連山縣小三江鎮大風坑地熱資源特征及其開發利用建議

全守獎

摘要：為探討連山縣小三江鎮大風坑地熱資源的開發前景，在充分搜集與利用資料的基礎上，通過地質測量、水文地質測量、鉆探等工作，基本查明了地熱田地質結構及地熱流體化學特征等，探討了地熱田的開采前景并提出開發利用建議，為該地區的地熱資源合理開發與可持續利用提供科學依據。

關鍵詞：地熱資源；開發利用；連山

1.前言

連山縣小三江鎮大風坑地熱田地處萌諸山脈之中，有約13條簡易的公路與323國道相連，交通較為便利。

通過對該區的地熱資源的勘查，基本查明了該區的地質特征及深部熱處巖性的分布規律，初步評價了地熱資源，為合理開發利用該區域地熱資源提供基礎地質資料。

2.地質特征

（1）地層巖性。地熱田及其周邊區域基底巖石主要為燕山早期母花崗巖，在山丘坡腳地分布第四系河流沖積層及少量殘坡積層。沖積層巖性主要為中砂、粗砂、礫石等，厚度約2m～20m；坡殘積層巖性主要為砂質粘性土，呈褐黃色，厚度約2m～16m。

（2）地質構造。地熱田位于區域性南嶺緯向構造帶與新華夏系郴縣一懷集深大斷裂帶交匯處之東南側，大東山巖體西南部，構造較為復雜。其中一組近南北向斷裂：多以碎裂巖、石英脈及巖脈充填的斷裂構造為主，構造形跡明顯。該斷裂具有明顯的壓扭性特征，該斷裂切割深度較大，對區域內深部熱源的聚集、運移、上升、混合、循環起著重要的控制作用，為地下水的富集和熱水對流提供了必要的空間，是控熱斷裂構造。另外一組北西向斷裂：斷裂面平直光滑，多以發育的節理帶、裂隙帶為主。該斷裂具有張性特點，裂隙發育，為導水斷裂，對勘查區內溫泉的形成起著導水作用。

3.熱儲特征

（1）熱源。大風坑地熱田所在區域曾受多次構造應力作用及侵入作用的影響，并且大風坑地熱田附近區域為北西向斷裂與近南北向斷裂所斜交切割，其所在區域地熱礦水的成因主要是現代大氣降水和巖導水構造的地表水經深部滲透循環接受地熱增溫而形成地熱水，地熱來源主要是來自溝通深部熱源的現代活動性斷裂帶（即新華夏系郴縣一懷集深大斷裂帶的次一級斷裂）的熱對流產生熱量，另一部分為多期巖漿侵入后的余熱和侵入巖中放射性礦物蛻變產生的熱能，然后沿導水構造裂隙流出地表或隱藏地下，形成承壓裂隙脈狀地下熱礦水。

（2）熱儲特征。大風坑地熱田熱儲明顯受新華夏系郴縣一懷集深大斷裂帶的次一級斷裂構造所控制。熱儲的巖性主要為構造碎裂巖，巖石破碎，巖石間受構造作用形成大量連續的裂隙，巖芯裂隙面見有熱水溶蝕現象。抽水試驗過程中周邊觀測孔壓降一致性較明顯，滲透系數139.71～194.18，表明熱儲滲透性較好；ZK01單井涌水量2016.66m³/D，表明熱儲富水性豐富。

（3）蓋層特征。蓋層主要為燕山早期花崗巖，節理裂隙不發育，密閉性較好，導水性差、富水性弱，厚度較大，為區內主要隔水層和保溫層，保溫性能較好。其中第四系松散沉積物厚度較薄，具有一定的滲透性，但因厚度較薄，對地熱田影響不大。

（4）熱流體流場特征。地熱田及其周圍在大風坑河地下水總體是由北西向南東流動，最后匯入大風坑河。鑒于導熱導水斷裂是向北東傾，則地熱流體總體是由北西向南東沿著斷裂裂隙流動，在壓力的作用下，由裂隙較發育出露地表的地方排泄出去。因大風坑地熱田所在區域地表蓋層相對較厚，在ZK01大量抽水實驗的過程中，沒有出現因裂隙水補給不夠及時而形成河水補給地下水的現象，河水對地熱水水溫難造成一定的影響。

（5）地溫場特征。大風坑地熱田的熱異常形態總體上呈橢圓形，抽水試驗測得孔內最高溫度約48.8℃。在斷層上盤由淺到深溫度呈遞增趨勢而在斷裂下盤溫度變化則相反，隨深度加深呈遞減趨勢。該區域垂向地溫梯度一般0.0009℃/10m～0.227℃/10m，個別可達4.3℃/m，平均約0.65℃/10m。

4.地熱流體化學特征

（1）地熱流體化學組分特征。本次勘查工作采集了ZK01的水樣進行分析測試，見表1，探采結合孔ZK01水質分析結果的庫爾洛夫表示式如下：

結合分析測試結果及上述庫爾洛夫式，可知大風坑地熱田地熱流體中pH值中等、呈中等偏酸性，二氧化硅含量較高，而放射性元素鐳和氡的含量相對較低。

（2）深部熱儲溫度推算。鑒于大風坑地熱田屬低溫地熱田，且據ZK01井取水樣的化學分析結果表明pH<7.0，因此本次采用地球化學溫標計算方法中的鉀鎂地熱溫標估算地熱田熱儲溫度，計算公式如下：

根據水質分析結果，將數據代入公式后，計算出來的熱儲層溫度為89.50℃，因此，大風坑地熱田的計算熱儲溫度范圍為89.50℃左右。據《地熱資源地質勘查規范》（GB/T 11615-2010），可知上述計算結果僅代表熱儲不太深處熱儲的溫度。

5.開發利用建議

據ZK01水樣分析結果（見表1），對照《生活飲用水衛生水文地質、環境地質、工程地質2018年第五期標準》（GB5749-2006）、《農田灌溉水質標準》（GB5084-2005）等相關規定，評價該地熱田的地熱流體不可以直接作為生活飲用水；不能作為飲用天然礦泉水，不能作為農業灌溉用水，可以作為漁業用水；地熱流體的排放對對環境的影響程度較低；該熱礦水屬非腐蝕性水。該熱液流體偏硅酸、氡含量較為豐富，其中偏硅酸濃度含量達到命名礦水濃度標準，可命名為理療用硅水、溫水和淡水，而氡濃度達到理療價值和礦水濃度，綜合評價為HC03-Na型含氡的硅酸溫熱礦水。

根據評價結果，認為連山縣小三江鎮大風坑開發溫泉度假村具有良好的前景，開發該地熱資源將產生良好的社會效益與經濟效益。

6.結論

（1）大風坑地熱田出露地層主要為第四系，下伏基巖為燕山早期花崗巖。內熱礦水形成的控熱構造為北西向斷裂與近南北向斷裂，其交會部位的深切導水裂隙亦是地熱流體運移的通道。

（2）大風坑地熱田熱異常形態總體上呈橢圓形，抽水試驗測得孔內最高溫度約48.8℃。

（3）大風坑地熱田的地熱流體為無色、透明、無味的熱水。水化學類型為HCO₃-Na型；溶解性總固體含量167mg，L，為淡水；pH值6.67，為中性水；測得最高水溫48.8℃，屬低溫熱水；偏硅酸含量55.42mg，L、氟的含量為0.049mg/L，可綜合定名為具理療價值的硅水。