金家瓊，冉婧媛，何長英，于香輝

(青海省水文地質(zhì)及地熱地質(zhì)重點實驗室/青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧810008)

基于前人對青海境內(nèi)熱泉開展的地質(zhì)工作，僅局限于熱水排泄區(qū)的研究，對其補、徑途徑的深入分析較少，導致分析熱水成因、建立熱儲模型或評價資源量等過程受到了較大的限制;本文以同仁縣麥秀林場的地熱田為例，對其地熱田的成因做以分析。

地熱田，即在目前的采集深度以內(nèi)，富含可經(jīng)濟開發(fā)、利用的地熱流體的區(qū)域;其包含熱儲、蓋層、熱流體通道和熱源四大要素;其特征如下:熱源唯一、熱儲結構統(tǒng)一，可用地質(zhì)、物化探方法圈閉[8]。

1 采開熱田地質(zhì)環(huán)境條件

同仁縣位于青藏高原東部，屬半干旱高原大陸性氣候，寒長暑短，降雨量少;多年平均氣溫為6.5℃，降水量350 mm，蒸發(fā)量1 800 mm。

該縣地勢北高南低，東高西低;海拔4 500 m的最高點位于北部基巖山區(qū)，最低點位于黃河河谷區(qū)，海拔約為2 900 m，相對高差1 600 m。

麥秀林場地熱田位于同仁縣西南的麥秀林場山前地帶，距縣城約85 km。該熱田具有水溫高、流量穩(wěn)定的特征，已作為療養(yǎng)區(qū)開發(fā)利用，因此，對該熱田的研究具顯著的經(jīng)濟效益和社會效益[2]。

麥秀林場地熱田地處松潘—甘孜印支期褶皺系青海南山冒地槽帶，三疊紀初期在地臺基底上再生了冒地槽坳陷，于中三疊世中晚期關閉，并褶皺回返成褶皺帶。沉積地層為三疊系(T)砂巖、灰?guī)r、千枚巖與板巖互層，有利于形成儲熱構造[1]。燕山期斷裂較發(fā)育，主要有二組:一組是北西、北北西為壓扭性逆斷層，一組為北東向為張扭性正斷層。

地熱田沿山前分布，表層由第四系中更新統(tǒng)冰磧(Q)泥質(zhì)漂礫層組成，厚度2～5 m。西南出露有三疊系(T)砂板巖，大部地區(qū)被新近系(N)砂巖、泥巖及砂礫巖所覆蓋(見圖1)。其位于北北西向壓扭性逆斷層與北東向張扭性正斷層交匯部位。北北西向逆斷層阻水，北東向正斷層導水。三疊系(T)泥巖、砂巖、灰?guī)r互層地層與斷層破碎帶帶構成熱儲構造，形成熱田。

熱流體沿山前呈線狀涌出，在長250 m的溝谷中有泉眼6處，單泉流量 0.05 ～0.45 L/s，總出水量 2.5 ～6.8 L/s，水溫51.2℃ ～85.4℃，屬低溫地熱資源(見圖1)。

圖1 地熱田溫泉出露條件示意圖

2 采開熱田水化學特征

麥秀林場地熱田地熱流體無色、透明，具輕微的臭雞蛋味，水化學類型屬SO3·Cl—Na型，礦化度1.54 g/L，pH值7.6，屬弱堿性水。水中含有多種對人體有益的微量成分，如偏硅酸、偏硼酸、氟、鍶、鋰、鐳等[6]。

3 熱田儲熱模型的建立及成因分析

3.1 熱儲模型的建立

據(jù)區(qū)域地質(zhì)構造資料，由夏河至同仁為一北東東向褶皺帶，由三疊系 (T)組成，南北寬約50 km，長約120 km;中更新統(tǒng)冰磧(Q)地層覆蓋采開以西的同仁盆地。該褶皺帶北為拉雞山向斜，南為同仁縣的淺多—塔農(nóng)向斜，均屬于三疊紀冒地槽型褶皺，巖層傾角40°～65°，垂直于上述褶皺帶走向，詳見地質(zhì)構造剖面(見圖2)。該剖面基本表示了地熱田的補、徑、排，以及熱儲層與蓋層的相互關系，可作為熱儲的概念模型。根據(jù)地質(zhì)實測剖面，初步確定第三系出露的礫巖、泥巖地層可概略地劃分為蓋層，其下部三疊系灰?guī)r地層可劃分為熱儲層。

地熱田的北東方向由北北西向逆斷層阻隔，為一區(qū)域性的斷層帶，由多條逆斷層組成，可構成采開地熱田的隔水邊界。

該熱儲概念模型較客觀地反應了該區(qū)地熱流體的循環(huán)條件。

3.2 熱儲概念模型的驗證

3.2.1 熱儲頂、底板溫度

據(jù)溫標計算估算熱儲底板溫度[3]:

式中:t為熱儲基底溫度/℃;[SiO2]為熱流體中 SiO2質(zhì)量濃度/mg－1·L，即 p(SiO2)。

圖2 地熱田熱儲模型示意圖

熱流體中偏硅酸(H2SiO3)質(zhì)量濃度95.5 mg/L，換算成SiO2質(zhì)量濃度為85.2 mg/L，計算如下:

據(jù)同仁盆地地熱增溫率平均值6℃/100 m，即地溫梯度為0.06℃ /m，計算熱流體循環(huán)深度[4]，采用公式如下:

式中:H1為熱流體循環(huán)深度 m，t1為熱儲層基底溫度128.4℃，t2為常溫帶溫度℃，取多年平均值6.5℃;H2為常溫帶深度，取經(jīng)驗值10 m;I為地溫梯度℃/m。

計算可得:

所得數(shù)據(jù)與熱儲模型熱流體循環(huán)深度2 155 m較為接近。蓋層厚875 m，計算接近蓋層處的熱儲溫度采用如下公式:t1=(H1－H2)I+t2

此時，t1為蓋層處的熱儲溫度(℃);H1為蓋層厚度(m)，H1=875 m，余字母表達含義同前式。

t1=(875 －10)× 0.06+6.5=58.4℃

計算過程如上，此值高于地熱田涌出熱礦泉所測得的最低溫度51.2℃，這可能是在上涌過程中熱量損失所引起的。因此，這一計算值也可驗證熱儲模型基本正確。

基底溫度128.4℃與頂板溫度58.4℃的均值，即熱儲層的平均溫度為93.4℃，該值接近溫泉的最高溫度85.40℃。

3.2.2 熱泉水補給途徑

分析資料得知，以往所測得熱礦泉流量 2.5～6.8 L/s;其最大流量值為最小流量值的2.72倍，區(qū)內(nèi)豐水期降雨量是枯水期的3倍左右，二者較為接近，說明熱礦泉水的補給與高山區(qū)大氣降雨及冰雪融水有關;依據(jù)高山區(qū)標高3 500 m，采開熱泉標高2 450 m，二者相差1050 m，相距52 km，水力坡度10%0，補給具有可能性。

依據(jù)區(qū)域地質(zhì)構造所建立的儲熱概念模型，經(jīng)過上述分析已得到初步的驗證，尚需進一步檢驗。

3.2.3 地熱田成因分析

依據(jù)已建立的儲熱概念模型，地熱田的成因分析如下:高山區(qū)的大氣降雨及冰雪融水通過三疊系(T)構成的背斜軸部裂隙發(fā)育帶，沿灰?guī)r熱儲層向北東方向深部運移，深度近2 km，遇北北西向逆斷層阻水，沿破碎帶涌出地表，形成采開熱礦泉。

4 結語

(1)依據(jù)區(qū)域地質(zhì)構造，建立熱儲概念模型，整理分析現(xiàn)有資料，檢驗、修正、完善熱儲概念模型，以開發(fā)利用，服務于經(jīng)濟為目的，深入研究地熱田。

(2)分析已建立的熱儲概念模型;地熱田規(guī)模較大，從補給到排泄相距52 km，循環(huán)深度接近2 000 m，具有相對穩(wěn)定的大氣降水補給源，熱流體溫度高(達85.4℃)、礦化度低(1.54 g/L)，含有多種有益成分，針對其作進一步的研究是必要的。

(3)該地熱田距同仁縣85 km，地熱田的開發(fā)必將帶動該區(qū)旅游、醫(yī)療事業(yè)的同步發(fā)展，帶動該區(qū)經(jīng)濟增長，開發(fā)地熱田尤為必要。

[1]吳向農(nóng)，古風寶，等.青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局1991青海省區(qū)域地質(zhì)志[R].北京:地質(zhì)出版社.1998:147－152.

[2]中華人民共各國區(qū)域水文地質(zhì)普查報告貴南幅 I—47—[5].1:200000[R].45－54.

[3]地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范.GB11615－89[J].1990:42－45.

[4]地熱資源評價方法.DZ40—85[J].1986:35 －37.

[5]劉時，林芒.2001中國西部地熱資源開發(fā)戰(zhàn)略研究[M].72－75.

[6]青海省第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊1997青海省貴德地區(qū)地下熱水初步勘察報告[R].31－34.

[7]盧文喜.地下水運動數(shù)值模擬過程中邊界條件問題探討.水利學報[M].3:33－36.

[8]王金生，王澎，劉文臣，等.劃分地下水源地保護區(qū)的數(shù)值模擬方法.水文地質(zhì)工程地質(zhì)[M].2004(4):97－101.

[9]王文科，孔金玲，王釗，等.論水資源管理模型存在的問題與發(fā)展趨勢[M].工程勘察.2001:65－69.