朱彤

摘要：地熱資源作為一種礦產(chǎn)資源，開采歷史悠久，普遍應(yīng)用于醫(yī)療及保健領(lǐng)域，同時可拉動周邊旅游產(chǎn)業(yè)，提高就業(yè)率。本文以安徽省六安市異域風情小鎮(zhèn)地熱資源為例，對其水文地質(zhì)特征及地熱環(huán)境特征進行分析，淺析成礦機理及開采前景，為下一步開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地熱資源；地熱流體；六安市

1.工程概況

六安市金安區(qū)位于安徽省中西部，大別山北麓，六安市區(qū)以東。全區(qū)總面積1657km2，全區(qū)總?cè)丝?5萬人。

六安市金安區(qū)屬北亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，無霜期222天，多年平均氣溫15.5℃，蒸發(fā)量多年平均為1400mm，多年平均降水量1095.0mm。

研究區(qū)位于江淮分水嶺東南側(cè)，水系屬長江流域，為豐樂河上游，流經(jīng)研究區(qū)范圍及周邊的水系規(guī)模均不大。區(qū)域地貌屬江淮丘陵、平原區(qū)，從地貌形態(tài)上分為高丘、中低丘、崗地、河漫灘地四種類型。區(qū)域地形以西南、北東地形較高，西北、東南地形稍平緩。

本次工作在物探的基礎(chǔ)上，施工了一處鉆孔，孔深為2003.19m（ZK01），出水量約156.72m3/d，出水溫度為39℃，對地熱流體采取了水質(zhì)分析樣和熱物理學樣。

2.地熱富存地質(zhì)背景

研究區(qū)除西側(cè)少量第三系正陽關(guān)組地層出露外，其余絕大部分地區(qū)為第四系覆蓋。底部為巨厚層侏羅系周公山組“紅層”，厚度大于1900m，巖性多為紫紅色含礫砂巖，與上覆地層呈角度不整合接觸。

據(jù)物探成果，在本區(qū)域內(nèi)解釋出4條斷層，F(xiàn)1、F2、F3是西北—東南向正斷層，F(xiàn)4是東北—西南向正斷層。F1斷層規(guī)模較大，特征明顯。F2、F3斷層規(guī)模較小，特征不明顯。優(yōu)先選擇F1和F4斷層交匯處東南角ZK01號點作為地熱井施工位置。1000m以上水層不采用，BD-7超低頻電磁探測儀曲線上1000m～1960m之間相對低幅值區(qū)域，解釋為含水層。

3.熱儲特征及其埋藏條件

3.1地熱資源類型

結(jié)合本區(qū)地熱井測溫資料及抽水試驗資料，熱儲及地熱流體溫度為39℃，為低溫地熱資源，屬溫水型。地熱含水層分布受構(gòu)造控制，呈脈狀，面積不大，以帶狀為主。

3.2熱儲層特征

研究區(qū)熱源主要是大地自然增溫形成的地下熱水。地球內(nèi)部所蘊藏的巨大熱能，在溫度差的的驅(qū)動下向地表流動、散失[1]。本區(qū)巖石富水性較弱，地下水主要賦存在斷層破碎帶中，地下水作為熱量的載體呈帶狀分布。斷層脈狀水經(jīng)深循環(huán)，通過地溫增熱。鉆孔揭露裂縫層25條，結(jié)合裂縫層孔隙度、滲透率及鉆孔過程中出水情況，主要出水斷層埋深1734m左右，厚度約27m。

3.3地熱流體動態(tài)特征

利用本次施工的地熱井ZK01孔進行長期監(jiān)測，并收集了六安市金安區(qū)氣象臺降水量與之比對，結(jié)果顯示水位變化與降水量關(guān)系不大，反映了深層地下水的特點。

3.4地溫場特征

①淺部地溫場

本次測井的終井溫度為55.9℃，平均地溫梯度為2.0℃/100m。根據(jù)ZK01測溫資料，大致確定恒溫帶深度在21m，對應(yīng)的溫度為21.7℃。（見圖1）。

②熱儲溫度的推算

在一定溫度條件下，地熱流體與圍巖間達到動態(tài)化學平衡，在隨后熱流體溫度降低時，這一平衡仍予保持[2]。因此，利用各種地球化學溫標可推算熱儲層的基礎(chǔ)溫度，以預(yù)測地熱田的潛力。通過鉀鎂地熱溫標法計算，其熱儲基礎(chǔ)溫度為54.48℃左右。通過鉀鈉地熱溫標法計算，其熱儲基礎(chǔ)溫度為87.06℃左右。

4.地熱流體化學特征

4.1地熱流體化學組份特征

①常量元素

見HCO3-、SO42-、CI-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+等常見離子，偏硅酸含量為51.43毫克/升。其中SO42-、K+含量較低，一般小于10毫克/升，地熱水含量最高的分別是Ca2+、Na+、HCO32-，含量一般50毫克/升以上，地熱水水質(zhì)類型為HCO3-Na·Ca型水，地表民井水質(zhì)類型以HCO3·Cl-Na·Ca·Mg型為主。

②微量元素

主要為Br、Sr、F、B、Rb、Li、I、Al、Fe等?？傊亓堪俜趾?lt;10-2，其中Sr含量1.295mg/L，含量相對較高，其它元素含量均<1mg/L。

③超微量組分

Cu、Cd、Se、Pb、Zn、Mn、Ni、Ag、Hg、Ti等，總重量百分含量<10-5，本地熱田以上元素含量均很低。

④特殊元素

特殊元素主要為放射性元素，具體測試結(jié)果詳見表1。從上表1可以看出放射性元素含量及強度均很低，接近地表水體水平，為弱放射性水，說明熱水交替循環(huán)強烈。

⑤其它組分及物理性質(zhì)

溶解性總固體含量1.701g/L，為微咸水；pH值為8.68，為偏堿性水；總硬度48.04mg/L（以CaC03計）為軟水；色度<5，渾濁度2.6NTU，無色無味。

4.2同位素化學特征

大量研究表明，大氣降水和地下水之間δD和δ18O的分布具有明顯的差異[3]，本次勘查ZK01取樣測試結(jié)果δD平均為-47‰，而δ18O平均為-6.6‰。樣品的數(shù)據(jù)點位于克雷格降水線的附近（下方）（圖2），說明該地熱井熱水水源和蒸發(fā)濃縮環(huán)境有一定關(guān)系，地熱水源可能有古降水成分。另外，該區(qū)大氣降水可能會從地形高處，沿斷裂帶中深循環(huán)至此，被ZK01孔揭露，熱水上升過程中沿途會有部分冷水摻入，故不排除有現(xiàn)代大氣降水補給的可能性。

5.地熱資源特征

5.1概念模型

蘊藏于地下的熱能隨著深度的增加，溫度一般以一定的梯度增加[4]。根據(jù)前期物探工作成果，勘查區(qū)存在F1、F4兩條斷層，推測為區(qū)域大斷裂的次級斷裂，其中F1斷層規(guī)模較大，特征明顯。兩條斷裂交匯處，巖體破碎，為地下水的富集、運移、升溫提供了場所。

5.2可開采量

根據(jù)本次工作抽水試驗結(jié)果計算，含水層滲透系數(shù)K= 0.0187m/d，降深418.87m時，影響半徑為572.9m。由于含水層滲透系數(shù)較小，出水量小，本次工作將抽水試驗穩(wěn)定涌水量的60%定為可開采量，為100m3/d。

5.3地熱流體質(zhì)量評價

通過對熱儲層地熱水多期進行水質(zhì)測試，氟、水溫、偏硼酸、偏硅酸分別達到有醫(yī)療價值的濃度，其中偏硼酸、偏硅酸達到礦水濃度，為偏硅酸、偏硼酸理療熱礦水，可以作為理療熱礦水開發(fā)利用。

6.結(jié)論

六安市異域風情小鎮(zhèn)地熱類型為小型低溫地熱資源。地熱流體主要貯存在斷層破碎帶中，自然大地增溫率是熱源，屬斷裂交匯型地熱。經(jīng)抽水試驗，最大降深為418.87m，涌水量為156.72m3/d，確定地熱流體可開采量大致為100m3/d，出水溫度為39℃。對地熱流體采取了水質(zhì)分析樣，其中氟、水溫、偏硼酸、偏硅酸分別達到有醫(yī)療價值的濃度，偏硼酸、偏硅酸達到礦水濃度，為偏硅酸、偏硼酸理療熱礦水，可以作為理療熱礦水開發(fā)利用。

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