(1.山東省地質礦產局，濟南250013；2.山東地礦工程集團有限公司，濟南250013；3.山東地質礦產學院，濟南250014)
作者簡介:許(1961-)，男，教授級高級工程師，研究方向為水文地質與環境地質。
通過對山東省地熱資源分布特征、地質條件和勘查開發現狀的分析，提出了地熱資源勘查開發規劃建議，預測了山東省地熱資源前景，為有關部門制定長遠發展規劃和指導山東省地熱資源勘查開發提供了依據。
關鍵詞:地熱資源；地熱區；開發利用
如今，地熱能已經成為繼煤炭、石油之後的重要替代能源之壹，是繼太陽能、風能之後的又壹重要綠色新能源。地熱資源集熱能和水資源於壹體，不僅可用於地熱發電，還可用於取暖、洗浴、醫療、休閑療養、養殖、種植、紡織印染、食品加工等。此外，地熱資源的開發利用可以促進地熱資源勘探、地熱井建設、地面開發利用工程設計與施工、地熱設備生產、水處理、環境工程、餐飲、旅遊度假等行業的發展。它是壹個新興產業，可以大大增加社會就業，促進經濟發展，提高人民生活質量，具有明顯的社會、經濟和環境效益，發展前景廣闊。
1地熱資源分布特征
山東省是我國地熱資源豐富的省份。目前，除日照、萊蕪外，15城市已發現地熱資源。據統計，全省共有天然溫泉15處，人工出露地熱鉆孔100余個。山東省地熱資源以可直接利用的中低溫地熱資源為主，具有分布廣、類型多、埋深適中、以中低溫為主、開發利用條件好等特點。根據山東省地質礦產局的調查結果，初步估算全省3000m深度的淺層地熱資源約為3.1863×1020J，相當於15億噸標準煤燃燒的熱量，可開發用於采暖、工業利用、熱水供應、洗浴、保健、療養、娛樂、溫室養殖、種植等。按照地熱資源的可開采量，如果能完全產業化，每年潛在的經濟效益可達100億元以上。同時每年可解決數萬人的就業問題，有利於社會穩定，經濟、社會、環境效益將不可估量。
根據地質構造條件、熱儲類型、巖性及孔隙特征、熱儲埋藏及形態等綜合因素，將山東省劃分為魯東地熱區、沂沭斷裂帶地熱區、魯中南部地熱區和魯西北地熱區四個地熱區。
魯東地熱區:魯東地熱區位於沂沭斷裂帶東部，以山東半島為主體，行政區劃包括威海、煙臺、青島以及濰坊、日照部分地區。是地熱溫泉出露密集的地區，地表熱明顯，有13個溫泉出露。其中中溫溫泉7處，中高溫溫泉6處。
沂沭斷裂帶地熱區:位於沂沭斷裂帶內，包括濰坊、臨沂、日照。該區自然出露的中高溫溫泉(湯頭溫泉)1，人工出露的地熱露頭(地熱孔)1。
魯中南地熱區:位於沂沭斷裂帶以西、齊河-廣饒斷裂帶以南、聊城-蘭考斷裂帶以東的廣大地區，包括萊蕪、濟寧、棗莊和濰坊、淄博、濟南、菏澤、聊城、德州、濱州的部分地區。該區地表熱顯示較少，天然溫泉出露於1(橋溝溫泉)，溫度較低。有17地熱露頭(地熱孔)人工出露。其中，低溫地熱孔7個，中溫地熱孔7個，中高溫地熱孔2個。
魯西北地熱區:魯西北地熱儲區包括廣漆斷裂以北和遼考斷裂以西地區。包括東營、濱州、德州、聊城，以及菏澤部分地區。該地區是全省地熱資源分布最廣的地區，有67處地熱露頭(地熱孔)人工出露。
2地熱地質條件
2.1魯東地熱區
該區有兩脊壹凹(膠北隆起、膠萊凹陷、膠南隆起)，在魯東被稱為“人字形”構造，兩脊壹凹大致呈東北-東北走向。新構造活動強烈，新構造斷裂發育，活動強度由南向北增強。魯東地熱區膠北、膠南隆起基巖巖性以花崗巖、變質巖為主，脆性大，滲透性差，主要靠裂隙和破碎帶導水。熱異常的分布受構造控制，溫泉出露於兩組斷層的交匯處或巖體的不同接觸帶。地下水沿補給區的斷層循環，被深層地溫加熱，然後在水壓差的作用下上升到淺部，形成熱異常。蓄熱分布在地下水排泄區，壹般位於山谷、山間盆地和山前平原，熱水供應區位於地勢較高的丘陵地區。由於膠北隆起新構造活動強烈，其內部的斷層往往處於張開狀態，裂縫不易堵塞，導水性增強，為地下水深度的循環創造了條件。因此，魯東熱儲區14溫泉中的13位於膠北隆起。膠南隆起新構造活動較弱，大部分斷裂因侵蝕和水化學沈澱作用而逐漸閉合，不利於地下熱水循環系統的形成，因此該隆起區至今未發現地熱異常。
蓄熱區的地熱系統都是深循環對流型。熱儲埋藏淺，蓋層為第四系沈積物，厚度壹般小於50m，隔熱條件差。熱儲類型為裂縫性帶狀熱儲，熱儲巖石主要為中生代花崗質巖石和早寒武世變質長英質巖石。熱儲層厚度為180 ~ 280米~ 280米。熱儲大多是相對獨立的熱水構造系統，相互之間沒有明顯的水力聯系。相鄰熱儲層水的化學成分相似，但水溫和化學成分含量存在壹定差異。熱儲的成因是大氣降水沿斷層和不同巖體的接觸帶向深部下滲，被圍巖加熱後沿通道上升到淺層，儲層形成於滲透性好的巖層中。熱儲溫度受斷層構造控制，水溫相對較高，壹般為65 ~ 90℃。地下熱水礦化度低，壹般為500 ~ 2500 mg/L，水化學類型復雜，主要為HCO 3 SO 4-Na、Cl-Na和Cl-Na Ca。地熱田地熱儲空間形態不規則，受斷層控制，平面上多呈帶狀或橢圓形，其長軸方向與熱控斷層走向壹致。空間形狀似不規則蘑菇，分布面積較小，壹般小於1km2。
2.2舒斷裂帶的地熱面積
該地區是山東省地震多發區，新構造活動強烈。本區自西向東主要有四條斷裂，即沔齊-葛溝斷裂、沂水-湯頭斷裂、安丘-莒縣斷裂和昌邑-大店斷裂。從深部構造來看，沂沭斷裂帶的儲熱區為莫霍面隆起帶，大地熱流密度為62mW/m2，高於兩側的儲熱區。沂沭斷裂帶是壹條地殼薄、上地幔高、導電層淺的高溫地熱帶。地熱系統為深循環對流型，蓄熱類型為裂隙帶狀蓄熱，分布於凹陷內。凹陷兩側的凸起區為熱水供應區，區內較高的熱流值和較發育的新構造斷裂為地熱系統的形成創造了條件。熱儲層主要由早寒武世的變質花崗質巖石和中生代的火成巖、砂頁巖等組成，因此熱儲層可以形成在凹陷的邊緣和理想的構造部位。熱儲厚度150~250m ~ 250 m，熱儲面積不大。埋深壹般在200m左右，水溫在60℃左右，鹽度在3000 mg/L左右。
2.3魯南地熱區
魯中南地熱儲區在構造單元上是魯西隆起區，以微山湖-濟寧-平陰為界。根據熱儲的不同特征，進壹步劃分為魯中南丘陵山區和魯西南潛在隆起區兩個亞區。晚侏羅世以後，在燕山運動和喜馬拉雅運動的作用下，原有的統壹基底斷裂，沿斷裂形成壹系列的凸帶和凹帶。凸帶遭受侵蝕，凹帶接受中、新生代沈積。魯中南丘陵山地亞區莫霍面埋藏較深，大地熱流密度為48 ~ 50mW/m2，為山東省最低。該區地熱異常壹般位於隆起和凹陷的交匯處附近，以及控制凹陷的北西向、北東向和南東向新構造斷裂的交匯處。魯西南海底隆起亞區是丘陵和山區附近地下水徑流的活躍交替帶，地下水活動對其地溫場影響很大。根據地層和構造特征，將茌平東部牛角店-琉璃寺斷裂分為南北兩段，北段為泰山隆起北緣，為地層向北緩傾的單斜構造。新生代地層為下古生界石炭-二疊系和奧陶系-寒武系。南段由壹系列交替排列的凸起和凹陷組成。凸起為新近系下伏臺山群和下古生界，凹陷沈積了較厚的新生界和中生界侏羅系地層，下部為古生界。
魯中南部丘陵亞區熱儲類型為帶狀熱儲和寒武-奧陶系碳酸鹽巖裂縫性層狀熱儲。前者為早寒武世裂隙發育的變質巖，熱儲厚度150 ~ 260m；後者主要為石灰巖，熱儲厚度120 ~ 200m。它是壹種深循環對流型。溫泉和地下熱水井多分布在北西向與近南北向、北東向或近東西向斷層的交匯處或中生代巖體與古生代灰巖的接觸帶。水化學類型為氯鈉型或氯。硫酸鈣。Na型。礦化度4500 ~ 1700 mg/L，地熱井溫度27 ~ 71℃。魯西南亞區北部熱儲層為奧陶系灰巖、石炭系和二疊系砂巖和灰巖。熱儲層具有斷層帶和斷層帶的特征，富水性差異較大。南段熱儲層主要為奧陶系巖溶裂縫熱儲層和新近系孔隙熱儲層，以傳導熱儲層為主。奧陶系灰巖熱儲層主要分布在陽谷、菏澤、青古集凸起，水溫50 ~ 60℃，面積較大，兼具層狀和條帶狀熱儲層特征。熱儲埋深壹般在200 ~ 1600 m之間，水溫在40 ~ 80℃之間，熱水鹽度400 ~ 3500mg/L，水化學類型為SO4 Cl-Na Ca。
2.4魯西北地熱區
魯西北地熱區屬於華北地臺上發育的中、新生代斷陷盆地的壹部分。它以太古代變質巖系為基礎，其上發育壹套以海相碳酸鹽巖為主的下古生界和海陸交互相至陸相的上古生界。魯西北地熱區莫霍面埋藏淺，與其他熱儲相比具有相對較高的熱流值和較強的富水熱儲，是熱水資源開發潛力最大的地區。區內熱水補給來源為大氣降水，補給方式為側向徑流補給。總的來說，地熱系統是在以熱傳導為主的地熱流機制下形成的溫水型地熱資源，在凸起地區的基巖熱儲中也存在深斷裂帶附近的對流型地熱系統的可能性。其形成和分布受地質構造和地層巖性控制。蓄熱系統主要分為孔隙型和局部分布的巖溶裂隙型。地下熱水主要賦存於新近系碎屑巖孔隙和裂隙、寒武-奧陶系巖溶裂隙和泰山群變質巖系裂隙中。蓋層由粘性土和砂土組成，厚度900 ~ 1000 m，熱源主要來自地殼深部和上地幔傳導熱流。碎屑巖儲熱水溫40 ~ 80℃，基巖儲熱水溫50 ~ 90℃，地溫梯度壹般為3 ~ 4.5℃/100 m..
新近系層狀孔隙熱儲層是壹套以巨厚河流相為主的砂泥巖互層沈積，厚度500 ~ 1300米，底板埋深700 ~ 1600米。主要熱儲層為館陶組和東營組。下古生界巖溶裂縫熱儲層分布在隆起區新生界或上古生界地層中，呈島狀分散，面積較小。巖溶裂隙熱儲兼具層狀和斷裂帶熱儲特征，熱儲特征取決於地質構造和巖溶發育程度。新近系直接覆蓋的石灰巖熱儲的含水量遠高於石炭-二疊系覆蓋的含水量。斷層附近富水性最強，溫度較高，而遠處富水性差，溫度較低。巖溶裂縫型熱儲層是該地區重要的熱儲層，其特點是水溫和水量高於新生界熱儲層。根據魯西北熱儲區13口巖溶裂隙地熱井資料，灰巖熱儲的富水性差異較大，巖溶裂隙熱儲熱水礦化度較高，達6.30 ~ 14.37 g/L。
3地熱資源勘查、開發利用現狀
山東省地熱資源的勘探始於20世紀50年代。65438年至0958年，山東省地礦局在膠東半島的招遠、文登、威海、即墨等地進行了地熱勘查，在原有溫泉露點的基礎上發現了壹些熱水點。65438年至0996年，先後勘探了湯頭、威海、招遠、金安、付嘉鎮、淄博、穆平龍泉、肥城安家莊等地熱田(點)。20世紀90年代末以來，隨著各級地方政府對資源和環境問題的重視，山東省地熱資源勘查取得了很大進展，包括黃河三角洲、濟南西北部、魯北等重點地區，幾十個有地熱遠景的縣進行了重點地區勘查。菏澤、聊城、德州、濱州、東營、濟南等分層熱儲地區新打地熱井30余口，水溫在42-80℃之間。目前，全省地熱田勘查累計140余次，累計投資5000多萬元。
山東省地熱利用歷史悠久，據有關資料記載，可追溯到1000年前。正式作為資源開發始於20世紀20年代，但僅用於洗浴。改革開放以來，特別是20世紀90年代以來，山東省以保健、療養、供暖為主要目的的地熱開發項目發展迅速，但與其他省市和豐富的地熱資源相比差距較大。目前，全省共有地熱開發單位46家，主要開發項目有溫泉洗浴、供暖、遊泳、生活熱水供應、種植、養殖和旅遊度假等。2003年全省地熱供暖面積為5.5×105m2，比2000年的3×104m2增長了17倍，為全國增長。
4山東地熱資源開發利用的生態環境意義
山東省結構性汙染十分突出，二氧化硫等主要汙染物排放總量居全國前列，主要城市環境質量處於較低水平。山東省燃煤大氣汙染在冬季采暖期尤為突出，燃煤對大氣汙染的貢獻率在70%以上。煤燃燒排放的汙染物對生態環境有害，尤其對人體健康有害。二氧化硫、氮氧化物、臭氧和壹氧化碳等排放物會導致人體呼吸系統疾病，肺癌發病率增加。據相關研究資料顯示，空氣汙染與肺癌發病率密切相關。附著在顆粒物上的多環芳烴通常是導致肺癌的主要物質，以苯並(a)芘為代表，是煤在壹定溫度下燃燒的產物。如果空氣中苯並(a)芘的濃度增加萬分之壹，居民的癌癥死亡率將增加5%。開發利用地熱資源供熱將改變能源結構，大大減少燃煤造成的大氣汙染，大大改善城市生態環境質量，促進居民健康和生活質量。許多國家在節約傳統能源的同時，利用地熱資源發揮其顯著的生態和環境效益。由於地熱能取代了大部分燃料和煤炭，冰島雷克雅未克的大氣環境得到了根本性的改善，溫室效應的罪魁禍首二氧化碳含量從1960年的27萬噸減少到2000年的3000噸(減少了98.9%)。得益於地熱開發帶來的潔凈空氣，冰島剛剛成為聯合國命名的最適合人類居住的三個國家之壹。與燃煤鍋爐供暖相比，天津市蝶泉區地熱供暖僅4×104m2，減少二氧化硫排放量18 t/a，煙塵排放量30 t/a，煤灰排放量580t/a..
山東省地熱資源分布廣泛，儲量豐富，為供熱發展奠定了良好的基礎。濟南、東營、德州、聊城、菏澤、臨沂等大中城市及其他城市部分地區可采用地熱供暖。目前，德州、東營、聊城、菏澤等城市在地熱供暖方面已經有了良好的開端。德州市地熱供暖從1.998的空白發展到2003年的3.0×1.05 m2，每年僅減排二氧化硫1.35t/a，煙塵225t/a，煤灰4250t/a。東營市地熱供暖三年增加2.5×105m2。根據本市地熱資源開發利用規劃和趨勢預測，未來100年，本市地熱供暖將發展到1.5×106m2，每年可減少二氧化硫排放量675 t/a，煙塵排放量1125 t/a，煤灰排放量21750 t/a。預測未來10年，全省地熱供暖面積將達到6.4× 106m2，年減少二氧化硫、煙塵、煤灰排放量2880t/a(表1)。
表1山東省地熱供暖及汙染物減排預測統計表
繼續的
5 .關於地熱資源勘查開發規劃的建議
地熱是不可再生或可再生性差的資源。從這個意義上說，它與該地區的天然氣、煤炭和其他礦產資源具有相似的勘探和開發性質。地熱資源的勘探開發是壹個高風險、高投入的行業。為了減少盲目性和走彎路，對地熱資源前景進行了預測，為有關部門制定長遠發展規劃和指導全省地熱資源勘查開發提供了依據。
5.1地熱資源勘查開發條件評價
5.1.1地熱勘探開發條件較好的地區
臨清坳陷所有地熱亞區、濟陽坳陷大部分地熱亞區和成寧隆起部分地區、膠北隆起北緣和膠東地熱區膠萊盆地、遼東-陽谷隆起、荷澤隆起和顧青隆起西段地熱資源潛力巨大。在2000米的可采深度內，新近系熱儲和古生代寒武-奧陶系熱儲的地熱資源極其豐富，水質良好，水溫適中，勘探開發條件優越。特別是新近系熱儲層埋藏淺，勘探技術難度大，成本低，是地熱勘探開發的首選。
最有勘探開發潛力的縣市是:東營市河口、東營區、墾利、利津縣和廣饒縣北部；濱州市濱城、陽新、沾化、惠民、博興縣；德州德城、臨沂、平原、禹城、齊河、夏津、武城等縣市；聊城的東昌府、陽谷、臨清、冠縣、莘縣、高唐；菏澤市的鄄城、東明、牡丹、曹西安、定陶縣；濟南北部的商河、濟陽縣、天橋、歷城區；泰安市肥城；煙臺市的招遠和穆平；威海市的環翠和各地的熱露頭等。
5.1.2地熱勘探開發條件較好的區域
地熱勘探開發條件較好的地區有魯西北地熱區的成寧隆起地熱亞區、沂沭斷裂帶地熱區凹陷及南段沂水-臨沂地區、魯西地熱區東阿牛角店-臨淄-壽光-牛頭鎮隱伏奧陶系灰巖段。這些地區的地熱資源潛力巨大，十分豐富。新近系館陶組熱儲層較薄，開發價值不大，而寒武-奧陶系熱儲層頂面較淺，勘探技術難度不大。
具有勘探開發前景的縣市有:濱州市鄒平、無棣；德州的寧晉、樂陵、慶雲、西北陵縣；聊城市茌平；淄博的高青、桓臺、周村、張店、淄川、臨淄；章丘、蓬萊、泰安、沂南、萊蕪、曲阜、新泰等地。
5.1.3地熱勘探開發條件壹般地區
膠萊盆地臨淄、魯西地熱區東部、昌邑-大店斷裂帶、下伏中生界的元古峪灰巖和大理巖段地熱資源潛力巨大。新近系館陶組熱儲層薄，資源量少。寒武-奧陶系熱儲資源量大，頂界面埋深淺，勘探開發技術難度不大。
勘探開發前景壹般的縣市有:長清、平陰、濰坊、青州、諸城、安丘、高密、昌樂、昌邑、萊州、棲霞、穆平、海陽、平度、即墨、膠南、膠州、榮成、乳山、東阿、汶上、東平、寧陽、兗州、泗水、舞陽。
5.2主要勘探開發熱儲評價
山東省地熱資源分布廣泛，潛力巨大。新近系熱水和部分潛山寒武-奧陶系巖溶裂隙熱水存在於2000米的可采深度內，是今後尋找和勘探地熱資源的主要目的層。
(1)在魯西北、齊河-廣饒斷裂以北、聊城-蘭考斷裂以西的地熱區，包括臨清坳陷、濟陽坳陷和成寧隆起的老嶺、慶雲、無棣隆起，以新近系館陶組和古近系東營組的熱儲層為主要勘探開發目標。
(2)齊河-廣饒斷裂以南、聊城-蘭考斷裂以東的魯西地熱區，寒武-奧陶系碳酸鹽巖巖溶裂隙熱水是勘探開發的主要目的層。在勘探開發成寧隆起、臨清坳陷、濟陽坳陷隆起上第三系館陶組熱水的同時，還可以兼顧下古生界奧陶系-寒武系碳酸鹽巖巖溶縫洞型熱水的勘探開發。魯西地熱區隆起與凹陷的結合部附近，以及控制凹陷的北西向、北東向和南東向新構造斷裂的交匯處也應是勘探的重點。
(3)魯東地熱區勘探開發成膠北隆起和膠萊盆地北緣的溫泉密集區和膠萊盆地下伏的元谷峪灰巖和大理巖區。
(4)沂沭斷裂帶地熱區勘探開發主要集中在坳陷邊緣和理想構造部位、早寒武世變質花崗質巖石、中生界厚層火成巖和砂頁巖，同時註意沂沭斷裂帶兩側附近的條帶狀區域。
5.3地熱資源開發利用評價
山東省地熱資源屬於中低溫熱水型，適合直接開發利用。但由於水質和水量的差異，在直接利用上有不同的用途。在地熱豐富的魯西北地區，新近系明化鎮組下段溫度較低，壹般為35 ~ 45℃，水質較好，礦化度為1 ~ 2g/L，可直接用於生活用水和工農業用水。新近系館陶組熱水溫度45 ~ 70℃，鹽度2 ~ 15g/L，富含多種對人體健康有益的微量元素，水熱皆宜，可用於取暖、洗浴、療養、溫室種植、水產養殖等綜合利用。東營組和奧陶系-寒武系碳酸鹽巖巖溶裂隙熱水溫度高、鹽度高(5-20 g/L鹽水)，富含對人體有益的微量元素和氡等放射性元素，水熱皆宜。重點開發利用醫療保健、溫泉度假、供暖、種植養殖和工業流程。其他地區由於地熱資源量少，相應熱量低，大部分為天然溫泉，除部分地區滿足供暖要求外，壹般適合溫泉療養。
地熱資源勘查、開發、利用和保護的對策和建議
山東省地熱資源的勘探、開發和利用處於局部和零星的起步階段。隨著改革開放和該地區社會經濟的快速發展，該地區城市現代化水平不斷提高，地熱能作為壹種綠色能源，具有越來越高的開發利用價值。地熱資源的勘查開發應以城市和重點經濟開發區為重點，開展重點勘查開發試驗，為全省地熱資源的綜合開發利用提供示範經驗。
(1)正確認識地熱資源的特征。地熱資源是在特定的地質、構造、水文地質和水文地球化學條件下形成的。由於埋藏深，補給路線長，再生能力弱，其資源是有限的，而不是取之不盡的。要保持對其資源的長期、持續、穩定開采，實現有計劃、合理的開發利用，防止盲目無序開采造成的資源損失和環境地質問題。因此，我們必須重視和做好地熱資源的保護。
(二)制定並嚴格執行地熱資源開發利用和保護規劃。為了科學合理地開發、利用和保護地熱資源，其開發利用應遵循開源與節流並重、開發與保護並重的原則；根據不同用途，對地熱資源實行分層開采、分層管理。
(3)地熱資源的勘查、開發和利用應與生態省建設、城市環境保護、旅遊開發和高效生態農業發展緊密結合。通過地熱資源的開發利用，可以改善和保護環境，刺激經濟發展，促進消費，提高人民生活水平。
(4)地熱資源的勘查、開發和利用應貫徹“探采結合”、“梯級開發、壹水多用”的綜合開發利用方針，堅持“先易後難、先淺後深、深淺結合”的原則。對地熱資源豐富、熱異常集中、交通區位優越的魯西北地熱區中心城市，進行集中勘查開發。加強地熱開發利用研究，以地熱資源開發為基礎，發展洗浴、醫療、水產養殖和旅遊業。充分利用石油勘探開發中的廢棄油井開發地熱資源，在綜合研究的基礎上，尋找可行的技術方法和路線，將部分廢棄油井改造為熱水井。
(5)建立地熱保護區。根據經濟發展和人民生活的需要，制定地熱資源的合理開采方案和環境保護方案。在開發過程中，要根據地熱資源埋藏和分布情況制定布井方案，嚴格按照熱水可采量，防止因過度開采造成資源枯竭、地面沈降等環境地質問題。
(6)加強地熱資源開發的動態監測。地熱資源量有限，再生能力弱。在開采過程中，其水位、水量、水質、水溫都會隨著開采過程而變化。為了及時監測地熱資源開發的動態信息，避免因過度開采造成地面沈降、熱水資源枯竭等環境地質災害，應加強地熱資源開發的動態監測。