摘要
地热水资源是一种集热、矿、水于一身的可再生矿产资源，因其储量大、对生态环境污染小、易于开发利用，受到越来越多国家的青睐。莒县城区位于深大断裂沂沭断裂带上，具备良好的地热水成矿条件。本文首先对莒县城区水文地质展开野外实地调查研究，从莒县地热水形成地质构造条件、水文地质条件入手，分析地热水资源形成的“热、储、盖、通”四要素，研究莒县城区的地热水形成模式；其次，通过野外机民井系统测温、大地电磁测深、数值模拟对莒县城区地热水分布靶区及温度场分布特征进行了研究，分析了莒县城区地热水分布特征和规律；最后，通过地热井钻探验证了莒县城区地热水分布规律。取得了如下主要结论和认识： （1）莒县城区地热水资源热储属于裂隙型带状热储，具有深循环对流的特点。地表水在深大断裂沂沭断裂带的影响下，沿断裂带或其他有利构造进入地下水。地下水径流过程中，受岩体或断层阻挡，沿裂隙网络或深大断裂向地层深处运移，被深部岩体逐渐加热形成地热水，在断裂交汇处的构造裂隙发育部位富集，形成地热水异常区。 （2）通过莒县城区机民井及测温孔系统测温确定地热水热异常区为沭东新城，在热异常区布置测线，开展大地电磁测深，对其二维反演得到的各测线视电阻率剖面图进行解译，查明沭东新城内NE向断裂F1与其相交汇NW向断裂F29、F30的分布位置及产状。根据各测线视电阻率剖面推断地热水赋存区电阻率曲线成H型且H型电阻率极小值不大于50Ω·m，又因沭东新城地下2000m左右为热储层，所以选择测线视电阻率剖面2000m左右深度电阻率值在50Ω·m以下且可信度高的低阻异常区为地热水分布靶区。 （3）为探究莒县城区地热水温度场分布特征，运用Fluent软件对深大断裂带地热水温度场进行数值模拟。模拟结果显示，深大断裂NW向阻水断裂F14、NE向导水断裂F303及其交汇部位附近存在强烈的垂直热对流作用，形成一个高温、低密度的地热水柱状带，从而使得断裂带四周地下水下沉并向热源方向流动。NW向阻水断裂F14与NE向导水断裂F303一起构成了研究区地热水温度分布的主要控热构造，地热水温度场沿断裂带控热构造成对称分布，离控热构造断裂带越近，地热水温度场受到断裂带的控制作用就愈加明显。NW向阻水断裂F14与NE向导水断裂F303交汇区地热水高温区域主要受NE向导水断裂F303控制并沿其分布。随着深度的不断增加，NE向导水断裂F303对地热水温度场控制作用愈加明显。 （4）结合莒县城区深大断裂带地热水温度分布规律及大地电磁测深推断地热水分布靶区，最终确定地热水分布区域，进行地热井ZK1钻探。通过地热井温度监测试验及抽水试验分析了地热井温度及产能符合地热开发利用的要求，并对比地温勘察孔JT1以及地热井ZK1的地热水温度实测值不同深度变化规律验证了莒县城区地热水分布规律。
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