田春艷

(廣東省地質(zhì)局第四地質(zhì)大隊，廣東 湛江 524049)

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廣東省新洲地熱田水化學特征及流體質(zhì)量評價

田春艷

(廣東省地質(zhì)局第四地質(zhì)大隊，廣東 湛江 524049)

通過對廣東省新洲地熱田3件不同深度的地熱流體樣品進行水化學分析發(fā)現(xiàn)：淺層(井深34 m)地熱流體屬低溫地熱資源(43.0℃)，深層(井深309 m、1 000 m)地熱流體屬中溫地熱資源(97.5℃～99.8℃)；pH值為7.00～8.34，呈中性～弱堿性；深層地熱流體中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、F-、溶解性總固體、偏硅酸和游離CO2含量遠遠高于淺層地熱流體，而HCO3-、226Ra和222Rn含量則小于淺層地熱流體；深層承壓地熱流體水化學類型為Cl-Na型，淺層地熱流體水化學類型為HCO3-Na·Ca型；經(jīng)與往年水質(zhì)資料對比，新洲地熱田地熱流體的化學組分基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。深層地熱流體質(zhì)量評價結(jié)果表明：可綜合命名為Cl-Na型含氡的硅氟熱礦水；不適宜作生活飲用水、飲用天然礦泉水和漁業(yè)用水，不適宜直接用于農(nóng)業(yè)灌溉；地熱流體具有強腐蝕性且碳酸鈣結(jié)垢趨勢判斷為不結(jié)垢。

新洲地熱田；地熱流體；水化學；質(zhì)量評價

新洲地熱田位于廣東省陽江市陽東區(qū)新洲鎮(zhèn)新村仔村南側(cè)。八十年代以前，該區(qū)有80多個天然熱泉點出露，地表最高溫度97℃。1984年施工的5口鉆孔全部自流，其中ZK3(井深309m)為熱中心，孔口溫度101℃。2013年12月，區(qū)內(nèi)施工一口1 000 m深的開采勘探結(jié)合井(RK1)，實測最高溫度110.2℃(深度為725 m)，按溫度劃分屬中溫地熱資源。在地熱田西北側(cè)的小山坡曾建設(shè)過小規(guī)模的度假村，引地熱井自流溫泉作洗浴用途，近年已關(guān)閉。目前，該地熱田地熱資源開發(fā)利用程度極低，自流地熱水大多流失在周邊小溪中。通過對新洲地熱田地熱水和淺層井水的水化學特征進行對比分析，以便為該地熱田的合理開發(fā)利用提供科學依據(jù)。

圖1　廣東陽江新洲鎮(zhèn)新洲地熱田地質(zhì)圖

1　地質(zhì)概況

地熱田及周邊地表覆蓋物較多，斷裂跡象不明顯，推測地熱田發(fā)育有4條斷裂，即圖1上的F1、F2、F3、F4。F1斷裂屬于張性正斷層，由一組斷裂束組成，控制了地熱田地熱資源的出露。F2斷裂是一組高角度的張性斷裂，是地下熱水主要的賦集和排泄通道，上世紀勘探前，地熱田天然熱泉多沿此斷裂密集分布，并呈東西向排列。

2　樣品的采集與測試

2013年12月31日，在新洲地熱田分布區(qū)內(nèi)采集不同深度的地熱流體樣品共3件，其中，在ZK3號井(309m)和RK1號井 (1 000 m)中采集深層承壓地熱流體樣品各2件，在民井M1(34 m)中采集淺層地熱流體樣品1件。三件樣品均進行特全分析和放射性元素鐳、氡測試。

3　地熱流體水化學特征

3.1水化學基本特征

樣品測試結(jié)果見表1。根據(jù)《地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范》(GB11615-2010)[2]對地熱資源溫度等級的劃分標準，新洲地熱田淺層地熱流體溫度為43.0℃，屬低溫地熱資源，深層承壓地熱流體溫度高達97.5℃～99.8℃，屬中溫地熱資源。pH值范圍為7.00～8.34，呈中性～弱堿性；深層承壓地熱流體中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、F-、溶解性總固體、偏硅酸和游離CO2含量遠遠高于淺層地熱流體，而HCO3-、226Ra和222Rn含量則小于淺層地熱流體；深層承壓地熱流體水化學類型為Cl-Na型，淺層地熱流體水化學類型為HCO3-Na·Ca型。

表1　新洲地熱田地下水樣品化學組分一覽表

注：1、ZK3(1)所列數(shù)據(jù)為1983年12月29日取樣的測試數(shù)據(jù)，ZK3(2)、RK1和M1民井所列數(shù)據(jù)為2013年12月31日取樣的測試數(shù)據(jù)；2、2013年采集的鐳(Ra)、氡(Rn)水樣非在現(xiàn)場即時測試數(shù)據(jù)。

3.2水質(zhì)動態(tài)特征

將本次ZK3號地熱井的測試結(jié)果與以往水質(zhì)分析結(jié)果(1983年12月29日)對比發(fā)現(xiàn)：地熱流體中雖然大部分組分含量存在差異，但總體變化不大，僅個別組分含量出現(xiàn)大幅度增減，比如深層承壓地熱流體中Mg2+、HCO3-和F-含量比早期分別增加了567%、106%和166%，而SO42-、222Rn和溴化物含量則反而比早期分別減少58.4% 、98.6%和57%；水化學類型未變，均為Cl-Na型。

由此可見，新洲地熱田地熱流體的化學組分基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4　地熱流體質(zhì)量評價

4.1地熱流體不同用途評價

現(xiàn)對ZK3和RK1深層地熱流體的測試結(jié)果(2013年12月31日)評價如下：

4.1.1理療用熱礦水質(zhì)量評價

對照《地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范》(GB11615-2010)附錄E《理療熱礦水水質(zhì)標準》，對新洲鎮(zhèn)新洲地熱田的地熱流體評價如下：

地熱田的地熱流體溶解性總固體含量為2 645.25～2 646.40 mg/L，屬弱咸水；pH值7.00，屬中性水；水中F-的質(zhì)量濃度為4.16～6.64 mg/L，偏硅酸質(zhì)量濃度為213.02～215.63 mg/L，分別達到氟水和硅水的命名濃度要求；地熱流體中氡含量為0.70 ～0.90 Bq/L，達不到有醫(yī)療價值濃度。流體溫度為97.5℃～99.8℃，達到理療熱礦水水溫≥34℃的要求。新洲地熱田的地熱流體可綜合命名為Cl-Na型含氡的硅氟熱礦水。

4.1.2生活飲用水、飲用天然礦泉水評價

對照《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)[3]和《飲用天然礦泉水》(GB 8537-2008)[4],地熱流體中F-的質(zhì)量濃度為4.16～6.64 mg/L，超過生活飲用水標準氟化物<1.0 mg/L最高限值，亦超過飲用天然礦泉水標準氟化物<1.5 mg/L最高限值，因此，新洲鎮(zhèn)新洲地熱田的地熱流體不適宜作生活飲用水和飲用天然礦泉水。

4.1.3農(nóng)業(yè)灌溉用水評價

對照《農(nóng)業(yè)灌溉用水標準》(GB5084-2005)[5]，地熱流體的水溫超過農(nóng)業(yè)灌溉用水水質(zhì)基本控制項目標準值(水溫≤25℃)的最高限值；氟化物含量超過農(nóng)業(yè)灌溉用水水質(zhì)選擇性控制項目標準值≤2的最高限值。水溫可以冷卻，但氟化物含量超標，因此，本地熱田的地熱流體不適宜直接用于農(nóng)業(yè)灌溉。

4.1.4漁業(yè)用水評價

地熱流體中F-含量為4.16～6.64 mg/L，超過中華人民共和國國家標準《漁業(yè)水質(zhì)標準》[6](GB 11607-1989)中氟化物(以F-計)≤1.0 mg/L的要求，地熱水不適宜作漁業(yè)用水。

4.2地熱流體中有用礦物組分評價

根據(jù)《2010版礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊》[7]，本次評價的新洲地熱田地熱流體中沒有達到工業(yè)利用可提取有用元素最低含量標準。

4.3地熱流體腐蝕性評價

參照《礦產(chǎn)資源工業(yè)要求參考手冊》及《地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范》(GB/T11615-2010)的評價標準，ZK3孔內(nèi)流體屬腐蝕性水，RK1孔內(nèi)流體屬半腐蝕性水(表2)。

4.4地熱流體結(jié)垢評價

參照《礦產(chǎn)工業(yè)要求參考手冊》[8]及《地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范》(GB/T11615-2010)的評價標準，ZK3和RK1孔內(nèi)流體均屬鍋垢多的地熱流體(表3)。

表2　新洲地熱田地熱流體腐蝕性評價表　mmol/L

注：對堿性水：Kk=1.008×(rMg2+-rHCO3-)，式中r是表示離子含量的每升毫克當量(毫摩爾)數(shù)。

表3　地熱流體結(jié)垢性評價表　 mmol/L

注：鍋垢總量計算公式：H0=S+C+36rFe2++17rAl3++20rMg2++59rCa2+

式中：S為地熱流體中的懸浮物含量(mg/L)，由于本次水樣無色透明，則懸浮物取值為0；C為膠體含量= SiO2+Fe2O3+Al2O3(mg/L)；r是表示離子含量的每升毫克當量數(shù)。

4.5碳酸鈣結(jié)垢趨勢判斷

地熱流體中氯離子的含量高(>25%摩爾當量)，可采用拉申指數(shù)(LI)判斷碳酸鈣的結(jié)垢趨勢和腐蝕性程度。拉申指數(shù)(LI)按式(1)計算：

(1)

式中：Cl為氯化物或鹵化物濃度；SO4為硫酸鹽濃度；ALK為總堿度。

三項均以等當量的CaCO3，單位為mg/L表示。

當LI>0.5，不結(jié)垢，有腐蝕性；當LI<0.5，可能結(jié)垢，沒有腐蝕性；當0.53.0 有強腐蝕性。

經(jīng)計算，ZK3和RK1孔內(nèi)流體的拉申指數(shù)(LI)分別為33.075和34.016，均>3.0，可見，新洲地熱田地熱流體具有強腐蝕性且碳酸鈣結(jié)垢趨勢判斷為不結(jié)垢。

5　結(jié)語

新洲地熱田發(fā)育有4條斷裂，其中，F(xiàn)2斷裂是一組高角度的張性斷裂，是地下熱水主要的賦集和排泄通道。

淺層地熱流體溫度為43.0℃，屬低溫地熱資源，深層承壓地熱流體溫度高達97.5℃～99.8℃，屬中溫地熱資源。pH值范圍為7.00～8.34，呈中性～弱堿性；深層承壓地熱流體中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、F-、溶解性總固體、偏硅酸和游離CO2含量遠遠高于淺層地熱流體，而HCO3-、226Ra和222Rn含量則小于淺層地熱流體；深層承壓地熱流體水化學類型為Cl-Na型，淺層地熱流體水化學類型為HCO3-Na·Ca型。

與以往水質(zhì)分析結(jié)果(1983年12月29日)對比發(fā)現(xiàn)：地熱流體中雖然大部分組分含量存在差異，但總體變化不大，僅個別組分含量出現(xiàn)大幅度增減，化學組分基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。深層地熱流體質(zhì)量評價結(jié)果表明：可綜合命名為Cl-Na型含氡的硅氟熱礦水；不適宜作生活飲用水、飲用天然礦泉水和漁業(yè)用水，不適宜直接用于農(nóng)業(yè)灌溉；地熱流體具有強腐蝕性且碳酸鈣結(jié)垢趨勢判斷為不結(jié)垢。

[1]廣東省地質(zhì)礦產(chǎn)局水文工程地質(zhì)一大隊.廣東省陽江縣新洲地熱田初步勘探報告[R].1984.

[2]GB11615-2010地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范[S].北京：中國標準出版社.2010.

[3]衛(wèi)生部. GB5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標準[S].北京:人民衛(wèi)生出版社.2011.

[4]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、中國國家標準化管理委員會. GB 8537-2008飲用天然礦泉水[S].2008.

[5]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢測檢疫總局.GB5084-2005農(nóng)業(yè)灌溉用水標準[S].2005.

[6]國家環(huán)境保護局.GB 11607-1989漁業(yè)水質(zhì)標準[S].北京:中國環(huán)境科學出版社.1990.

[7]《礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊》編委會.礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊[M].北京:地質(zhì)出版社.2010.

[8]全國礦產(chǎn)儲量委員會辦公室.礦產(chǎn)工業(yè)要求參考手冊[M].北京:地質(zhì)出版社.1987.

2016-03-21

田春艷(1984-)，女，湖南懷化人，工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)工作。

P314.1

A

1004-1184(2016)04-0046-03