湖南省攸縣酒埠江溫水地熱田的勘查與開發(fā)前景建議

王　璨（湖南省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0二隊，湖南 長沙 410019）

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湖南省攸縣酒埠江溫水地熱田的勘查與開發(fā)前景建議

王璨（湖南省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0二隊，湖南 長沙 410019）

湖南省地勘局四0二隊采用水文地質測繪、地球物理勘探、鉆探等綜合方法，勘查發(fā)現(xiàn)了攸縣酒埠江溫水地熱田，該地熱田的熱儲類型為巖溶裂隙型，其地熱流體儲存量豐富，質量良好，綜合規(guī)模為小型，并有很高的醫(yī)療保健價值，綜合利用前景廣闊，對發(fā)展低碳經(jīng)濟、節(jié)能減排、加快生態(tài)建設，有著十分重要的意義。

溫水背斜；楊濱斷裂；巖溶型斷裂熱儲；開發(fā)利用前景

酒埠江溫水地熱田位于湖南省攸縣酒埠江國家地質公園范圍的柏市鎮(zhèn)溫水村，該國家地質公園是以巖溶峰叢谷地、溶洞、地下河系統(tǒng)為特點，集自然生態(tài)與璀璨人文景觀于一體的景區(qū)。溫水地熱田的發(fā)現(xiàn)極大地豐富了其巖溶科研、教學、旅游、科普等方面內涵。

1　酒埠江溫水地熱田的勘查發(fā)現(xiàn)與地質概況

1.1酒埠江溫水地熱田的勘查發(fā)現(xiàn)

1.1.1勘查方法

自2010年以來，湖南省地勘局四0二隊在攸縣柏市鎮(zhèn)溫水村依次采用了地熱地質測繪、地球物理勘探、鉆探等方法，開展以尋找地下熱水為目的勘查工作。

地熱地質測繪主要是對地熱田及周邊地層和地質結構構造以及地表熱顯示進行調查、分析和研究。

物探方法選用了聯(lián)合剖面法、電測深法、可控源音頻大地電磁測深法，地溫測量。由于地熱流體主要賦存于主干斷裂南盤以灰?guī)r為主的脆性地層的巖溶構造裂隙中，其與灰?guī)r電性差異大，因此，采用上述方法勘查，異常特征明顯。其中，電法表現(xiàn)為低阻異常，顯示主體斷裂構造和巖溶發(fā)育帶的淺部走向和展布；可控源音頻大地電磁測深也表現(xiàn)為低阻異常，顯示主干斷裂構造和巖溶溶隙—裂隙發(fā)育帶的深部延展情況；淺部地溫測量直接圈出了近地表的地溫場，高溫異常區(qū)很可能就是地熱流體分布區(qū)。各種物探異常的疊加處，是地熱流體的賦存部位。

鉆探是在前期調查和綜合研究的基礎上進行的。其中ZK02孔于120m處鉆遇了巖溶熱水含水層，與綜合物探方法勘查對比，效果較為明顯。

1.1.2勘查工作投入和工作成果

勘查工作分期分片進行，共完成了1：1萬地熱地質測繪20km2、聯(lián)合剖面法點863個，對稱四極法點432個、可控源音頻大地電磁測深點188個、淺層地溫測量2350m，在此基礎上，先后布置了3個鉆孔共1006m進行鉆探和試驗，發(fā)現(xiàn)了面積達1.2km2的中型規(guī)模巖溶-裂隙型地熱田-酒埠江溫水熱田，并在地熱田內成井1口，涌水量達542.59m3/d，水溫41.8℃。

1.2地熱地質概況

攸縣酒埠江溫水地熱田地處楊濱斷裂（F1）帶中部。楊濱斷裂（F1）屬壓扭性斷裂構造帶，為活動性斷裂，其深部蘊藏著巖漿、放射性物質蛻變和活動摩擦等多種成因的熱源。酒埠江溫水地熱田的地下熱水是大氣降水沿著巖溶坡立谷南西部低山丘陵區(qū)的巖石裂隙下滲，在深循環(huán)中受到此斷裂帶深部的熱源加熱，并在靜水壓力作用下，流入巖溶盆地，與其常溫水混合而成。

1.2.1熱儲巖性

攸縣酒埠江溫水地熱田熱儲層巖性以石炭系中上統(tǒng)壺天群（C2+3ht）灰?guī)r為主，部分為二疊系下統(tǒng)棲霞組（P1q）含燧石灰?guī)r。灰?guī)r呈灰白-深灰色，隱晶-細晶質結構，厚層狀構造，礦物成分主要是方解石，含少量炭質。部分地段見擠壓破碎和大理巖化現(xiàn)象。巖溶裂隙發(fā)育，溶洞較多。

1.2.2熱儲構造

攸縣酒埠江溫水地熱田屬于中低溫的水熱型地熱田，位于溫水背斜的南西傾伏端。背斜軸呈NE30°方向展布，寬約0.8km，長約4km。其西部被（F1）錯切，導致溫水背斜核部由石炭系中上統(tǒng)壺天群（C2+3ht）、二疊系下統(tǒng)棲霞組（P1q）、茅口組（P1m）灰?guī)r等碳酸鹽巖地層組成，而西、南、東三面分布著二疊系當沖組（P1d）、龍?zhí)督M（P2l）砂質頁巖、頁巖、炭質頁巖、長石石英砂巖等隔水蓋層，僅留北東面開口，形成個半敞開式儲熱構造，具有良好的熱儲與匯水條件。

楊濱斷裂（F1），貫穿整個地熱田，走向北東—南西，斷面傾向南東，剖面形態(tài)上陡下緩，轉折較突然，產(chǎn)狀呈犁式，延伸約1000m，斷裂帶寬度10～260m。規(guī)模大，延伸長，切割了深部增溫層。該斷裂南東盤（上盤）巖性為（C2+3ht）壺天群白云質灰?guī)r、灰?guī)r，并伴有大理巖化、硅化。根據(jù)巖性可知該盤巖性以脆性為主，具可溶性，并受楊濱斷裂（F1）位移時的牽引力作用形成由張節(jié)理、扭節(jié)理、破劈理發(fā)育而成的裂隙帶。

圖1　酒埠江溫水地熱田地熱地質簡圖

2　熱儲類型和特征

2.1熱儲類型

酒埠江溫水地熱田位于山間沖洪積谷地，下伏灰?guī)r巖溶發(fā)育，并有溝通熱源的深大斷裂通過，具備良好的儲水儲熱空間。地熱田地下熱水是在水熱對流系統(tǒng)中由深循環(huán)高溫構造裂隙水與淺循環(huán)常溫巖溶水混合而成，并賦存于巖溶坡立谷中巖層的溶蝕裂隙中，熱儲層介質以巖溶裂隙為主，熱儲類型屬巖溶-裂隙型。

2.2熱儲特征

巖溶型地熱田具有地熱流體儲存量大，水溫較低，動態(tài)較穩(wěn)定等特征。

（1）地熱流體儲量：巖溶裂隙型熱儲地熱田熱流體儲量較為豐富。根據(jù)區(qū)內地熱田熱儲模型，采用熱儲法估算儲存的地熱流體量（m3）和熱儲中的地熱儲量（J），其計算公式為：

QL=AMφ

式中：QL-熱儲儲存水量，m3；A-（F1）斷裂走向長約1506m、寬約240m的范圍；φ-白云質灰?guī)r裂隙率在2.9～5.8%。

通過計算區(qū)內地熱流體儲量為8.44×106m3。

（2）地熱流體溫度：ZK02孔出水水溫41.8℃，屬于低溫地熱田溫熱水級別，水量豐富，有充足補給源，可用于醫(yī)療、洗浴及生活飲用水，亦可作為農(nóng)田灌溉、漁業(yè)養(yǎng)殖、工業(yè)水源。

（3）鉀、鎂地熱溫標：根據(jù)ZK02孔的地熱流體水質分析資料，Mg2+含量為25.67mg/L，K2+含量為13.23mg/L，代入地熱溫標公式：

式中：C1-鉀濃度，mg/L；C2-鎂濃度，mg/L；t-熱儲溫度，℃。

經(jīng)過計算得出熱儲溫度63.07℃，因此，區(qū)內有可能找到溫度≥60℃的地下熱水。

（4）地熱流體賦存特點：由于地熱田巖溶普遍發(fā)育，大部分溶洞中又有較多充填物，受主干控熱斷裂影響，巖層中溶隙、裂隙相當發(fā)育，巖溶地下熱水含水層與常溫地下冷水層通過這些空隙互相溝通影響。地熱流體的特征指標明顯會高于常溫地下冷水或混合水。說明，獲取溫度更高之地下熱水不在于鉆孔的深度，而是鉆孔是否鉆遇溝通熱水含水層的的斷裂破碎帶、溶隙帶。

3　地熱田的資源評價

3.1地熱流體可采量

本次評價主要是以溫水背斜核部密集的溫泉群在抽水試驗時同步觀測的流量與ZK02孔的抽水試驗結果來計算可采量。地熱田的地下熱水屬于承壓水，因此采用下列計算公式計算：

式中：K-滲透系數(shù) （m/d）；m-含水層厚度 （m）；S-降深（m）；R-影響半徑（m）；r-鉆孔半徑（m）。

通過計算，總可開采量為控制可采量542.59m3/d。

3.2地熱能

可利用的地熱能根據(jù)地熱資源地質勘查規(guī)范（GB/ T11615-2010）給出的公式計算：

式中：Wt-熱功率（kW）；Q-地熱流體可開采量（L/s）；t-溫度 （℃）；t0-年平均氣溫 （℃）；∑Wt-開采一年可利用的熱能（106J）；D-全年開采日數(shù)；∑Wt-熱功率值（kW）；K-熱效比。

計算得出酒埠江溫水地熱田的地熱能Wt=630.88kW，年可采熱能量12.26×1012J。

4　地熱流體質量及醫(yī)療保健價值

4.1熱流體質量與評價

本區(qū)地熱流體的礦化度及偏硅酸含量明顯高于常溫巖溶水，其陰離子以SO42-為主，摩爾分數(shù)為56.62%；陽離子以Ca2+為主，摩爾分數(shù)為66.38%。礦化度達573.28mg/L，偏硅酸、鍶的含量分別為69.37mg/L、3.61mg/L。地熱田的地下熱水水化學類型為含鍶、硅酸的SO4·HCO3-Ca型。主要指標均達到飲用天然礦泉水國家標，其他各項指標也符合國家標準的要求，屬偏硅酸、鍶型礦泉水，是一種理想的天然保健飲品。

4.2醫(yī)療保健價值

酒埠江溫水地熱田的熱礦水對醫(yī)療應用有重要作用的是較高溫度，以及硫酸鈣、硅酸和鍶等化學成分，該水溫、水質特征適合采用浴療和飲療結合的醫(yī)療方法。從療養(yǎng)學來說，熱礦水的這些物理性質和化學成分對人體某些疾病具有治療性能，其適應癥頗廣，尤其對關節(jié)炎、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和心血管疾病等慢性病的醫(yī)療效用為佳。

5　結語

5.1酒埠江溫水地熱田的開發(fā)利用現(xiàn)狀

酒埠江溫水地熱田主要利用40℃左右的溫熱水，可以用于溫泉洗浴、保健理療和熱帶魚、觀賞魚的養(yǎng)殖等，在此基礎上開發(fā)了農(nóng)村旅游度假、洗浴療養(yǎng)等項目。但區(qū)內勘查程度目前僅達到預可行性階段，可以投入資金加大勘查力度，以探求更多的地下熱水可開采量。

5.2開發(fā)前景

（1）熱儲類型為巖溶-裂隙型，地熱流體是在水熱對流系統(tǒng)中由深循環(huán)高溫構造裂隙水和淺循環(huán)常溫巖溶水混合而成，具有儲存量豐富、動態(tài)穩(wěn)定等特點；

（2）地熱田地熱鉆孔孔深度應在300～700m，小于1000m，成井深度淺，成井費用低，資源開發(fā)投資較為經(jīng)濟；

（3）根據(jù)熱流體質量評價結果，地熱田地熱流體達到生活飲用水標準，飲用天然礦泉水標準，理療礦水標準，漁業(yè)水質標準，降溫處理后可用于農(nóng)田灌溉。因此地熱流體具備多種直接利用方向，包括提供生活熱水、生產(chǎn)飲用天然礦泉水、溫泉理療洗浴、水產(chǎn)養(yǎng)殖等，其逐級綜合利用前景廣闊；

（4）隨著勘查工作的繼續(xù)進行，預計地熱田儲量將會擴大，可能達到中型規(guī)模。

總而言之，攸縣酒埠江溫水地熱區(qū)的開發(fā)利用，增加了攸縣酒埠江一帶的旅游資源的新內容，進一步推進攸縣旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展：開發(fā)利用可延長產(chǎn)業(yè)鏈，形成的產(chǎn)業(yè)群可提供數(shù)百至上千個新的崗位，為農(nóng)村富余勞動力的轉移，將起積極的推動作用。此外本區(qū)自然地理環(huán)境優(yōu)美，空氣清新，風光秀麗，地下熱水資源豐富，具有廣闊的開發(fā)利用前景。

［1］中華人民共和國國家標準.《地熱資源地質勘查規(guī)范》（GB/T11615-2010）.

［2］周 訓，金曉媚.地下水科學專論.北京：地質出版社，2010.

［3］丁 雷，宋紹軍.地熱資源勘探方法技術的應用與展望［J］.吉林地質，2004，12.

［4］徐世光，陳連竹.昆明地溫地熱田及其開發(fā)利用.水文地質工程地質，2000，27（3）.

王 璨（1984-），男，工程師，研究生，主要從事水文工程地質工作。

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2095-2066（2016）16-0075-02

2016-4-26