內(nèi)蒙古自治區(qū)敖漢旗熱水湯地下熱水特征

【摘要】闡明了該區(qū)地熱分布特征、形成條件及地球物理特征、水化學特征。

【關鍵詞】地熱；承壓；水熱儲蓋層

一、地熱異常分布特征

地熱異常是根據(jù)地熱地質(zhì)調(diào)查的機民井、淺探孔的潛水水溫異常和物探資料確定的。根據(jù)2004年實測資料和2004年～2005年的動態(tài)觀測資料，本區(qū)常溫地下水溫度最高11℃，最低8℃，平均10.5℃。因此，將工作區(qū)潛水最高水溫11℃確定為地熱異常背景值。

地熱異常分布范圍以ZK2和ZK6號孔為中心向四周擴展，北到湯西溝北坡，南部延伸到工作區(qū)最南端，西到死人溝溝頭，東至沙河河谷東坡，面積0.22km2。

潛水高溫區(qū)位于死人溝與湯西溝的交匯部位，最高溫度51℃。

綜合分析，本區(qū)地下熱水主要來自死人溝斷裂帶（F2），地熱流體沿死人溝斷裂帶向東運移。北側(cè)受湯西溝逆斷層的影響，擴散范圍較小。東側(cè)砂礫巖熱儲逐漸尖滅，受泥巖阻擋，擴散范圍也較小。南側(cè)位于死人溝斷裂帶下游，利于地熱流體的運移，因此，擴散范圍較大。

二、地熱形成條件

根據(jù)區(qū)域資料分析，工作區(qū)地熱資源類型為隆起帶斷裂型，熱水形成的基本模式為基巖山區(qū)地下水沿斷裂帶下滲進行深部循環(huán)，在地殼內(nèi)部獲得熱能，再沿斷裂帶上升，壓力增大，儲存于斷裂破碎帶裂隙和砂礫巖孔隙、裂隙中，形成熱水。

該區(qū)位于陰山東西向復雜構造帶與新華夏構造體系大興安嶺褶皺帶交接的隆起部位，沿隆起帶一些北北東向，北東向的斷裂構造在華力西期、燕山期形成，新構造運動使這些構造加深、復活，構成了良好的熱水通道。處于熱水湯西5.5km的北東向隱伏斷裂正是新華夏隆起構造帶的次級構造，死人溝斷裂帶則是隱伏斷裂的次級構造，這些次級構造為熱水的形成、運移奠定了良好的地質(zhì)環(huán)境。根據(jù)ZK6孔口水溫66℃，按地溫梯度3℃/100m計算，斷裂帶的切割深度為2000m。山區(qū)地下水在隱伏斷裂深部加熱形成地熱流體，地熱流體再通過發(fā)育在花崗巖體中的近東西向的次級斷裂—死人溝斷裂帶（F2）運移，進入工作區(qū)形成熱田。

根據(jù)ZK1、ZK4號孔同位素氚樣的測試結(jié)果：熱水中氚的濃度<6TU，赤峰地區(qū)雨水氚的濃度20～47TU。熱水中氘的濃度-87～-88δD-SMOW‰。說明本區(qū)熱水主要補給來源是大氣降水，由於氚濃度低，說明熱水補給源較遠。

根據(jù)熱水中氚的濃度，可計算熱水補給年令。

計算公式：A=17.72LnⅠ/Ⅰ0

式中： A—熱水接受大氣降水的補給年令（年）

17.72—氚的脫變系數(shù)

Ⅰ0—大氣降水氚的濃度（TU）

Ⅰ—實測熱水中氚的濃度（TU）

計算結(jié)果：山區(qū)大氣降水補給本區(qū)的熱水時間為20～36年。

三、地熱田地球物理特征

本區(qū)電測深曲線類型主要有兩類：一類為H型，曲線首支對應不含水的表層砂粘土、粘砂土和砂礫石，中間段對應含水層，但熱儲與常溫水層之間的電阻率沒有明顯的分界線，曲線尾支則對應完整的高阻基底。第二類曲線為HA型，反應了勘探深度內(nèi)地層的變化和破碎帶的存在。

淺地震的波速特征：上部的第四系地層為低速層；中部侏羅系砂礫巖、泥巖為中速層，其與上覆第四系地層有明顯的波阻抗界面；下部為較完整的花崗巖體，波速最高，與上覆地層的波阻抗界面亦較明顯。在熱儲部位，一般為破碎區(qū)域，地震波形則表現(xiàn)為同相軸不連續(xù)，波形雜亂，無規(guī)律。

根據(jù)已知鉆孔與物探資料對比分析，熱異常區(qū)呈橢圓形，平均寬度200m，長400m，電測深結(jié)果反映為明顯的低阻區(qū)，且延深大於200m。電阻率最低值僅9.11歐姆、米（DK6井旁），在異常區(qū)兩側(cè)，電阻率值迅速上升，梯度變化較大，反映了該異常區(qū)受斷裂構造控制的地球物理特征。

淺地震勘探在時間剖面上為一波形雜亂，同相軸連續(xù)性差的區(qū)域，說明地層較為破碎。

綜合推斷：沙河東存在延伸較深，具一定規(guī)模的斷裂構造（F1），屬正斷層；在異常區(qū)中心部位為F2斷裂（死人溝斷裂）該斷裂屬正斷層，破碎帶寬，深度大，為熱水的運移通道；異常區(qū)北F3斷裂（湯西溝斷裂）為逆斷層，對熱水起阻斷作用；工作區(qū)南部存在F4斷裂，屬正斷層，物探異常特征明顯，具備地熱開發(fā)條件。

四、地熱田水化學特征

該區(qū)潛水與承壓水的水化學成份有明顯的差異，熱異常區(qū)與常溫區(qū)地下水化學特征更是截然不同。

1.熱水（水溫>50°）

本區(qū)熱水賦存形式為承壓水。水化學類型為SO4·HCO3—Na型，PH值8左右，偏堿性。熱水特征化學組份含量從表1-1看出，熱水中Na+含量在250mg/L左右，SO4-2含量300mg/L左右，可溶性SiO2含量100～150mg/L，F(xiàn)含量5.4～6.5mg/L，礦化度均大於1g/L。這些特征組份含量均比常溫水高出十幾倍，也明顯地比地熱異常區(qū)上層潛水含量高。

熱水中α總0.102Bq/L，β總0.45～0.533Bq/L，Ra5.55～7.57×10-2Bq/L，222Rn155.6～232.47Bq/L，H2SiO3100～130mg/L，并含有微量元素U、Li、Sr。其中H2SiO3、Rn含量很高，達到礦水命名標準。

2.地熱異常區(qū)上層潛水（水溫12～23℃）

該層水賦存于熱儲蓋層的砂礫石層中，雖然屬于潛水，接受大氣降水的補給，但受下部熱能的傳導，使水溫增高，其特征化學組份含量具熱水特征，與常溫水有很大的區(qū)別。

水化學類型基本為SO4·HCO3—Na型，在小學校以南地區(qū)為HCO3·SO4—Na·Ca型水是熱水擴散的過渡類型。水化學組份Na+含量87—120mg/L，Ca+2含量40～80mg/L，SiO2含量38～50mg/L，F(xiàn)-含量<1mg/L，礦化度0.5～0.66g/L。該層水的特征組份含量主要受水溫的控制，水溫越高，含量越大。另外在死人溝北側(cè)的敬老院一帶，由于所在位置較高為丘陵坡地，潛水徑流條件好，水溫16℃，水化學類型為HCO3—Na·Ca型。

3.常溫潛水（水溫<11°）

本區(qū)常溫潛水主要分布於湯西溝以北和沙河以東地區(qū)。水化學類型絕大部分為HCO3—Ca型，僅在沙河下游的東坡為HCO3—Ca·Na型。PH值7～8，接近中性。Na+含量7～89mg/L，Ca+2含量47～53mg/L，SiO2含量13～32mg/L，F(xiàn)-含量0.3～0.6mg/L，礦化度0.29～0.63g/L，基本屬于正?？紫端乃|(zhì)。

4.溫度對水化學特征組份的影響

本區(qū)水化學特征隨地下水的溫度變化其特征見表1-2。

由上表特征對比可以看出，從常溫水—溫水—熱水的變化過程中，水化學類型由HCO3-Ca、HCO3-Na·Ca型過渡到SO4·HCO3—Na型；按礦化度大小由淡水過渡到微咸水；按SiO2含量由非硅酸水向硅酸水過渡；按Na+含量由非鈉水向鈉水過渡；按F-含量由低氟水向高氟水過渡；按SO4-2含量由淡水向芒硝水過渡；按PH值由中性水向堿性水過渡。

五、幾點認識

（1） 地熱田地熱資源類型為隆起帶斷裂溫熱水、熱水型。山區(qū)地下水沿斷裂裂隙下滲，形成深部循環(huán)水，深部循環(huán)水在深大斷裂處受地溫加熱形成熱水，熱水沿斷裂破碎帶向外運移，通過死人溝斷裂帶進入工作區(qū)，受蓋層和斷層的阻隔，賦存於破碎帶和膠結(jié)差的砂礫巖孔隙裂隙中，使熱能富集，形成地熱田。

（2）熱水水化學類型為SO4·HCO3—Na型，達到有醫(yī)療價值濃度的成份有F、H2SiO3、Rn、硫酸鹽，這些組份含量均達到礦水命名標準。為A類醫(yī)療礦泉水，可命名為芒硝、硅水、氟水、氡水。

熱水對金屬制品具腐蝕性，腐蝕率為0.5mm/a。對混凝土具有結(jié)晶侵蝕性。為結(jié)垢少的水，適宜鍋爐用水。

本文利用1971年遼寧省水文地質(zhì)隊在該區(qū)作了專門的地熱調(diào)查，進行了比例尺：1：1000的地熱填圖資料和1998年內(nèi)蒙古自治區(qū)第十地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院在該區(qū)進行了地下熱水普查工作，開展了地質(zhì)調(diào)查、地形測量、物探等工作，施工探采結(jié)合井一眼。提交了“內(nèi)蒙古自治區(qū)敖漢旗熱水湯地下熱水普查報告”。

編寫過程中得到方文、盛立平、齊盛河等同志的大力支持，這里一并表示感謝。由于水平有限，可能有許多不當之處，希望專家、同行批評指正。