨海新区洒金坨以东陡河西干渠，西至静海县子牙河王进庄以西滩德干渠，东西宽117公里。天津市疆域周长约1290.8公里，海岸线长153公里，陆界长1137.48公里。东、西、南分别与河北省的唐山、承德、廊坊、沧州地区接壤。对内腹地辽阔，辐射华北、东北、西北13个省市自治区，对外面向东北亚，是中国北方最大的沿海开放城市。

 

  天津地质构造复杂，大部分被新生代沉积物覆盖。地势以平原和洼地为主，北部有低山丘陵，海拔由北向南逐渐下降。北部最高，海拔1052米；东南部最低，海拔3.5米。全市最高峰：九山顶（海拔1078.5米）。地貌总轮廓为西北高而东南低。天津有山地、丘陵和平原三种地形，平原约占93%。除北部与燕山南侧接壤之处多为山地外，其余均属冲积平原，蓟县北部山地为海拔千米以下的低山丘陵。靠近山地是由洪积冲积扇组成的倾斜平原，呈扇状分布。倾斜平原往南是冲积平原，东南是滨海平原。

 

  天津地处北温带位于中纬度亚欧大陆东岸，主要受季风环流的支配，是东亚季风盛行的地区，属暖温带半湿润季风性气候。临近渤海湾，海洋气候对天津的影响比较明显。主要气候特征是，四季分明，春季多风，干旱少雨；夏季炎热，雨水集中；秋季气爽，冷暖适中；冬季寒冷，干燥少雪，因此，春末夏初和秋天是到天津旅游的最佳季节。冬半年多西北风，气温较低，降水也少；夏半年太平洋副热带暖高压加强，以偏南风为主，气温高，降水也多。有时会有春旱。天津的年平均气温约为14℃，7月最热，月平均温度28℃；历史最高温度是41.6℃。1月最冷，月平均温度-2℃。历史最低温度是-17.8℃。年平均降水量在360－970毫米之间，（1949－2010）平均值是600毫米上下。

 

  2 天津市区域构造概况

  2.1 构造单元的划分：

  天津市在大地构造上属华北准地台的一部分，根据传统构造地质学的观点，结合板块构造理论，参照“天津市区域地质志”及“中国石油地质志”（卷五华北油田）的资料，将天津市构造单元划分为两个二级构造单元：燕山台褶带和华北断坳；四个三级构造单元：蓟宝隆褶、沧县隆起、冀中坳陷、黄骅坳陷；十五个四级构造单元。

 

  2.2 构造单元基本特征：

  （一）燕山台褶带：

  燕山台褶带位于华北准地台的东北部，天津市处于台褶带中段，仅划出一个三级构造单元，为蓟宝隆褶。

 

  蓟宝隆褶：为三级构造单元。其南以宁河—宝坻断裂为界。太古界仅在东北部少量出露。中上元古界普遍发育，是燕山台褶带强烈下陷中心区，最大沉积厚度近万米，并伴有玄武岩、粗面岩的滨海喷发。古生代有近2000米碳酸盐岩沉积和海陆交互相的含碎屑岩（夹火山岩）沉积。中生代强烈隆起，新生代晚期宝坻一带发生断陷，形成100—200米第四纪沉积。根据地质发展的差异，蓟宝隆褶可分为蓟县穹褶、宝坻凹褶两个四级构造单元。

  a、蓟县穹褶：

  位于蓟县北部，主要由中、上元古界组成。受印支—燕山运动的影响，形成北西向府君山向斜、盘山背斜、庄果峪向斜以及杨庄断裂、黄崖关断裂等。印支期有盘山花岗岩、石臼花岗入，燕山早期有朱耳峪正长岩侵入。中、新生代一直处于隆起状态。

  b、宝坻凹褶：位于蓟县南部及宝坻北部，主要由寒武奥陶系和石炭二迭系组成，二迭系含中酸性火山喷出岩。受印支—燕山运动的影响，形成北西向的下仓向斜和落差为200—300米的工部断裂。燕山晚期有流纹斑岩侵入。

 

  （二）华北断坳

  华北断坳是华北准地台的二级构造单元，为新生代以来的裂陷区。天津市处于华北断坳的东北部，其中包括沧县隆起、黄骅拗陷和冀中坳陷三个三级构造单元。

  a、冀中坳陷（天津段西侧）：冀中坳陷位于华北断坳的西北部，由中、上元古界、古生界和巨厚的中、新生界组成。其中中、上元古界和古生界主要形成北东向的背斜、半背斜和断裂构造。冀中坳陷（天津段）包括武清凹陷、杨村斜坡和里坦凹陷三个四级构造单元。

  ① 杨村斜坡：位于坳陷的东北角，东以下第三系缺失线或断裂与大城凸起、王草庄凸起分界，以西以第三系底面深线为斜坡与凹陷两者的界线。北以宝坻断裂与宝坻凹褶分界。

  ② 里坦凹陷：位于坳陷的东部，周围以下第三系缺失线与沧县隆起、大城凸起分界。

  b、沧县隆起：

  沧县隆起位于冀中坳陷东侧，以下第三系缺失线及断裂为界，其东以沧东断裂与黄骅坳陷为邻。主要由中、上元古界和古生界组成。中生界大多缺失。新生界厚度1000—1600米，缺失下第三系。近年来在一些地热钻孔中发现缺失下马岺组。推测其在下马岭期曾处于隆起状态。航磁解释其结晶基底为下、中太古界和花岗岩带。沧县隆起（天津段）划分为王草庄凸起、潘庄凸起、双窑凸起和白塘口凹陷四个四级构造单元。

  ① 王草庄凸起：位于沧县隆起北段，东北以宁河—宝坻断裂为界，西以下第三系缺失线及汉沽断裂为界，与冀中坳陷为邻，东以沧东断裂为界。主要由中上元古界和古生界组成，缺失中生界和下第三系，沉积厚度约1400米左右。

  ② 潘庄凸起：北以汉沽断裂为界，与王草庄凸起为邻，西以天津断裂与武清凹陷为界，东以沧东断裂与黄骅坳陷为邻，南至海河断裂。主要由中、上元古界和古生界组成，缺失中生界和下第三系，沉积厚度为1400—1600米。

  ③ 双窑凸起：位于静海斜坡带之东，以天津断裂为界，白塘口凹陷之西，以大寺断裂为界，主要由中、上元古界和古生界组成，缺失中生界和下第三系，沉积厚度为1400—1600米。④ 白塘口凹陷：位于大寺断裂之东，与双窑凸起为界，其东以白塘口断裂与小韩庄凸起分界，主要由上古生界和中生界组成，新生界下第三系有几百米沉积，上第三系和第四系沉积厚度约1000米。

  ⑤ 小韩庄凸起（包括小东庄凸起）：位于白塘口凹陷之东，其东以沧东断裂与黄骅坳陷为界，小韩庄凸起是以寒武系为核，以奥陶系和石炭二迭系为翼的半背斜构造。

  ⑥ 大城凸起：位于双窑凸起西部，其东以天津断裂为界，断裂之西为大城凸起，其西以下第三系缺失线与冀中坳陷的杨村斜坡、文安斜坡为界。

  c、黄骅坳陷（天津段）：

  黄骅坳陷位于沧县隆起之东，其东入渤海与埕宁隆起为邻，北以宁河—宝坻断裂与燕山台褶带分界。基底由太古宇，中上元古界、古生界、中生界组成，缺失下马岺组。盖层主要由新生界组成，沉积厚度最大可达7100米，为陆相碎屑岩，并伴有基性玄武岩喷发。黄骅坳陷（天津段）划分为宁河凸起、北塘凹陷、板桥凹陷和歧口凹陷四个四级构造单元。

  ① 宁河凸起包括西河凸起，位于黄骅坳陷北段，其南以汉沽断裂与北塘凹陷分界。由古生界和中生界（包括下中三叠系）组成，新生界沉积厚度约4500米。

  ② 北塘凹陷：位于宁河凸起之南，其南以海河断裂与板桥凹陷分界，由古生界和中生界（缺失下中三叠系）组成，新生界厚达5000米。

  ③ 板桥凹陷：北以海河断裂与北塘凹陷为邻，西以沧东断裂与双窑凸起为界，由古生界和中生界组成，新生界厚度达5000余米。

  ④ 歧口凹陷：位于板桥凹陷之东南，其南以扣村羊三木断裂与孔店凹陷为界，由古生界和中生界组成，新生界沉积层厚达7000米。（地质构造可参考图1）
 

 

  图1 天津市构造系统简图

 

  3 天津市地热温泉分布概况（已探明的）

  在华北断陷盆地，地下蕴藏着丰富的地热资源。通过普查，在宁河—宝坻断裂以南，天津地区地热资源分布面积达8700km2 ，据估算全区可采资源量85.41×108 m3 ，按盖层平均地温梯度大于3.5℃/100m 划分，共圈定了10个地热异常区，中低温地热资源十分可观(表1，图2)。
 

 

  天津地热资源按其赋存特征划分为孔隙型热储和基岩岩溶裂隙型热储，二者顶板埋深多在1000～2000m和1000～1500m以下。天津目前地热探采深度已达4041m ，井口流体温度最高达102 ℃。截至2005 年底，已进行勘查评价并经国家储量认定的有七大地热田：王兰庄、山岭子、滨海地区、武清杨村、芦台潘庄、芦台含钴和万家码头地热田。按《地热资源地质勘查规范》规定，25 ℃地下热水为地热资源的低温下限，则上述七个地热田地热流体总可采量为7 245 ×104 m3 /a ，其中新近系孔隙型热储地热水可采量5 231 ×104 m3 /a ，基岩岩溶裂隙型热储2 014 ×104 m3 /a 。
 

  图2  天津市地热异常区分布图

 

  4 天津市地热资源类型与分布情况

  地热资源类型：天津地热属中-低温地热资源。

 

  分布情况：天津地热属中-低温地热资源，在分布区域和资源特征上有着很大优势：主要分布于城市及周边地区，埋藏深度适中（1000—3000米），温度适宜（25—103℃），经济性良好，具有得天独厚的优势。具体参考指标如下：
 

  图3  天津市地热异常分布图
 

 

  图4  天津市地热构造示意图

 

  5 天津市地热分布与地质构造的联系

  天津市地热分布建立在地质构造的组织结构之中，尤其是构造运动伴随的岩浆活动，在河北平原一些上地慢凸起之间的次一级深部构造变异带上，基岩隆起，浅层构造复杂，新生代岩浆活动剧烈，形成重要的地热异常区和热水田。

 

  华北台向斜和河北平原上地慢隆起基本一致，其中的任丘上地慢凸起、大港上地慢凸起，渤东上地幌凸起和浅层构造的冀中坳陷、黄弊坳陷，渤东坳陷也基本对应。燕山一太行山深部构造变异带比较复杂，在太行山区浅层构造和深部构造走向基本一致，并有一系列北北东、北东向大断裂发育；在燕山地区深部构造变异带斜切了东西向的燕山褶皱带、内蒙台背斜和蒙满槽向斜，并使变异带宽度明显加大，生成次一级小变异带和上地慢四陷和凸起，这些次一级变异带和浅层构造断裂带也有明显的对应。坝上高原上地慢坳陷区，南部界线和内蒙台背斜南界基本一致，东界斜切内蒙台背斜和蒙满槽向斜；西部上地慢坳陷区的内蒙台背斜，和东部深部构造变异带中的内蒙台背斜有明显差异，西部形成面积较大、堆积较厚的侏罗白噩纪盆地，并沉积了较好的煤层；东部则为面积较小，构造形态复杂的沉积盆地，岩浆活动也有明显差异。