湖北省地下熱水資源開發利用現狀及遠景區劃

廖　媛, 李　偉, 陳金國, 王　亮, 譚　偉, 呂曉菁

(湖北省地質環境總站,湖北 武漢　430034)

0　引言

地下熱水資源是一種十分寶貴的綜合性礦產資源,其功能多,用途廣,不僅是一種潔凈的能源,可供發電、采暖等利用,同時還是寶貴的醫療熱礦水和飲用礦泉水資源。地熱資源對開發和推動地方第三產業的發展,促進社會、經濟的可持續發展有重要意義[1]。

湖北省地熱資源豐富,省內地熱資源開發利用正處于高峰期,蘊藏著巨大的商機,其前景看好。本文在現有研究資料的基礎上,初步分析了地熱資源的開發利用現狀、水化學特征,劃分了主要的地熱資源遠景區,并分析了各區的開發前景。

1　湖北地熱資源概況

湖北省地熱資源較豐富,省內已發現25 ℃以上地熱資源已達64處,其中,溫泉53處,鉆孔揭露發現9處,礦坑揭露發現2處[2]。全省地熱資源總量約為1.098×1018KJ(表1),以中低溫地熱資源為主。水溫>90 ℃的中溫地熱資源有2處,主要分布在江漢盆地的潛江和江陵地區,屬沉積盆地型地熱資源。水溫60～90 ℃的低溫熱水有7處,主要分布于湖北省東部的英山、羅田、應城、赤壁、京山等地;水溫40～60 ℃的低溫溫熱水有20處,也主要分布于湖北省東部地區,其次是鄂西南地區;水溫25～40 ℃的低溫溫水有35處,主要分布于大洪山、鄂西及鄂東南等地,它們均屬隆起山地型地熱資源。

2　湖北省地熱資源開發利用現狀

省內對地下熱水的利用有著悠久的歷史。經過了上世紀60年代的自然利用階段和上世紀70—80年代的單一利用階段,省內地表出露的溫泉都基本得到不同程度的開發利用。進入90年代后,隨著社會經濟的發展,地熱資源在清潔能源領域越來越受到人們重視,在某種程度上增強了能源資源,緩解了環境污染的程度,而且,地熱作為一種集水、熱、礦于一體的,具有獨特的、不可替代的復合型資源已成為經濟發展和城市化水平提高的獨特優勢資源,其利用領域和范圍不斷地擴大,已經從為生活直接服務,逐步擴大到旅游療養、養殖種植、工業利用、科學實驗、地熱供暖等方面。

表1　湖北省地熱資源概況Table 1　General situation of geothermal resources in Hubei

目前湖北省的64處地熱田,隆起山地型地熱資源中已有咸寧溫泉鎮,赤壁五洪山,嘉魚蛇屋山,崇陽浪口,英山西湯河、北湯河、東湯河,羅田三里畈,應城湯池,隨州新陽,保康湯池峽,房縣小湯池、溫泉寺,秭歸五龍,京山湯堰畈,洪湖烏林共16個地熱田經過了勘探開發規劃,進入了綜合利用階段,占湖北省地熱田總數的25%;沉積盆地型地熱資源由于其熱儲含水量較少,儲油較多,且主要富集鹵水,對其的利用主要為采油及工業利用,熱量未利用。但總體看來湖北省的地熱開發利用已經步入綜合利用階段。

圖1　湖北省地熱資源不同利用方式所占比例分布圖Fig.1　Distribution map of proportion of use patterns of geothermal resources1.旅游療養；2.養殖；3.種植；4.地熱供暖；5.工業利用；6.其他。

雖然湖北省地熱資源已步入綜合開發利用,但省內對地熱的利用大多仍為直接利用。經調查統計,目前湖北省地熱資源開發利用熱量為321.39×1010KJ/a,其中開發利用較好的地區有咸寧市、赤壁縣、嘉魚縣、崇陽縣、英山縣、羅田縣、應城市、房縣、鐘祥市、京山縣及洪湖市,共開發利用熱量為299.05×1010KJ/a,占全省總開發利用熱量的93%。且開發利用方向主要是旅游療養、養殖種植,其次為地熱供暖、工業利用、科學實驗等。從圖1統計數據可以看出,旅游療養和養殖,占到省內地熱資源利用總量的94%,種植占2%,地熱供暖占1%,工業利用占2%,其他占1%。

綜上所述,湖北省目前僅開發利用了部分隆起山地型地熱資源,每年開發的地熱資源量占本省年可開采地熱資源熱量的1.5‰,占隆起山地型地熱資源年可開采熱量的54.4%。故本省地熱資源的開發利用仍有極大的潛力。

3　地熱資源水化學特征

受到構造、巖性及地下水補給、徑流等因素影響,全省地熱水水化學特征差異明顯。

鄂東北大別山英山和羅田變質巖地區及鄂東南的洪湖市—咸寧市—黃石市一帶巖溶地區的水化學類型主要是硫酸鈣、納鈣型水,而大別山的蘄春縣一帶巖漿巖地區主要為重碳酸鈣納型水;分布于鄂東南的崇陽—通山一帶、鄂西兩鄖地區和房縣地區的地熱水由于主要賦存碳酸鹽巖分布區,受圍巖介質化學特征的制約,地下水多為重碳酸鈣或鈣鎂型水;鄂西利川一帶主要是硫酸根鈣鎂型水,巴東—興山一帶主要為氯化鈉型水;其他鄂西大部地區及鄂中大洪山地區的京山縣—鐘祥縣一帶主要為重碳酸硫酸鈣、鈣鎂型水;發育于碎屑巖的沉積盆地型地熱,由于全省特殊構造環境,多賦存大量鹵水,水化學類型為氯化物硫酸鈉型水。

另外,全省地熱水中的F-含量范圍在0.06～7.83 mg/L,且大部分都超過2.0 mg/L,超過飲用水標準,根據GB/T14848《地下水質量標準》,湖北省地下熱水大多不能直接飲用。但作為熱礦水標志性元素的偏硅酸、氟、偏硼酸、鍶在全省地熱水中含量較高,這使得全省地熱水大多都是理療水,開發利用價值巨大[3]。

4　湖北省地熱資源開發利用遠景區劃

作為一種無污染的新型能源,地熱資源不僅能產生極高的經濟效益,也能產生巨大的環境效益,故合理利用地熱資源對社會經濟的發展具有重要的意義。湖北省的地熱資源豐富,開發利用歷史悠久,但整體利用程度較低。本文根據省內地熱資源分布特征[4],結合其開發利用現狀及地熱水化學特征,劃分了7個開發利用遠景區劃(圖2),并指出其優先開發利用方向。

4.1　大別地熱區(Ⅰ)

位于麻團斷裂以東、襄廣斷裂以北地區,主要包括黃岡市大部分地區。區內出露一套新太古界基底變質巖系,呂梁—大別期和燕山期中酸性侵入巖大量出露。在元古界之后,很少有蓋層沉積,屬長期隆起地區。主要構造有古北東向構造、弧形構造、淮陽山字型構造、北西向構造和新華夏系構造等,構造之間的復合形成復雜的構造條件,有利于地熱流體的成生和賦存。

區內有地熱田12處,多集中分布于淮陽山字型脊柱部位的英山、羅田兩地,以熱水、溫熱水為主,最高溫度73℃,地熱流體允許開采熱量和允許開采量分別達到1.26×1012KJ/a和1 105.6萬m3/a。區內地熱資源勘查程度較高。水化學類型為硫酸納鈣及硫酸鈣納型,氟含量較高,多達到理療熱礦水水質命名濃度,可命名為氟水,理療價值高,且地熱田分布多鄰近鄉鎮,有良好的開發利用條件,交通便利,適合建立地熱供暖試點區及發展溫泉旅游療養。

4.2　鄂東南地熱區(Ⅱ)

位于沙湖—湘陰斷裂以東、襄廣斷裂以南的鄂東南地區,主要包括咸寧市、武漢市、黃石市、鄂州市、崇陽市等。區內各時代的碳酸鹽巖與砂巖、頁巖相間分布,一些拗陷和山間盆地中發育有白堊—第三系。北部大冶、鄂城等地,出露有較多的燕山期中酸性侵入巖體,有些地段還零星見有第三紀玄武巖。地質構造復雜,處于多個構造體系的復合部位,即淮陽山字型構造、區域東西向構造和新華夏系構造,尤其以北北東向新華夏構造最為發育。

本區水熱活動強烈,區內有地熱田12處,以溫熱水、溫水為主,最高溫度68℃,地熱流體允許開采熱量和允許開采量分別達到2.54×1012KJ/a和1 690.4萬m3/a。區內地熱資源勘查程度較高。水化學類型主要為硫酸鈣型,富含大量偏硅酸、氟、鍶等微量元素,可命名為氟水、鍶水、硅水,理療價值高,且該區溫泉已有較高知名度,交通便利,適合建立地熱供暖試點區及發展溫泉旅游療養。

4.3　大洪山地熱區(Ⅲ)

位于襄—廣斷裂以南,南漳—荊門斷裂以東,南、東部與江漢盆地相接。主要包括荊門市大部,襄陽市南西部,應城市西部、隨州市南部地區等。本區水熱活動強烈,有地熱田13處,水溫26～65 ℃,多數溫熱水、溫水,地熱流體允許開采熱量和允許開采量分別達到8.34×1011KJ/a和875.7萬m3/a。區內地熱資源勘查程度較高。水化學類型主要為重碳酸鈣、重碳酸鈣鎂,重碳酸硫酸鈣鎂型,區內地熱水可用于養殖、溫室種植和灌溉。其中隨州新陽、鐘祥長壽、京山湯堰畈、應城湯池水溫較高,富含大量偏硅酸、氟等微量元素,可命名為氟水、硅水,理療價值高,交通便利,適合發展溫泉旅游療養。

4.4　房縣地熱區(Ⅳ)

本區地處房縣地區,東西向青峰斷裂邊緣。區內褶皺緊密,斷裂發育,其中,尤以東西向的青峰斷裂規模為最大,在這些斷裂帶部位常有地震發生和溫泉出露,對地熱生成分布起著明顯作用。

本區有地熱田3處,水溫在29～37.7 ℃之間,地熱流體允許開采熱量和允許開采量分別達到3.95×1011KJ/a和468.7萬m3/a。區內勘查程度低。地熱水化學類型為重碳酸鈣鎂型水,其中,氟、偏硅酸和氡等微量元素達到理療熱礦水濃度,具有一定的理療價值。房縣的大小湯池歷史悠久,有一定知名度,適合發展溫泉旅游療養。

4.5　兩鄖地熱區(Ⅴ)

本區大體位于兩(鄖縣、鄖西)以北的震旦系和下古生界碳酸鹽巖分布區。區內有地熱田3處,屬溫水,最高溫度29℃,地熱流體允許開采熱量和允許開采量分別達到6.10×1010KJ/a和132.9萬m3/a。水化學類型為碳酸鈣鎂型。本區地熱資源適用于養殖、溫室、灌溉等。

4.6　鄂西、鄂西南地熱區(Ⅵ)

本區東臨江漢盆地,北以青峰斷裂為界。除神農架和黃陵一帶出露元古界變質巖(神農架以碳酸鹽巖為主)和前震旦紀侵入巖外,其它地區碳酸鹽巖呈大面積分布。鄂西地區以穹盆斷塊和褶皺為主,鄂西南為梳狀褶皺與其同向斷裂也很發育。屬淮陽山字型構造、區域東西向構造、北西向構造和新華夏系構造的產物。

區內有地熱田15處,水溫在27～43.6 ℃之間,地熱流體允許開采熱量和允許開采量分別達到5.33×1011KJ/a和625.9萬m3/a。區內地熱資源勘查程度不高,且區內地熱田多分布在人煙稀少山區和山間峽谷區,目前開發利用條件受到一定的限制,可用于養殖、溫室種植、灌溉等。

4.7　江漢盆地(Ⅶ)

江漢盆地為燕山期生成的斷陷盆地,盆地內沉積了巨厚的白堊—第三系和第四系。據江漢盆地石油勘探發現,在其潛江凹陷和江陵凹陷中的第三系碎屑巖中含有豐富的熱鹵水。鹵水中富含有多種有益元素,如鉀、鈉、鋰、碘、鍶、溴、硼等,皆已達到綜合提取或專門提取工業礦水標準。適合工業利用。

圖2　湖北省地熱資源分布及開發利用遠景區劃圖Fig.2　Zoning map of distribution of geothermal resources and prospecting divisions of development and utilization1.T≥90中溫熱水;2.60≤T<90低溫熱水;3.40≤T<60低溫溫熱水；4.25≤T<40低溫溫水;5.開發利用遠景區代號。

5　建議

地熱資源作為一種清潔能源,其開發利用的經濟效益、社會效益和環境效益不言而喻,但是若不能合理地利用,不僅浪費了寶貴的地熱資源,更會引起環境地質問題。所以有必要加強湖北省地熱資源勘查工作,查明地熱資源分布以利于開發;加強省內地熱資源的保護,科學合理高效利用地熱資源,對省內地熱資源制定開發利用規劃和環境保護區劃,避免及預防因開采地下熱水而產生的環境地質問題。

參考文獻：

[1]劉杰,宋美鈺,田光輝.天津地熱資源開發利用現狀及可持續開發利用建議[J].地質調查與研究,2012,35(1):67-73.

[2]程伯禹.湖北省地熱資源與可持續開發利用[J].資源環境與工程,2007,21(增刊):107-110.

[3]虞嵐.我國部分地下熱水中氟的分布于成因探討[D].北京:中國地質大學(北京),2007.

[4]陸天平,陳忠奎.湖北省地熱的基本類型、特征及生成規律[J].資源環境與工程,2007,21(6):691-694.