趙子敬 王志平
(1.廣州泰峰地質環(huán)境咨詢有限公司 廣東廣州 510060 2.安徽省地質環(huán)境監(jiān)測總站 安徽合肥 230000)
江門市銀湖灣地熱區(qū)地熱資源存儲特征分析
趙子敬1王志平2
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本文通過地熱區(qū)地質條件、水文地質條件、地熱地質條件對銀湖灣地熱區(qū)地熱資源存儲特征、地熱流場特征和地溫特征進行分析。
地熱區(qū);地熱資源;存儲特征;江門市
地熱資源是一種十分寶貴的綜合性礦產(chǎn)資源,地熱資源賦存在一定的地質構造部位,有明顯的礦產(chǎn)資源屬性,對地熱資源要實行開發(fā)和保護并重的科學原則。本文依據(jù)銀湖灣地熱區(qū)內(nèi)地質條件、水文地質條件、地熱地質條件對其地熱資源存儲特征、地熱流場特征和地溫特征進行分析。
銀湖灣地熱區(qū)位于江門市新會區(qū)內(nèi),占地面積0.014km2。該區(qū)屬海洋性亞熱帶氣候,氣候濕熱,熱量充足,雨量較充沛。區(qū)內(nèi)地貌類型主要為淺海灘涂、水域等。區(qū)內(nèi)河道縱橫交錯,地表水體發(fā)育,主要河流為潭江水系[1~2]。
2.1 地層
區(qū)內(nèi)地層主要為第四系松散層覆蓋[3],按成因類型細劃分如下:
(1)第四系陸相沖積層(Qa)l:分布于山谷地邊緣和丘間谷地,主要巖性由亞砂土、細砂、中粗砂、砂礫和礫卵石組成,一般層厚5~7m,局部大于20m。
(2)第四系海陸交互相沉積(Qm)c:大面積分布于地熱區(qū)和東北部海中及河流兩側,由北向南從陸相沖洪積往海相沉積過渡,顆粒由粗變細,以沖積為主時的巖性由砂質粘土、砂質淤泥、中細砂和含礫中砂組成;以海相沉積為主地段的巖性由淤泥、淤泥質砂和細砂組成,厚度變化較大,一般3~15m,局部達40m。
2.2 巖漿巖
區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育,主要為燕山三期侵入體(γ52(3))[1],巖性為中粗粒斑狀黑云母花崗巖,巖石呈灰白色、淺肉紅色,中粒似斑狀結構,斑晶含量10~20%,主要礦物成份長石、石英和黑云母,呈巨大巖基出露。
此外在北部巖體中,受后期斷裂活動影響,生成一些構造脈巖,一般呈細粒斑狀結構,多以北東走向長條狀產(chǎn)出,常對導水導熱有利,與地熱和溫泉形成有較密切的關系。
2.3 構造
地熱區(qū)地處華南褶皺系粵中斷塊區(qū)與粵東北斷塊區(qū)交接區(qū)[1],褶皺構造不發(fā)育;區(qū)域上受北東向河源-廣海大斷裂和西江斷裂帶控制,斷裂構造較為復雜。
區(qū)內(nèi)由于第四系覆蓋,未見構造發(fā)育。
3.1 地下水類型
區(qū)內(nèi)地下水類型按賦存條件劃分,主要有松散巖類孔隙水、基巖裂隙水二大類[3~5]。
3.1.1 松散巖類孔隙水,有兩個亞層
(1)第四系河流沖洪積層孔隙水:主要賦存在本地熱區(qū)北部沿銀洲湖和海岸線分布,補給與地表水關系密切,以潛水含水層為主,巖性為粗砂、粉砂層,厚度1~5m,最厚25m。富水性弱-中等,單井涌水量60~300m3,水化學類型HCO3-Ca·Mg,溶解性總固體一般小于 1.0g/L,為淡水。
(2)海陸交互相沉積層孔隙水:在地熱區(qū)和南部大部分地區(qū),含水層以粉砂層為主,厚度10~20m,常具弱承壓性質,水量較貧乏。受海水和河水的共同影響水,水化學類型以Cl-Na型為主,溶解性總固體大于1.0g/L,局部達10g/L以上,為微咸水和咸水。
3.1.2 基巖裂隙水
受構造形態(tài)控制,局部基巖地段有構造帶狀裂隙水形成,其產(chǎn)狀復雜,富水性和水質類型與構造性質緊密相關,常切過不同含水層,補給源具多種渠道,水力性質為帶狀承壓水。
3.2 地下水的動態(tài)
區(qū)內(nèi)地河流、溝渠等表水體密布,接受大氣降水和地表水補給,第四系沖洪積層和海陸交互相沉積層分布廣泛,砂質含水層和淤泥質粘土隔水層相間,形成層間弱承壓水,主要靠蒸發(fā)排泄,水交替緩慢,水量較貧乏,地下水的礦化度較高。
4.1 邊界條件
4.1.1 蓋層
銀湖灣地熱區(qū)分布于黃茅海的淺海灘涂中,根據(jù)勘查資料揭露[3~5],地熱區(qū)上部第四系松散覆蓋層為海相或海陸交互相沉積,以淤泥和粉質粘土層為主,厚度一般在20.0~30.0m,灰黑色,軟塑,透水性弱;砂層較薄,多呈透鏡體狀,雖有較強透水性,但連續(xù)性差。
地熱區(qū)花崗巖中的長石在風化時易形成砂質粘性土層,和上部淤泥質粘土層一起,厚度普遍大于50m。沿構造帶上部斷層泥、全風化花崗巖及殘積土的存在,導熱和透水較差,地熱流體不易擴散,為形成良好的蓋層,對熱儲體起到了良好的保護作用。
4.1.2 圍巖
地熱區(qū)下伏基巖巖性為燕山三期(γ52(3))中粗粒黑云母花崗巖,淺紅-肉紅色,中粗粒似斑狀結構,塊狀構造,其組成礦物成分主要為石英、鉀長石,次為斜長石,含少量黑云母;中粗粒黑云母花崗巖分布廣泛,厚度巨大,微風化狀態(tài)時巖質堅硬完整,裂隙不發(fā)育,巖芯柱狀,透水性弱,該巖體成為熱儲體的圍巖。
4.2 熱儲特征及其埋藏條件
4.2.1 熱源
地熱區(qū)的地熱流體主要賦存于燕山三期侵入巖(γ52(3))古兜巖體中,來源于深部,根據(jù)調查資料,測區(qū)內(nèi)有燕山期的侵入巖及不明時期的巖脈分布,說明在本地區(qū)曾有多次的巖漿侵入活動,巖漿活動引起的熱對流增溫層和斷裂活動摩擦產(chǎn)生熱能釋放、巖漿余熱或上地幔的氣成熱液是本地熱區(qū)的重要熱源。
根據(jù)現(xiàn)有的地質資料初步認為地熱田的熱源主要有對流熱,來自溝通深部熱源的現(xiàn)代活動性斷裂帶的對流熱,熱異常區(qū)常局限于地熱對流形成的溫泉附近。
在巖漿巖中放射性物質較豐富,這些放射性物質的蛻變可長期產(chǎn)生大量的熱能,也可成為地熱區(qū)的熱源之一。
4.2.2 第四系松散沉積層狀孔隙熱儲
地熱區(qū)上部為第四系松散沉積層,以透水性弱的淤泥和粉質粘土為主,中~粗砂層厚度2m左右,級配好,含較多泥質,呈透鏡體狀,連續(xù)性差。暫未發(fā)現(xiàn)第四系松散沉積層狀孔隙熱儲。
4.2.3 基巖構造裂隙帶狀熱儲
根據(jù)勘查揭露,原巖為燕山三期黑云母花崗巖,埋深63~98m處揭露出構造碎裂巖,巖體破碎,多呈不規(guī)則棱角狀碎塊,塊徑5~8cm,裂隙發(fā)育且張開,充填物少,鉆進易掉塊、塌孔。根據(jù)降壓試驗地熱流體壓頭變化情況認為,地熱區(qū)現(xiàn)開采井主要地熱流體分布于60.0~100.0m,構造碎裂巖是本地熱區(qū)主要熱儲,開采井地段揭露熱儲厚約30.30~36.26m。地熱流體形成、儲存、運動于燕山期花崗巖侵入體中,產(chǎn)狀形態(tài)復雜,碎裂花崗巖是熱儲體,完整的微風化花崗巖則是圍巖。
4.2.4 熱儲的埋藏條件
根據(jù)勘查資料,開采井自19.0~21.0m進入花崗巖強風化帶,半巖半土狀,透水性強;21.0~31.2m為中風化帶,裂隙較發(fā)育,巖芯較破碎,透水性中等-強,所處地質、構造環(huán)境條件有利于熱水的循環(huán)交流,構造破碎帶在巖體中形成地熱流體的導流導熱通道。地熱區(qū)附近為構造交叉復合部位,巖體突起,上覆蓋層較薄,出現(xiàn)泄流窗口,形成溫泉露頭。
4.3 地熱流場特征與動態(tài)
根據(jù)勘查資料,地熱區(qū)域上存在多期次的燕山期侵入巖,發(fā)育多組深大斷裂構造,斷裂兩側巖石裂隙發(fā)育,地下水沿裂隙向深部逕流,深切的構造裂隙形成地熱流體運移的通道,亦是地熱流體賦存的空間。
北東向斷裂對區(qū)內(nèi)深部熱源的聚集-運移-上升-混合-循環(huán)對流起著重要的作用,斷裂帶切過不同含水層,地下水從較遠處山區(qū)和海里補給于基巖裂隙中,在勢能和靜水壓力作用下沿斷裂帶往深部運移、循環(huán),吸收地熱能,經(jīng)深循環(huán)加熱后形成了地熱流體;也可能有部分上地幔氣成熱液生成的原生水,于基巖構造裂隙帶中形成帶狀熱儲。區(qū)內(nèi)北西向F2斷裂帶具有張性特點,對區(qū)內(nèi)地下水的存貯起到關鍵性的作用。地熱流體在壓頭作用下沿北西向構造斷裂帶流動,在與北東向斷裂帶交匯處以上升泉的形式出露。
銀湖灣地熱區(qū)地熱流體為咸水,可溶性總固體大于5.0g/L,現(xiàn)溫泉壓頭標高在-0.2~-7.5m之間,可采資源儲量較大,壓頭變化與季節(jié)降水量關系不大,停止抽水后壓頭可較快得到恢復,井口溫度保持在70~78℃,水溫和壓頭變化都很小,較長期開采未導致地熱區(qū)出現(xiàn)溫度降低和壓頭下降,由此認為有豐富的補給源,以對流為主要傳導方式,自北西部大陸流向南東海中,從流體質量分析與海水也有關系。
4.4 地溫場特征
在現(xiàn)有開采井地段,由于構造的交叉切割,形成地熱流體排泄窗口,出現(xiàn)溫泉露頭,70℃地溫場平面呈北西向長條狀展布。
根據(jù)前期銀洲湖圍墾區(qū)一側測溫得出,埋深15m深度平面等溫線呈半個不規(guī)則橢圓形,長軸大致呈北西向展布,這與該溫泉>70℃地熱流體所處的北西向導水構造走向相一致。
銀湖灣溫泉點出露于銀湖灣墾區(qū)附近淺海灘涂中,地熱流體主要賦存于燕山期花崗正長巖類的斷裂破碎帶中,埋藏與出露主要受巖性及斷裂構造控制,巖漿活動引起的熱對流增溫層和斷裂活動摩擦產(chǎn)生熱能釋放、巖漿余熱或上地幔的氣成熱液是本地熱區(qū)的重要熱源。為對流型基巖構造裂隙(帶狀)熱儲。
[1]廣東省地質局.《區(qū)域地質礦產(chǎn)調查報告及說明書》(1:20萬江門幅).1962,1.
[2]廣東省地質局.區(qū)域水文地質普查報告(1:20萬江門幅).1984,1.
[3]張北京,趙子敬,等.廣東省江門市新會區(qū)銀湖灣地熱區(qū)地熱資源儲量核實報告.2015,3.
[4]李厚洪,呂勝青,等.廣東省江門市新會區(qū)古兜溫泉地熱資源儲量核實報告.2011,7.
[5]趙子敬.廣東省江門市新會區(qū)銀湖灣濕地公園溫泉水勘查工作總結報告.2014,10.
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1004-7344(2016)10-0188-02
2016-3-15