سنگ مخزن توده یا حجمی از سنگهای نفوذپذیر و متخلخل با ضخامتهای متنوع است که در اعماق مختلف زمین قرار داشته و خلل و فرج آنها را آب داغ یا بخار تحت فشار، اشغال کرده است.
سنگ مخزن یك سنگ سفت و سخت در نظر گرفته می شود اما در حقیقت وقتی فشار سیال و دما کاهش می یابد سنگ مخزن منقبض می شود. در سطح زمین معمولاً این اثرات به صورت عرضی در کل منطقه مخزن زمین گرمایی گسترش دارند و در طول دوره ١٠ سال به صورت کسری از متر منقبض می شوند. البته این تراکم ماتریکس به نظر نمی رسد که اثر قابل توجهی در جریان سیال مخزن داشته باشد. در نتیجه برای اهداف مهندسی مخازن، منطقی است که سنگ مخزن سخت در نظر گرفته شود. به طور کلی بر اساس ویژگیهای زمین شناسی، هیدرولوژیکی و انتقال حرارت، مخازن زمین‌گرمایی بـه چـهارگـروه اصلی طبقه بندی میشوند:
١ـ مـخازن گـرمـابی
٢ـ مخازن سنگ داغ خشک ٣ـ مخازن زمین تحت فشار
٤ـ مخازن ماگماتیکاز آنجاکه پیدایش مخازن زمین‌گرمایی یک پدیده طبیعی است، لذا هریک از انواع اصلی فوق به انواع فرعی تری نیز تقسیم میشوند.
مخازن گرمابی Hydrotermal ویژگی این سیستم وجود سنگهایی با تراوایی و تخلخل بالاست و بیشتر سیستمهای جهان که برای استفاده از انرژی زمین‌گرمایی مورد اکتشاف و بهره‌برداری قرارگرفته اند از این نوع هستند. نیروی کنوکسیونی در این قبیل سیستمها بدون شک از اهمیت بالایی برخوردار بوده و گرم شدن آب در اعماق غالباً به نفوذ ماگما ارتباط داده می‌شود، در نتیجه این امکان وجود دارد که بخشی از آب در حال چرخش نیز از سرد شدن ماگما تأمین شود. منبع حرارتی در این گونه سیستمها حرارت توده ی نفوذی ماگمایی در عمق کم است.به طور کلی این قبیل سیستمهای چرخشی غالباً با آتشفشانها و یا ولکانیسمهای جوان همراه هستند. مخازن گرمایی که یکی از عمده ترین ذخایر زمین‌گرمایی دنیا را تشکیل میدهند و به دو نوع مخزن فرعی آب بالنده (مخزن با برتری آب) و مخزن با بخار بالنده (مخزن با برتری بخار) تقسیم میشوند. اجزای یک مخزن زمین گرمایی عبارتند از:
١ـ سنگ مخزن که وجود آن یکی از الزامات عمده در شکل گیری یک سیستم زمین‌گرمایی است میتواند شامل یک توالی از سنگهایی با ویژگیهای منحصر به فرد باشد که به طور معمول شامل ضخامتی از سنگهای رسوبی یا آذرآواری است.این قبیل سنگها دارای تخلخل و ضخامت قابل ملاحظهای بوده و می‌توانند حجم عظیمی از سیالات زمین‌گرمایی را در خود ذخیره کنند. شایان ذکر است که علاوه بر دو عامل تخلخل و ضخامت، عامل تراوایی نیز در تشکیل مخازن زمین‌گرمایی نقش مهمی ایفا می کند. به عبارت دیگر، اقتصادی بودن یک مخزن زمین‌گرمایی در درجه نخست بستگی به حجم سیال موجود در سیستم و در درجه دوم بستگی به میزان تراوایی سنگها دارد، چنان که بسیاری از رسوبات یا سنگهای رسوبی با این وجود که به دلیل تخلخل بالا حاوی حجم قابل ملاحظهای از سیالات هستند، به دلیل تراوایی ناچیز، امکان استخراج و بهره‌برداری اقتصادی از سیالات وجود ندارد.
٢ـ سنگ پوشش شامل ضخامتی از طبقات غیرقابل نفوذ و یا با نفوذپذیری ناچیز است که بر روی سنگ مخزن قرار گرفته و مانع از فرار سیال از مخزن می شود. سنگ پوشش معمولاً از طبقات سنگهای رسی، انیدریتی، ژیپسی و یا نمکی تشکیل می‌شود. این سنگها معمولاً دارای هدایت حرارتی پایین بوده و تقریباً به صورت عایق حرارتی عمل میکنند. به دلیل انتقال حرارت از منبع حرارتی به سنگ مخزن و انتقال نیافتن آن توسط سنگ پوششی به لایه‌های بالاتر درجه حرارت سنگ مخزن بتدریج افزایش پیدا می‌کند. لایه‌های سنگ پوشش ممکن است در طول تکامل یک سیستم، ایجاد شوند ولی اغلب به نظر میرسد که در اثر فرایندهای زمین شناسی بسیار قدیمی رسوبگذاری شده باشند. گاهی فعالیتهای شدید تکتونیکی باعث ایجاد شکستگیهایی در سنگ پوشش می‌شود که در چنین شرایطی موجب خروج سیال از سنگ مخزن و نفوذ آن به طبقات فوقانی و در نهایت موجب ظهور چشمههای آب گرم و گازفشانها درسطح زمـین مـی شود کـه در بررسی‌ها و تحقـیقات زمین‌گرمایی یکی از علائم وجود انرژی زمین‌گرمایی محسوب میشوند.
٣ـ منبع حرارت که ممکن است عوامل مختلفی باشد مانند یک توده نفوذی آذرین جوان و عمیق یا حرارت حاصل از حرکتهای زمین یا حرارت حاصل از تجزیه عنصرهای رادیواکتیو و نازک شدگی پوسته زمین و ... .
٤ـ منبع سیال که اغلب بارشهای جوی، منابع آب زیرزمینی و یا آب موجود در ماگماست.
جنس لیتولوژیکی سنگ مخزن انواع مختلفی از سنگها برای تشکیل یک مخزن خوب مورد نیاز است. در شناسایی سنگ مخزن، زمین شناسی زیرسطحی در نتیجه تغییر سنگها و روشهای ژئوفیزیکی در شناسایی گسلهای پنهان و شناسایی واحدهای لیتولوژیکی آن مؤثر هستند. در مطالعات زمین شناسی هدف شناسایی سازندهایی است که می توانند سنگ مخزن و سنگ پوشش مخزن زمین گرمایی در منطقه اکتشافی باشند. همچنین نوع آلتراسیون در شناسایی سنگ مخزن به ما کمک می کند. برخورد گسلها با سنگ مخزن باعث افزایش نفوذپذیری آن می شود. بررسیهای هیدروژئولوژیکی نشانگر شرایط مناسب برای ایجاد سنگ مخزن زمین گرمایی در رسوبات پرموتریاس منطقه زمین گرمایی دماوند است.در ناپیوستگی‌های زمین‌شناسی و مرز سازندها نیز مخازن خوبی می‌توانند تشکیل شوند که حاکی از نفوذپذیری، وجود ارتباط هیدرولیکی خوب و ذخیره آب مناسب در این محلهاست. به تازگی مطالعات ایزوتوپی مربوطه در میادین زمین‌گرمایی نشان داده است که دست کم ٩٠درصد آب زمین‌گرمایی منشاء جوی دارد. بنابراین آبخوانها یا سنگهای سازنده مخزن زمین گرمایی باید با نواحی تغذیه کننده آب، ارتباط هیدرولیکی خوبی داشته باشند تا آب باران به طور پیوسته در دسترس مخزن باشد.
ضخامت سنگ مخزن سنگ مخزن میدانهای زمین گرمایی مختلف ضخامتهای متفاوتی دارند. شناسایی سازندهای زمین شناسی، لیتولوژی و داشتن ضخامت آنها در میادین زمین گرمایی، حفاری چاههای زمین گرمایی و برداشت مغزه و خرده های حفاری از اعماق مختلف و مطالعات ژئوفیزیکی در تعیین ضخامت سنگ مخزن کمک قابل توجهی می‌کند.
فاصله سنگ مخزن تا سطح زمین از عواملی که فاصله سنگ مخزن را تا سطح زمین تعیین می کند نوع مخزن زمین گرمایی است. مثلاً در مخازن تحت فشار، مخزن در عمقهای زیاد بیش از ٤٦٠٠ متر قرار دارد. اعماق منابع زمین گرمایی متفاوت است و معمولاً در فاصله افقی و گاهی تا ٨ کیلومتر از چشمه های آب گرمی قرار دارند که در سطح زمین نمایان می شوند. فاصله سنگ مخزن از سطح زمین را می توان به کمک روشهای ژئوفیزیکی تعیین کرد.
نتیجه گیری سنگ مخزن که وجود آن یکی از الزامات عمده در شکل گیری یک سیستم زمین‌گرمایی است میتواند شامل یک توالی از سنگهایی با ویژگیهای بارز باشد. این قبیل سنگها دارای تخلخل و ضخامت قابل ملاحظهای بوده و می‌توانند حجم عظیمی از سیالات زمین‌گرمایی را در خود ذخیره کنند. علاوه بر دو عامل تخلخل و ضخامت، عامل تراوایی نیز در تشکیل مخازن زمین‌گرمایی نقش مهمی ایفا می‌کند.انواع مختلفی از سنگها برای تشکیل یک مخزن خوب مورد نیاز است. در شناسایی سنگ مخزن، زمین شناسی زیر سطحی در نتیجه تغییر سنگها مؤثر است. در مطالعات زمین شناسی هدف شناسایی سازندهایی است که می توانند سنگ مخزن و سنگ پوشش مخزن زمین گرمایی در منطقه اکتشافی باشند. همچنین نوع آلتراسیون در شناسایی سنگ مخزن به ما کمک می کند. برخورد گسلها با سنگ مخزن باعث افزایش نفوذپذیری آن می شود.در ناپیوستگی‌های زمین‌شناسی و مرز سازندها نیز مخازن خوبی می‌توانند تشکیل شوند که حاکی از نفوذپذیری، وجود ارتباط هیدرولیکی خوب و ذخیره آب مناسب در این محلهاست. شناسایی سازندهای زمین شناسی، لیتولوژی و داشتن ضخامت آنها در میادین زمین گرمایی، حفاری چاههای زمین گرمایی و برداشت مغزه و خرده های حفاری از اعماق مختلف و مطالعات ژئوفیزیکی در تعیین ضخامت سنگ مخزن کمک قابل توجهی می‌کند.فاصله سنگ مخزن از سطح زمین را می توان به کمک روشهای ژئوفیزیکی تعیین کرد. خلاصه ای از میادین زمین گرمایی با سنگ مخزنهای متفاوت در سراسر دنیا در جدول ٢ نشان داده شده است.
