四川省綿竹市土門鎮(zhèn)熱礦水水質(zhì)變化特征及成因模式淺析

巫維杰 周旭 樊玲

摘 要：綿竹市土門鎮(zhèn)熱礦水井口高程630m，井深1888m，抽水試驗(yàn)出水量達(dá)440m3/d，井口水溫37.5℃，水化學(xué)類型為HCO3-Na型。本文分析了熱礦水補(bǔ)、徑、排條件，論述了熱礦水成礦模式，并估算了熱礦水水資源平衡量。在此基礎(chǔ)上利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方式分析了該熱礦水主要化學(xué)元素的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：熱礦水 水質(zhì)特征 成因模式

中圖分類號(hào)：P5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）04（a）-0090-02

綿竹市土門鎮(zhèn)熱礦水井口高程630m，井深1888m，熱礦水含水層為侏羅系上統(tǒng)蓮花口組含礫砂巖裂隙溶隙水，抽水試驗(yàn)出水量440m3/d，井口水溫37.5℃，水化學(xué)類型為HCO3-Na型。為了更好的開發(fā)和利用該地?zé)?，本文?duì)該地?zé)岬牡刭|(zhì)條件、成因模式及水化學(xué)特征進(jìn)行了分析。

1 地層及地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)域上地層出露比較齊全，元古界、古生界、中生界、新生界除白堊系、第三系外各時(shí)代地層均有出露。但就礦區(qū)而言，與熱儲(chǔ)關(guān)系密切的地層主要有三疊系上統(tǒng)須家河組，侏羅系和第四系。

水源地位于龍門山推覆構(gòu)造帶前緣與四川盆地接合的過度帶上。區(qū)域構(gòu)造線方向呈北東-南西向。斷裂發(fā)育，褶皺多被破壞而殘缺不全。主要是位于上述過渡帶的思文場(chǎng)背斜南東（即綿竹向斜北西翼），傾向南東方向的單斜構(gòu)造。土門鎮(zhèn)熱礦水井區(qū)為單斜構(gòu)造，巖石較破碎，以小型隱伏斷裂為主，其中北北西向梅子溝斷層和北東向射水河斷層，對(duì)其熱儲(chǔ)的形成可能有重要作用[1]。

龍門山構(gòu)造帶前期區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)為北西-南東向，該斷層的存在，使得后期的應(yīng)力場(chǎng)改變?yōu)槟媳毕驍D壓，形成了規(guī)模宏大的東西向構(gòu)造。南北向的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)不僅形成了南北向，近南北向的張扭性斷層，而且有可能改變北東向構(gòu)造的性質(zhì)，并使之重新活動(dòng)。由于南北向區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)生于后期，巖石脆性大，形成了規(guī)模龐大的“X”形破碎帶，在遙感圖像上，表現(xiàn)為密集的“X”交叉的線性構(gòu)造?！癤”線性構(gòu)造在彭灌斷裂下盤的中生代巖層中尤其突出。這大大增強(qiáng)了地下水對(duì)蓮花口礫巖的溶蝕作用和徑流條件，因而增強(qiáng)了巖層的導(dǎo)水性。

2 熱儲(chǔ)藏條件及特征

土門鎮(zhèn)熱礦水為單斜構(gòu)造，屬綿竹隱伏向斜之北西翼。巖層傾向南東，傾角變化較大，因所處構(gòu)造部位而異。山前地帶巖層傾角8°～18°，山區(qū)28°～77°，沿山前斷層上盤巖層產(chǎn)狀較陡，55°～85°局部直立，甚至倒轉(zhuǎn)。遠(yuǎn)離山前斷層向北西產(chǎn)狀逐漸變緩，至九朗廟一帶13°～17°。單斜構(gòu)造主要由蓮花口礫石構(gòu)成，蓮花口礫巖可劃分為上部礫巖段、中部砂泥巖段和下部礫巖段：上部礫巖段因淺部巖溶發(fā)育無隔水蓋層條件，徑流深度淺，主要構(gòu)成淺循環(huán)巖溶水；中部砂泥巖段構(gòu)成較穩(wěn)定的相對(duì)隔水蓋層，厚305m；下段以鈣質(zhì)礫石和鈣質(zhì)膠結(jié)為主的礫巖段發(fā)育，構(gòu)成深循環(huán)的含水層。

3 熱礦水補(bǔ)、徑、排條件及成因分析

土門鎮(zhèn)熱礦水形成于單斜構(gòu)造，其水直接源于沿北西山區(qū)蓮花口組下段鈣質(zhì)砂礫巖滲入的大氣降水。熱礦水區(qū)域下部礫巖段厚度巨大，鈣質(zhì)含量高，具有碳酸巖鹽的特征，易于溶蝕。加之在強(qiáng)烈的構(gòu)造作用下，裂隙發(fā)育，大氣降水易于入滲不僅在地表形成各種溶蝕地貌，而且在地下形成溶洞暗河，其中著名的有綿竹金花鎮(zhèn)仙女洞，遵道鎮(zhèn)玉妃洞等。

熱礦水區(qū)域西北面的蓮花口山區(qū)形成丹霞地貌，山頂平緩，導(dǎo)致下段礫巖大面積出露，露頭寬度1～1.7km。加之當(dāng)?shù)亟邓S沛（年均降水量1040.8mm），因此大氣降水可大量滲入。下部礫巖上有中部砂泥巖阻隔，下有中侏羅系遂寧組泥巖阻隔，因此滲入蓮花口組下部礫巖的降水除了在侵蝕基準(zhǔn)面（石亭江）溢出外，深入基準(zhǔn)面之下者一旦深入下去則將在上、下隔水層的夾持下，被迫沿蓮花口組下部砂巖的裂隙向深部運(yùn)移，形成承壓水。在深循環(huán)運(yùn)移過程中，地下水不斷收集圍巖的熱量，而升高自身的溫度；不斷溶解、交換圍巖中的元素而增加自身的微量元素含量，成為熱礦水。蓮花口組下部礫巖分布的補(bǔ)給區(qū)處于中低山—中山區(qū)，海拔高程約1100～1300m，土門鎮(zhèn)熱礦水井位標(biāo)高僅為630m，當(dāng)儲(chǔ)水構(gòu)造的蓋層被鑿穿后，礦泉水即以承壓水涌出[2]。

4 地下水均衡分析

蓮花口組下部砂礫巖段在西北部龍門山區(qū)距該熱礦水3～4km范圍內(nèi)廣泛出露。其中出露高程大于該池?zé)岬V水最大水頭高度的蓮花口組下段巖石出露面積達(dá)15.8km2；其入滲系數(shù)為0.127；綿竹地區(qū)多年平均降雨量為1040.8mm，據(jù)此計(jì)算蓮花口組的滲入量：

Q=2.74αAF （1）

Q為地下水入滲量；α為地下水入滲系數(shù)；A為多年平均降雨量；F為含水層出露面積。

根據(jù)上述公式計(jì)算出蓮花口組下段巖石天然補(bǔ)給量5722.4m3/d。土門鎮(zhèn)熱礦水允許開采量為440m3/d，該開采量?jī)H占天然補(bǔ)給量的7.7%，這說明土門鎮(zhèn)熱礦水有較充足的地下水補(bǔ)給保證。

5 熱礦水水質(zhì)變化特征

本文收集了土門鎮(zhèn)熱礦水2011—2017年水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)7年間的水質(zhì)變化采用標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表1分析結(jié)果表明：K+、Na+、HCO3-、Cl-、偏硅酸、偏硼酸、氟的變異系數(shù)較小，反應(yīng)他們的含量相對(duì)穩(wěn)定。其中，Na+和HCO3-離子的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差較大，變異系數(shù)小，為本熱礦水中主要陰陽離子。Ga2+和SO42-變異系數(shù)較大，表明他們是隨環(huán)境因素而變化的敏感因子。

通過統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，本熱礦水除Ga2+和SO42-為隨環(huán)境因素而變化的敏感因子，其他元素多年間變化較小，數(shù)據(jù)較穩(wěn)定。

6 結(jié)論

（1）土門鎮(zhèn)熱礦水主要陽離子為Na+，陰離子為HCO3-，其水化學(xué)類型為HCO3-Na。除Ga2+和SO42-隨環(huán)境因素而變化較大，其他元素多年間變化較小，數(shù)據(jù)較穩(wěn)定。

（2）土門鎮(zhèn)熱礦水補(bǔ)給區(qū)地層在海拔1100～1300m處出露的蓮花口組下部礫巖，沿蓮花口組地層裂隙向深部滲入，通過地層熱度對(duì)水進(jìn)行加溫，熱礦水在地層間交換各類元素，通過熱礦水深循環(huán)后，通過鉆孔揭露，在海拔630m處以承壓水方式出露。

（3）通過地下水水平衡計(jì)算，得出蓮花口組下段巖石天然補(bǔ)給量5722.4m3/d，土門鎮(zhèn)熱礦水允許開采量440m3/d，僅占天然補(bǔ)給量的7.7%，土門鎮(zhèn)熱礦水有較充足的地下水補(bǔ)給保證。

參考文獻(xiàn)

[1] 王多義.四川綿竹釀春池溫泉地質(zhì)成因分析[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，32（5）：479-485.

[2] 徐進(jìn)勇，王多義，尹觀.綿竹三箭水S1井溫泉補(bǔ)給源的同位素示蹤研究[J].礦物巖石，2003，23（2）：75-78.