黑龙江省佳木斯市浅层地温能开发利用初步研究

1 自然地理条件

1.1 地理概况

位于松花江、黑龙江、乌苏里江冲积形成的三江平原上，地貌类型为河漫滩，地形平坦、开阔。研究区属中温带季风气候，春季干旱多风，夏季炎热短促多雨，秋季凉爽湿润，降温迅速，冬季漫长严寒。

研究区最大河流为松花江，由西向东流经工作区北部，在同江市三江口处汇入黑龙江。

1.2 经济概况

是东部重要的粮食基地。农作物以种植大豆、玉米、小麦、水稻为主，市郊以种植蔬菜为主，供应城市。

2 地热地质条件

2.1 区域地质

2.1.1 地层

研究区位于中生代形成的三江断陷盆地西侧边缘，出露的地层主要有：中生界侏罗系上统滴道组（ ）、白垩系下统宝密河组（ (K₁b) ）、东大岭组（ [K₁d) ）、东山组（ K₁ds^′ ）、第三系中—上新统富锦组（ (N_1-2f) ）、第三系中新统宁安玄武岩（ (BN₁n) ）、第四系上更新统别拉洪河组与全新统地层等[2]。

2.1.2 侵入岩

佳木斯境内侵入岩不发育，主要出露于中东部和西南部及西北角的盆地边缘地带零星分布。区域上出露的侵入岩为兴东期花岗岩岩组 (γ₂¹. )、晋宁期花岗岩岩组（ ）和燕山中期花岗斑岩岩组（ γπ₅²⁽²⁾ ）。

2.1.3 地质构造 2

研究区所属大地构造位置为兴凯湖-布列亚山地块区，老爷岭地块（Ⅴ）、佳木斯隆起带（ V₂) ）的次一级构造单元西格木凹陷北缘（ V₂^2-1 ）与三江新断陷带 ( V₄) 的结合部[3]。

研究内断裂构造较发育，但均为隐伏断裂。以北西向、北东向和东西向三组为主，均属依-舒断裂的次级构造，由于被第四系覆盖，大部分断裂性质不清，重力异常清晰地反映依舒地堑的轮廓，显示为北东走向的重力异常梯级带。见图3-1。

2.2 水文地质条件

2.2.1 地下水类型

工作区及周边地下水的形成、储存、运移主要受地貌、地层岩性、地质构造及水文气象因素的控制。主要含水岩组有第四系孔隙潜水含水岩组、碎屑岩类裂隙孔隙水含水岩组及基岩裂隙水含水岩组。

① 第四系孔隙潜水含水岩组

第四系孔隙潜水含水岩组主要分布于北部河谷平原及南部支谷中。含水层由全新统及上更新统、中更新统冲积砂、砂砾石、砾卵石组成。江北地区地下水埋深一般为 2.5～3.5m ，江南地下水埋深一般为 5～7m ，水位年变幅 1.5～3.0m 。该含水层水量丰富， pH 值一般为 6.7-6.9，铁离子含量较高，一般 0.3-10mg/L ，最高可达 70.7mg ／L。地下水化学类型为重碳酸钙、重碳酸氯化物钙钠型水。

② 碎屑岩类裂隙孔隙水含水岩组

下第三系裂隙孔隙水含水岩组分布于市区西北部三连，泡子沿、莲江口酒厂一带，依一舒断裂带中部，第四系之下。含水层岩性以泥质细砂岩为主，呈多层薄层状，富水性较贫乏。

上白垩统裂隙孔隙水含水岩组在南部丘陵区分布于仁和、巨城、复兴、群胜、四丰山一带。含水层由砂岩、砂质泥岩、泥岩及凝灰质砂岩、砂砾岩、砾岩组成。富水性不均一。

该含水层 PH 值一般为 7.2-8.3，水化学类型为重碳酸钙、重碳酸钠钙型水。

③ 基岩裂隙水含水岩组

基岩裂隙水含水岩组分布于南部丘陵区，含水岩组主要由白垩系碎屑岩、火山碎屑岩、火山熔岩以及元古代花岗岩类组成。以风化裂隙水为主，富水性极不均一，泉流量一般为 0.04-0.79L／s，其水质良好，矿化度为0.115-0.274 g／L，总硬度 95.6-145.5mg／L，PH 值为 6.2-7.52，水化学类型为重碳酸钙及重碳酸钙镁型水。

2.2.2 地下水的补给、及排泄条件① 裂隙孔隙水补给、径流、排泄条件

研究区以第四系孔隙潜水为主，广泛分布，其主要接受大气降水补给；南部丘陵地区碎屑岩类裂隙孔隙水的主要补给来源为大气降水的渗入补给及基岩裂隙水侧向径流补给。排泄方式以地下径流及人工开采为主。

② 基岩裂隙水补给、径流、排泄条件

研究区南部丘陵区基岩裂隙水的主要补给来源为大气降水入渗补给，以及上游邻区基岩裂隙水的侧向径流补给。地下水以地下渗流或以泉的形式泄入支谷中，补给第四系孔隙潜水。

2.3 浅层地温能

浅层地温能是地热资源的一部分。浅层地温能是指地表以下一定深度范围内（一般为恒温带至 200m 埋深）的岩土体和地下水中，温度低于25℃，在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地球内部的热能资源，分布广泛、储量巨大、再生迅速、采集方便、开发利用价值大。

工作区位于三江断陷盆地的边缘。区内主要为第四系的上更新统与全心统的砂、砂砾石及粉质粘土，覆盖层较厚，含水较丰富，具备良好的储热储水条件，可成为热储层。

郯一庐断裂带是一地温异常带，在南方就有多处地热显示，依—舒断裂为其北延分支，是至今仍在活动的断裂带，位于依—舒断裂的边缘。其周边发育的次级构造是重要的导热控热构造。佳木斯幔隆起及切入上地幔的大断裂可为浅层地热提供热能及其通道。

3 地热资源开发利用可行性

3.1 经济意义

浅层地温能的核心经济价值在于全周期成本优势与低碳溢价。在政策支持与技术升级的驱动下，其前期投入正逐年下降，而长期节能收益与环境效益将持续放大。尤其在新型城镇化和双碳战略背景下，对公共机构、地产开发商及工业用户而言，投资浅层地温能正成为兼具经济理性与战略前瞻的选择。

3.2 有利因素

浅层地温能是一种普遍分布、近零排放、稳定高效的可再生能源。其开发利用的核心优势在于利用地下的恒温特性，通过高效热泵技术实现远超传统系统的节能环保效果。位于三江断陷盆地的边缘，含水层厚大，水量丰富，具备良好的储热储水条件等有力因素。

3.3 开发前景

浅层地温能是一种新型的绿色能源，是一种廉价、洁净和可持续开发利用的能源，属于特殊的矿产资源，在经济社会发展转型升级的关键时期，能源资源紧张的情况下，浅层地温能的利用前景良好[4]。

4 结论建议

（1）随着制冷技术及设备的进步和完善，成熟的热泵技术将使浅层地能的采集、提升和利用成为现实。

（2）对城区进行浅层地温能调查与评价，查明区域浅层地温能资源数量、质量以及分布规律，进行开发利用区划，为浅层地温能可持续利用提供依据是十分必要的。

参考文献

[1] 徐军祥.我国地热资源与可持续开发利用[J].中国人口资源与环境，2005（15 卷 2 期）：P139-141.

[2] 韩振新，王允鹏，崔荣久等.水文地质志 [M].黑龙江人民出版社，2000.

[3] 地质矿产局.区域地质志 [M].地质出版社，1993

[4] 刘燕栋，层次分析法下浅层地温能的适宜性研究[J].广东科技，2014.8（16）：P140-141.