工程地質

鄂爾多斯盆地區域地溫分布的基本特征

  自30年代初在盆地中發現油氣顯示以來,地質勘探工作一直未曾間斷,特別是近30年來,在盆地中開展了大規模的地球物理和地質勘探工作。目前已打有數千口深度為1000m以上的鉆井,其中部分井孔為研究油氣的形成,了解油層的溫壓條件曾進行了地溫梯度和油層溫度的測量,為研究盆地的地溫分布狀況提供了良好的條件。
 
  這里以1984年底以前盆地中的Y350余口鉆孔的測溫數據為基礎,結合盆地的區域地質構造特征,來分析盆地中地溫分布的基本特征,研究地溫與盆地區域地質構造、油氣田的形成和分布規律之間的關系。這對研究盆地的發展歷史、油氣資源的形成與找尋,無疑具有重要意義。
 
  盆地中測溫鉆孔的深度多在l000-2000m,最深達5128m。鉆孔的分布極不均勻,大多集中于盆地的西南部及中南部,盆地東北部和東部鉆孔最少。盆地北部伊克昭盟及臨河地區、南部的渭河谷地都有少量鉆孔控制這些地區的鉆孔除Ai別較淺外,大多在2000-3000m,為進行盆地中不同構造單元地溫分布的研究提供了重要依據。
 
  盆地中鉆孔測溫資料多為試油時所測靜溫數據,這種數據是在一定關井時間后測得的溫度值,一般代表了地層的真實地溫;其中部分是鉆孔停鉆后經過7-15天的靜井時間測得的,這種數據由于井溫和地溫接近平衡,其結果較為接近于實際;個別鉆孔由于停鉆時間短,井溫與地溫未達平衡,所測數據上部偏大,下部則偏低,不能反映地溫的基本狀況,但在鉆孔底部,由于受鉆進影響較小易于恢復其地層溫度,所以井底溫度經常能夠反映鉆孔底部地層的溫度,而其他部分則必須與其周圍鉆孔對比,校正之后才可以參考利用。鄂爾多斯盆地的測溫數據95%屬前二類,余為三類。
 
  測溫數據整理和分析是根據不同情況分類進行的,對順序穩定測溫鉆孔,按不同深度的實測地溫分段計算其梯度;有井段或井底溫度的鉆孔,則以假定該恒溫帶深度為30m,溫度為10℃(參考地溫區的多年平均氣溫)計算其不同深度的溫度和地溫梯度。據此編制了盆地不同深度的地溫分布圖和梯度圖、地溫和梯度隨深度變化范圍等圖件。同時,為預測油氣田區深部地溫狀況,通過大量的試油測溫數據,建立了不同油氣田區的回歸方程,根據方程可以求得各油氣田區不同深度的大致地溫數值。
 
  (一)不同深度的地溫分布由鄂爾多斯盆地1000m、2000m和3000m深地溫分布圖可以發現,其地溫分布同中國其他大型盆地有著很大的差異,這種差異是由其區域地質構造所決定的。下面按不同深度來討論盆地中不同地區的地溫分布特征。
 
  1.  1000m深地溫分布鄂爾多斯盆地lOOOm深地溫一般在35-40℃之間,大于40℃的地溫分布區多呈島狀散布于盆地之北部和南部,其形狀、大小和延長方向具有一定的規律性。北部和南部邊緣的河套盆地及渭河谷地lOOOm深地溫延伸方向與谷地方向一致,且后者地溫較盆地為高,其1000m深的地溫多在40-45C之間,最高可達50℃以上;盆地北部伊克昭盟的杭錦旗地區1000m深400C等溫線呈近東西向或北西西向延伸并封閉,伊盟的東南部及烏審旗附近都有局部的40℃等溫線圈閉區,其余大部分地區的地溫亦多在35- 40℃。
 
  盆地西南部、王家場一紅井子一大水坑、長慶一環縣一華池一帶以及富縣一甘泉一葫蘆河一帶,有三個lOOOm深大于40℃的地溫分布區,其中以富縣、甘泉附近地溫為最高,可大于45℃。這些地區40℃等溫線多以北東和北西方向延長;西南部鎮原和慶陽之間有呈北東向分市并圈閉的低于350C的地溫分布區;沿盆地西部邊緣的劉慶莊、馬家灘一帶(包括碎石井煤廣區)有二條呈南北方向延展的lOOOm深40℃以上的地溫分布區。
 
  鄂爾多斯盆地lOOOm深地溫變化幅度多在5℃左右,表明盆地地溫分布較均一,除其邊緣的渭河谷地等地區外,同其他大型盆地相比,它不具有從邊緣的低溫區向盆地內部地溫逐漸增高的規律。
 
  2.  2000m深地溫分布盆地2000m深地溫分布特點為:在西北部及東部地溫偏低,多在50-60℃,盆地的西南部地溫偏高,多在60-70℃之間。
 
  北部邊緣的河套盆地,其東部沿大青山斷裂帶一側,2000m深地溫明顯地高于其他地區,并呈近東西向或北北東向延伸。包括伊克昭盟西部的大部分及盆地西南部,為2000m深高出70℃的地溫分布區,包括紅井子、環縣一慶陽一華池,富縣一延安等地區,其中以富縣,甘泉之間2000m深地溫最高,可達80℃以上。它們均以北東或北西方向延長,呈環狀圈閉,    但在盆地西緣的馬家攤,碎石井一帶2000m深大于70℃的分布區則呈南北向延伸;在天池、鴛鴦池及李莊子地區和鎮原及慶陽之間有二片2000m深低于600C的地溫分布區。2000m深的地溫分布雖有上述變化,但從整個盒地來分析,仍然是十分簡單的。在廣闊的范圍內地溫變化幅度多在20℃之內,沒有較高地溫分布區出現,突出了與其他大型盆地地溫分布的差異性。
 
  盆地南部邊緣渭河谷地的2000m深地溫,一般較盆地為高,并多在70-80℃之間。沿渭河南側的斷裂帶,常有較高的地溫分布區存在;如處于斷裂帶上的西安附近地區,2000m深地溫高達90C以上,形成盆地中局部較高的地溫分布區;谷地的地溫分布方向呈東西向與渭河谷地平行。這都反映了鄂爾多斯盆地的邊緣斷陷盆地的地溫分布是與其不同的。
 
  3. 3000m深地溫分布鄂爾多斯盆地3000m深地溫分布大致與2000m深的分布情況類似。盆地的東北部包括伊克昭盟大部及東部烏審旗、榆林地區為3000m深較低地溫分布區,一般小于90℃,僅在杭愛旗、東勝以南等地區有三處大于90℃的地溫分布區;此外,在河套盆地的臨河地區及呼和浩特和包頭之間,沿大青山南緣有二條3000m深呈北東東和北東向大于90℃的地溫分確區,其他地區多在80-90℃之間。
 
  自鄂克托旗一韓城一線以南,3000m深地溫較高,多在90-1000C之間,其中紅井子地區(包括馬坊、大水坑及王家場)、長慶一環縣一華池及富縣等地區,3000m深地溫多在100-110℃之間,局部地區可在110℃以上。在盆地的西部邊緣、馬家灘及碎石井一帶亦在100-110℃;東部的韓城及南部的躍縣也具有類似特點;天池、鴛鴦湖、高家窯及姬原、麻黃山的部分地區,鎮原到慶陽之間等地區,一般地溫偏低,并在90-100℃之間,局部可在70-80℃。盆地中3000m深地溫多變化在80-100℃之間,平均地溫約為90qC左右。
 
  盆地南部邊緣渭河谷地的3000m深地溫較盆地內部為高,一般在100-110℃之間,最高地溫分布于谷地中偏南的西安一臨潼一帶,達110-120℃,甚至在1200C以上。1000C地溫等值線的延伸方向呈近東西向與谷地方向一致。
 
  鄂爾多斯盆地的地溫分布與中國其他大型盆地有著明顯的不同,整個盆地地溫分布比較均一,變幅小,多在10℃左右,局部可達20℃。其1000m、2000m和3000m深地溫,分別在35-40℃,60-70℃和80-100℃,局部較高地溫分布區成片狀或島狀散布在盆地的西南部及北部。由盆地邊緣向盆地內部地溫逐漸增高的趨勢不明顯。這顯示了鄂爾多斯盆地具有獨特的分布規律。值得提出的是,.在盆地南、北及西北側,發育著渭河谷地、河套盆地和銀川黃河谷地等斷陷盆地,其地溫分布各具特點與盆地顯然不同。特別是渭河谷地地溫較盆地為高,它們的存在對盆地地溫分布有明顯的影響。
 
  (二)地溫隨深度的變化鄂爾多斯盆地地溫隨深度的變化較為明顯,但盆地的北部和南部又略有不同,其邊緣的渭河谷地和河套盆地與鄂爾多斯盆地也存在有差異。在討論盆地內部地溫隨深度變化時,兼以對比其兩側谷地的地溫隨深度變化的特點。
 
  在鄂克托旗以南至延安劃一條線,可將盆地分為南北兩個部分,其地溫在垂向上的變化是不同的。南部地溫隨深度增長較快,其500m深地溫多在22_2goC之間,lOOOm深多在34-45℃; 2500m澡時地溫多在68-88℃范圍內變化;3500m深則增至96-107℃;當深至4000m時,其地溫范圍為116-152℃,但多集中于122-1280C之間;4500m深為133-151℃,集中于1430C左右;當至5000m深時,其變化范圍為152-170℃。西南部最深鉆孔為5180m,其實測地溫為1680C。
 
  南部地區的地熱增溫級在3500m以上隨深度略有增大,它們在lOO-lOOOm,1000-2000m及2000-3500m深,分別為32.25、35. 70和37.6m/℃;但3500m深度以下則又升高和波動,如3500-4000m深為26.32m/oC,而在4500-5180m之間為30. 77m/℃。
 
  盆地北部地溫隨深度的變化幅度較大,總趨勢是上部增溫緩慢,下部增溫迅速。在500-1500m深度間隔內,地溫由28-32℃增長到39-54C;至2000m深,地溫則變化在38. 4-570C之間,2500m深的地溫為47-680.C,由此可見,500-1500m深的lOOOm就增長10-25℃,而2000-2500m的500m間隔,則地溫就增長了10℃多。自2000m以下地溫迅速增長,到3500m深時地溫已上升到84-IIOOC,在此lOOOm的深度間隔內地溫增長了37-42℃。地熱增溫級在2000m以上為57.8m/oC,而在2000-2500m之間則為35.7m/℃;2500-3500m深度之間的地熱增溫級為32.7-33. 3m/oC。表明下部由于巖性變細,煤層增加,使增溫級小于上部約24m/℃左右。
 
  處于盆地的南、北緣的渭河谷地和河套盆地,其地溫與深度的關系與盆地南部大致相同;但渭河谷地3000m以上,地溫偏高,隨著深度增加地溫有降低的趨勢,不同于盆地內部。
 
  深部地熱增溫率降低的特點與其化中新生代沉積盆地的特點是一致的。北部河套盆地的地溫隨深度則以緩慢的速度增長。這里基本上是屬于盆地北部的類型,但在3500m以上其地熱增溫級較北部要小,究其原因可能與區域地質條件有關'同時本區測溫數據較少,其測溫精度也可能影響分析結果,因此對河套盆地尚須進一步研究。同樣盆地西緣銀川盆地尚缺少測溫數據,于此未給予討論。據地質構造推斷,渭河、河套、銀川三盆地的地溫分布都有可能象渭河盆地一樣具有較高地溫的特征。同時由于它們處于盆地和巨大山區之間,隔斷了周圍旺f區強大的地下水徑流對盆地的直接影響,從而形成與其他大型盆地不同的、較為均一的地溫分布。