沸湖地熱田提高取水溫度的前景探討

張培英 張靖梓

廣東省地質技術工程咨詢公司 廣東 廣州 510080

一、前言

沸湖地熱田位于廣東省河源市東源縣黃田鎮沸湖村，距河源市區50多公里，現有X155縣級公路經鶴塘與長深高速藍口出入口聯接、仙塘熱水村直達東源縣城，即將通車的黃田高鐵站隔河相望。交通十分便利。河源市內已有開發建設的大型溫泉度假村的先例，充分利用地熱資源的優勢能很好帶動當地的經濟發展。現因沸湖地熱田的熱水溫度僅為38℃，作為溫泉旅游度假區用水則水溫偏低，故一直未有商家開發利用。如能查明地熱田熱儲特征，在地熱中心區施工深井取得45～50℃以上可直接利用的熱礦水，其開發前景將十分廣闊，為當地招商引資提供強有力的自然資源支撐。因此，開展以提高水溫為目的的勘探工作具有重大意義；但是否存在高于45℃的熱儲，則是有無必要進行勘探工作的關鍵所在，因此，有必要對提高取水溫度的前景進行研究探討，為勘探工作提供決策依據和設計思路。現根據前人成果資料結合現場野外調查結果，對提高沸湖地熱田取水溫度的可能性作分析探討。

二、地熱田的研究程度

沸湖地熱田的研究程度較低，以往主要進行過如下水文地質工作:1981年～1982年，廣東省地質礦產局水文一隊進行了1∶20萬水文地質普查，并提交了報告和綜合水文地質圖；2009年4月，廣東省核工業地質局二九二大隊提交了河源市溫泉普查報告。2009年12月，廣東省地質技術咨詢公司編制了河源市溫泉規劃。

本文主要根據以上工作成果進行分析研究。

三、地熱田地質概況

(一)熱儲地層。地層為白堊系上統南雄群(K2nn)，分布于溫泉點南部。主要巖性為紫紅色砂巖、含礫砂巖、凝灰質礫巖、凝灰巖等，厚度＞700m。該地層巖石富水性貧乏－中等，單井水量127.80m3/d，泉水流量0.155～1.350升/秒，但地下逕流模數3.750升/秒·平方公里，以HCO3－Ca·Na型水為主。沿構造帶可見含CO2礦泉，游離CO2含量747毫克/升。

泉點再往南邊為侏羅系下統藍塘組(J1lnb)，主要巖性砂巖、粉砂巖、頁巖夾細砂巖，底部夾炭質頁巖及煤層，厚度600～1400m。該地層巖石富水性貧乏，一般泉水流量0.046～0.170升/秒，但沿構造裂隙帶的富水性中等，泉水流量0.645～2.245升/秒，地下逕流模數4.199～7.100升/秒·平方公里，以HCO3－Ca、HCO3·Cl－Na·Ca·Mg型水為主。分布于勘查北西區，屬新豐巖體東部的邊緣相，主要巖性為粗粒黑云母花崗巖，巖石呈肉紅色間青灰色，花崗結構、塊狀構造，主要礦物有鉀長石、斜長石、石英、黑云母等。其中斜長石25%、微斜微紋長石25%、石英占25%、黑云母占5%。屬新豐江巖體的邊緣相，受斷裂構造影響，裂隙發育，富水性中等－豐富，泉水流量0.610～1.008升/秒，地下逕流模數9.126～16.006升/秒·平方公里，以HCO3·Cl－Ca型水為主。該巖體是本區主要熱礦水產出巖體，可見12處天然出露溫泉，水溫36～76℃，且熱礦水普遍含氟元素和放射氣體氡。(插圖1)。

插圖1

(二)斷裂構造。本區處于區域上在挽近期地殼運動仍然十分頻繁，且較為激烈。它表現在地震活動頻繁，活動斷裂標志明顯，區域上的河源大斷裂帶屬其中之一，斷裂構造發育。其次，在區域上火山活動范圍廣，地溫梯度大，熱礦泉眾多，本區域可見12處溫泉出露點，地形變異顯著。河源盆地在第三紀至第四紀初期，曾有過不少于三期的玄武巖噴發活動，這表明了其構造運動具有多期的間歇性火山活動。河源斷裂具有多期活動，性質復雜，在沸湖地熱田呈北東轉北北東走向，傾向東南，傾角38～45°，受多期次活動的影響，本區段呈充水狀斷層。本區地貌反差明顯，近代活動較強烈等特點。依此，均有利深部熱儲的形成。

(三)地熱田的水文地質特征。地下熱礦水來源于基巖裂隙水。其中斷裂帶為基巖裂隙水的富水帶。溫泉出露于地熱田中部沖溝邊上，前人在泉口邊已施工2個鉆孔，呈自流狀態，具體鉆孔情況如下:

1號鉆孔；終孔深度約156m，土層厚度23.50m，下入ф146套管；基巖由D130mm口徑鉆進，終孔口徑D110mm，其中:孔深112.33m穿過白堊系上統南雄群(K2nn)的紫紅色砂礫巖，112.33～156m為燕山早期第三階段侵入巖(γ2(3)5)，巖芯為肉紅色間青灰色粗粒黑云母花崗巖，鉆至孔深139m時井口開始涌水，139.23～141.66m孔段巖芯可見張開裂隙及硅化現象，終孔之后井口自流水量144m3/d，水溫38℃。

2號鉆孔:終孔深度256.34m，土層厚度21.60m，下入ф146套管；基巖由D130mm口徑鉆進，終孔口徑D110mm，其中:孔深162.13m穿過白堊系上統南雄群(K2nn)的紫紅色砂礫巖；162.13～256.34m為燕山早期第三階段侵入巖(γ52(3))，巖芯為肉紅色間青灰色粗粒黑云母花崗巖，鉆至孔深147m時井口開始涌水，147.15～149.76m孔段巖芯可見張開裂隙，巖芯可見明顯硅化，149.76m以下的巖芯呈長柱狀，相對堅硬完整，未見水蝕痕跡。終孔之后井口自流量191m3/d，水溫38℃。

二個探孔總自流量335 m3/d。呈然揭露熱礦水的深度不一致，但二個孔的自流水溫均為38℃，顯然，二個探孔揭露的是同一條含水裂隙帶，只是硅化程度和裂隙發育程度有所差異，導致自流量存在差異，二個孔的井口標高相近，2號孔比1號孔的自流量多47m3/d。

1號鉆孔熱水取樣分析:水質類型為HCO3—Na·Ca·Mg型，PH值8.80，礦化度122毫克/升，含偏硅酸91.86毫克/升、含氡566貝克/升、氟6.80毫克/升。據GB11615－89醫療熱礦水水質標準，本溫泉水可定名為硅、氡、氟水。

沸湖地熱田溫泉水特征表

四、提高取水溫度的可能性分析

本地熱田地質條件相對簡單，北東向河源大斷裂貫穿全區，構造多期次活動使巖石的裂隙發育，受地層巖性影響，淺部斷裂傾向相對平緩(38～45°)，往深部因巖性變化斷面產狀隨著變化，因此，地下水的運移變得非常復雜，要真正查明地熱田的熱儲特征，首先要垂直斷裂構造布置探孔，詳細揭示斷裂帶的縱向變化特征，現有的資料權要圈定地熱田的熱儲中心位置難度特大。前面2個鉆孔取得的最高水溫與溫泉泉口水溫基本一致，未能取得突破。究其原因，是鄰近泉口，鉆探深度有限。其次鉆探控制的范圍太小，對溫泉起關鍵控制作用的斷裂在深部的形態特征揭示研究不夠，沒有繼續向外向深部鉆探，對提高開采水溫缺乏信心。從我們對地熱勘查經驗來看，應在以下幾點加強研究和探討:

1、斷裂的縱向變化，穿過白堊系地層進入花崗巖時，因巖石強度明顯變化易誘發斷裂的產狀發生變化，通過鉆孔揭露查明斷層面的縱向變化程度，以指導下一步鉆孔定位，確定在控制范圍可以揭露斷裂帶。

2、從水質分析結果可見，溫泉水主要賦存于侵入巖類，因此，鉆孔探查深度一定要穿過淺部沉積巖類，盡可能揭露花崗巖(侵入巖類)。

3、重點查明斷層的平面走向，探查孔的布置應垂直走向。必要時直接采用鉆探加以揭露。

4、斷裂多期次活動后，沿斷層面存在斷層泥的可能性大，鉆探過程要引起注意。否則易誘發孔內事故。

5、本地熱田熱儲受斷裂和巖性共同控制。斷裂的淺部傾角較緩，在縱向發生變化時不容易控制，因此，本區的勘查要點是查明斷裂帶的平面上和縱向的分布特征，對地質資料加強分析研究、慎重對比后再確定具體的深孔位置，避免所施工的深孔僅揭露到淺部的熱水和次生熱儲，才有可能提高深孔的開采水溫。根據理論和實踐經驗，在地熱田的熱儲中心位置施工鉆井，水溫會高于溫泉出露點的泉口水溫，例如:在河源斷裂帶上的高埔崗溫泉，天然出露泉口水溫為54.5℃，該地熱田鉆探最高水溫達68℃。仙塘熱水村的天然出露泉口水溫為61.0℃，該地熱田鉆探最高水溫達72℃。沸湖地熱的熱儲同時受斷裂和巖性共同控制的特性，深部熱儲中心必然是在控熱控水斷裂傾向方向并且遠離泉口，由此可以判斷，真正的深部熱儲中心尚未確定。因此，在查明控熱控水斷裂產狀和儲熱巖體(層)后，沿控熱斷裂傾向深部(＞1000m)追索并揭露到熱儲中心時水溫升高的希望是存在的。

五、結論

通過以上分析研究，可以得出結論:只要勘查方法、手段得當，查明沸湖地熱田深部控熱構造和熱儲巖性特征，設計鉆井在較深處(1000m以下)揭露熱儲中心，提高取水溫度是完全有可能的。通過進一步的勘探可提高取水溫度，可大幅度提升地熱田的開發利用價值，因此開展以提高水溫為目的的水文地質詳查工作是可行的，也是很有必要的。