吉林省長白山西坡梯子河溫泉地熱流體質(zhì)量評價

劉 慧，趙 陽，隋佳軒，李立軍，趙春鵬，徐思瑜

吉林省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，吉林 長春 130021

0 引言

“吉林省地熱資源調(diào)查評價與區(qū)劃”項目為“全國地熱資源現(xiàn)狀調(diào)查評價與區(qū)劃”項目，經(jīng)中國地調(diào)局批準由中國地質(zhì)科學院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所組織實施項目。通過采集地熱流體樣進行水質(zhì)分析，從而評價地熱資源的水化學類型及地熱流體的不同用途。

1 概述

長白山位于吉林省東南部地區(qū)，東經(jīng)127°40′～128°16′，北緯41°35′～42°25′之間的地帶，是圖們江、鴨綠江、松花江的三江發(fā)源地。聞名中外的美景，一望無際的林海，以及棲息其間的珍禽異獸，于1980年列入聯(lián)合國國際生物圈保護區(qū)。

由二道白河驅車50 km左右一路上坡到達梯子河畔，海拔高程1 602 m。在群山峻嶺環(huán)抱的梯子河畔，河水寬約30 m，水流穩(wěn)中見急，在幾十平方米范圍內(nèi)，有多處溫泉出露。在調(diào)查中了解到，由于山體自然崩塌，已有多處小型溫泉被掩埋斷流或改道流淌，另有幾處規(guī)模較小的溫泉分布于周邊匯入河流，其中一處較大的溫泉發(fā)育于梯子河岸邊(圖1)。冬季時節(jié)，溫泉周邊籠罩在濃重的白色霧氣之中，猶如進入仙境一般。另外長白山著名的錦江大峽谷就分布于此，山高谷險、景色秀美，夏季鮮花盛開林木茂盛，冬季皚皚白雪，晶瑩剔透，是吉林省長白山天池西區(qū)旅游勝地，目前由長白山池西區(qū)管委會管轄。

圖1 長白山西坡梯子河溫泉交通位置圖

2 地熱地質(zhì)條件

長白山地區(qū)區(qū)內(nèi)多被新生代火山巖覆蓋，零星出露一些老地層。長白山火山處于六道溝—天池—甄峰山北東大斷裂(圖2中的F1)和金策—白山鎮(zhèn)北西向超巖石圈斷裂(圖2中的F2)的交匯處，長白山火山群大多數(shù)受上述構造及次一級斷裂控制。溫泉出露地層為第四系更新統(tǒng)白頭山組粗面質(zhì)火山角礫巖(圖3)，溫泉水由火山噴發(fā)形成斷裂并沿裂隙流出地表，匯入梯子河，溫泉水溫度63 ℃，單泉流量1.74 L/s。

圖2 長白山天池地質(zhì)略圖

圖3 長白山西坡梯子河溫泉地質(zhì)剖面示意圖

3 水化學類型

本次梯子河溫泉取樣按照GB/T 11615-2010《地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范》附錄B中要求，采集水質(zhì)全分析樣(采樣編號0046-1)和微量元素分析樣(采樣編號0046-2、0046-3)，按照規(guī)定時間送至吉林大學測試科學實驗中心，檢測時間是2013年11月15日，共計分析57項(表1)。

根據(jù)表1水質(zhì)分析結果，該溫泉的水化學類型屬于HCO3-Na型水(表2)。該溫泉地熱水礦化度(TDS)為837.91 mg/L，屬淡水；pH值7.85，屬于中性水；總硬度103.46 mg/L，屬于軟水；水溫63 ℃，屬于高溫熱水。

表1 梯子河溫泉水質(zhì)分析結果

表2 長白山西坡梯子河溫泉水化學類型表

4 地熱水不同用途評價

4.1 理療熱礦泉水評價

依據(jù)《地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范》(GB/T11615-2010)附錄E《理療熱礦水水質(zhì)標準》，根據(jù)表1水質(zhì)分析結果對梯子河溫泉地熱流體進行評價。評價結果表明(表3)，熱礦水中氟與偏硅酸含量很高，達到命名礦水濃度，偏硼酸達到醫(yī)療價值濃度，且屬于溫水。

表3 理療熱礦泉水水質(zhì)評價表

4.2 飲用天然礦泉水評價

依據(jù)GB8537-2018《飲用天然礦泉水標準》，根據(jù)表1水質(zhì)分析結果對地熱流體的物理性質(zhì)、界限指標、限量指標及污染物指標進行評價。限量指標中有些項未列出，這些項目所有地熱流體都未超標。評價結果表明(表4)，梯子河溫泉地熱流體中鋰、偏硅酸達到飲用天然礦泉水標準，有稍許沉淀及濁度、氟化物超標，都達不到飲用天然礦泉水標準。

4.3 農(nóng)田灌溉用水評價

依據(jù)GB5084-2005《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》，根據(jù)表1水質(zhì)分析結果對地熱流體進行評價。評價結果表明(表5)，除地熱流體溫度過高外，均達到標準。需進行換熱處理達到25 ℃時即符合農(nóng)田灌溉用水標準。

4.4 漁業(yè)用水評價

依據(jù)GB11607-2012《漁業(yè)水質(zhì)標準》，根據(jù)表1水質(zhì)分析結果對地熱流體進行評價，評價結果表明(表6)，只有氟化物超標。

4.5 地熱流體腐蝕性評價

依據(jù)GB/11615-2010《地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范》，根據(jù)表1水質(zhì)分析結果，用腐蝕系數(shù)衡量地熱流體(水)的腐蝕性：若①腐蝕系數(shù)KK>0，稱為腐蝕性水；②腐蝕系數(shù)KK<0，并且KK+0.050×3Ca2+>0，稱為半腐蝕性水；③腐蝕系數(shù)KK<0，并且KK+0.050×3Ca2+<0，稱為非腐蝕性水。

表4 飲用天然礦泉水水質(zhì)評價表

表5 農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)評價表

表6 漁業(yè)用水水質(zhì)評價表

腐蝕性系數(shù)(對堿性水)的計算公式：

(1)

式中：r—離子含量的每毫克當量(毫摩爾)數(shù)。

根據(jù)表7的評價結果，該地熱流體為非腐蝕性水。

表7 地熱水腐蝕性水質(zhì)評價表

5 結論

長白山西坡梯子河溫泉屬于高溫熱水，水化學類型為HCO3-Na型水，礦化度(TDS)為837.91 mg/L，屬淡水；pH值7.85，屬于中性水；總硬度103.46 mg/L，屬于軟水。氟與偏硅酸含量很高，達到命名礦水濃度，偏硼酸達到醫(yī)療價值濃度。該地熱水不能作為天然礦泉水使用，對氟處理后可作漁業(yè)用水，對水溫降溫后可作為農(nóng)田灌溉用水，且該地熱水不具有腐蝕性。