隨縣新陽店地?zé)崽锍梢蚰Ｊ椒治?/h1>

2014-03-23 11:46:45陳金國

資源環(huán)境與工程訂閱 2014年2期 收藏

關(guān)鍵詞：新陽熱田蓋層

劉　勇, 陳金國, 譚　偉

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 工程學(xué)院,湖北 武漢　430074; 2.湖北省地質(zhì)環(huán)境總站,湖北 武漢　430034)

0　引言

湖北省隨縣洪山鎮(zhèn)新陽店地?zé)崽镂挥诖蠛樯斤L(fēng)景名勝區(qū)內(nèi),為湖北省著名的溫泉之一。大洪山國家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)位于隨縣西南部,方圓330多平方千米,橫臥漢江,具有“一山分四季,十里不同溫”的氣溫特點(diǎn)。隨洪公路南北向貫穿溫泉區(qū),往北可通往鐘祥、荊門,另有一條南東向公路可通往京山,交通十分便利。區(qū)內(nèi)地?zé)崃黧w的水化學(xué)類型為硫酸鈉鈣型,地?zé)崃黧w的最高溫度為42 ℃。目前該地?zé)崽镆驯粡V泛開發(fā)利用,并取得良好的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

1　區(qū)域構(gòu)造與溫泉出露條件

1.1　區(qū)域構(gòu)造條件

勘查區(qū)發(fā)育的耿集—古井深斷裂F1屬北西向具挽近期活動(dòng)性的襄樊—廣濟(jì)大斷裂,以F1為界,東北部屬秦嶺褶皺系大構(gòu)造單元,西南屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)大構(gòu)造單元,新陽店溫泉即出露于該斷裂北東側(cè)。因此,北西向的F1斷裂即為地?zé)釁^(qū)內(nèi)主要控?zé)針?gòu)造。地?zé)釁^(qū)發(fā)育的北東向斷裂在區(qū)內(nèi)規(guī)模較小,為與F1斷裂相互配套的地?zé)崃黧w導(dǎo)熱構(gòu)造。

1.2　溫泉出露條件

受區(qū)域性斷裂影響,溫泉出露點(diǎn)處于F1、F3交匯的復(fù)合部位。F1斷裂為NW向的壓扭性斷裂,切割深度大、延伸遠(yuǎn);F3為NE向張扭性平移斷裂。在兩斷裂復(fù)合帶為地下熱水的向上運(yùn)移提供了良好的通道。

溫泉區(qū)人工湖是在原天然沖溝的基礎(chǔ)上改建而成的,受沖溝的侵蝕切割,其河床即為當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面,這為溫泉的出露提供了非常有利的地形條件。

2　形成地?zé)崽锏牡責(zé)岬刭|(zhì)條件[1]

2.1　熱儲(chǔ)

熱儲(chǔ)系指被開發(fā)利用的熱流體的巖石或巖層。根據(jù)前期物探顯示及鉆探結(jié)果驗(yàn)證,新陽店地?zé)崽餆醿?chǔ)層主要由斷裂破碎帶組成。斷裂破碎帶主要由耿集—古井?dāng)嗔岩约芭c之交匯的北東向斷裂交互切割形成。

2.2　熱儲(chǔ)蓋層

根據(jù)區(qū)域資料,在耿集—古井?dāng)嗔?F1)南側(cè)至鐘祥長壽和客店之間的地層為志留系,巖性由泥質(zhì)粉砂巖、頁巖、粉細(xì)砂巖等巖石組成,總厚度約800～1 200 m。由于巖石中泥質(zhì)成分含量較高，透水和儲(chǔ)水性能差,在局部地段發(fā)育的斷裂和裂隙均被泥質(zhì)充填。因此巖石的熱傳遞性能較差,在耿集—古井?dāng)嗔?F1)南側(cè)至鐘祥長壽和客店之間形成天然的熱儲(chǔ)蓋層,阻止了地下熱量的散失,對(duì)下伏熱流場的熱源起到了保溫隔熱作用,為區(qū)域熱儲(chǔ)蓋層。另外在靠近耿集—古井?dāng)嗔涯蟼?cè)一帶,出露地層主要為寒武系泥質(zhì)白云巖,巖性致密、堅(jiān)硬,裂隙多為泥質(zhì)充填,其透水和儲(chǔ)水性能差,可視為弱—非含水巖類,在斷裂附近地表是良好的熱儲(chǔ)蓋層。但是在斷裂帶深部,由于受構(gòu)造影響,巖石裂隙發(fā)育,具有一定的透水、儲(chǔ)水能力,在與熱儲(chǔ)層溝通部位賦存地?zé)崃黧w。

在地?zé)崽锓植紖^(qū),表層震旦系炭質(zhì)灰?guī)r含燧石條帶和結(jié)核,局部與石英砂巖互層,巖性結(jié)構(gòu)致密,具有良好的保溫隔熱性能,在地?zé)岱植紖^(qū)亦為熱儲(chǔ)蓋層。

2.3　控?zé)?、?dǎo)熱構(gòu)造

綜合區(qū)內(nèi)已有資料分析,耿集—古井?dāng)嗔?F1)是具有代表性的主干斷裂,切割深度和規(guī)模也是最大的,該斷裂在測區(qū)內(nèi)沿N50°W方向延伸后在新陽店轉(zhuǎn)向N70°W方向,斷面較陡,切斷面具有舒緩波狀特點(diǎn),傾角45°～70°左右,其中在陳家灣—庶家公社一帶,傾角超過70°,而在湯池廟—曾家灣一帶,傾角變緩,向南東方向逐漸間滅。其控制了震旦系地層與寒武系地層的接觸邊界,破碎帶寬可見10～20 m,膠結(jié)一般,在寒武系碳酸鹽巖中逕流的地?zé)崃黧w至耿集—古井?dāng)嗔?F1)附近時(shí)逕流受阻,地?zé)崃黧w沿破碎帶或張性裂隙(斷裂)向上盤和地面進(jìn)一步傳導(dǎo)擴(kuò)散,耿集—古井?dāng)嗔?F1)在區(qū)內(nèi)為導(dǎo)熱導(dǎo)水?dāng)嗔?。該斷裂在地面調(diào)查時(shí)可見,另外物探剖面上也為低阻反應(yīng)。所布置鉆孔ZK1、 ZK2、 ZK3均可見破碎帶,溫泉出露點(diǎn)也在該斷裂與F3交匯處。

在陳家灣—新陽店中學(xué)分布的北東向斷裂(F3)在地?zé)崽飽|南部邊界,大部被全新統(tǒng)沖積層覆蓋,傾向北西,傾角32°～75°,區(qū)內(nèi)延伸長度900 m,斷面較陡,與耿集—古井?dāng)嗔?F1)切割交匯,為溫泉的出露創(chuàng)造了有利條件,同時(shí)斷裂也控制了地?zé)崃黧w東側(cè)的分布和賦存,該斷裂在區(qū)內(nèi)為導(dǎo)熱導(dǎo)水?dāng)嗔选?/p>

在地?zé)崽锉眰?cè)田墻灣—新陽店中學(xué)一帶分布的北東向斷裂(F2)在區(qū)內(nèi)延伸長約2.5 km,傾向北東,傾角45°～65°。地表局部可見破碎帶寬約5 m,其控制著震旦系地層與中元古界隨縣群接觸界線,地?zé)崃黧w順北東向斷裂逕流至此,受其阻隔,未向北延伸,為區(qū)內(nèi)阻熱阻水?dāng)嗔选?/p>

地?zé)崽镂鱾?cè)分布的湯池廟—樓子灣一帶斷裂(F4)平行于F3展布,大部被全新統(tǒng)沖積層覆蓋,傾向南東,傾角35°～55°,區(qū)內(nèi)延伸長度600 m,斷面較陡,控制著地?zé)崽镂鱾?cè)邊界,在區(qū)內(nèi)為阻熱阻水?dāng)嗔选?/p>

F5分布于地?zé)崽飽|南部,區(qū)域上為耿集—古井?dāng)嗔蜒永m(xù),區(qū)內(nèi)延伸長度約2 km,傾向南,傾角25°～60°,斷面較陡,受其影響,白堊系胡崗組(Kh)地層與震旦系地層呈不整合接觸,但與地?zé)崽锏男纬蔁o直接關(guān)聯(lián)(見圖1)。

2.4　熱儲(chǔ)層溫度

式中：t——熱儲(chǔ)溫度,℃;C1——水中鉀的濃度,mg/L;C2——水中鎂的濃度,mg/L。

圖1　新陽店地?zé)崽飿?gòu)造示意圖

通過計(jì)算熱儲(chǔ)溫度為68.2 ℃。該溫度是地下熱水在熱儲(chǔ)溫度下與礦物達(dá)到了化學(xué)平衡時(shí)的熱動(dòng)力平衡溫度。

利用此熱儲(chǔ)溫度推算地?zé)嵫h(huán)深度,公式如下：

式中：Z——地?zé)嵫h(huán)深度,m;t——熱儲(chǔ)溫度,℃,取68.2 ℃;t0——多年平均氣溫,℃,取15 ℃;Δt——地溫梯度,℃/100 m，取5.2℃/100 m;Z0——常溫層平均深度,m,取15 m。

經(jīng)計(jì)算,新陽店地?zé)崽锏牡責(zé)嵫h(huán)逕流深度為1 038 m左右,該深度為地?zé)崃黧w與熱儲(chǔ)巖石中礦物成分達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)的深度。

2.5　熱源

根據(jù)混合溫標(biāo)估算熱儲(chǔ)的平均溫度為68.2 ℃,其熱源為深部熱源。根據(jù)地?zé)崽锲骄責(zé)崽荻?5.2 ℃/100 m)、常溫帶埋深(15 m)及當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?15 ℃)按地球化學(xué)溫標(biāo)來估算的熱儲(chǔ)溫度參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,熱儲(chǔ)埋深1 038 m,即新陽店地?zé)崽餆崴霓熈髌骄疃葹? 038 m左右,表明新陽店地?zé)崽锲錈釀?dòng)力平衡部位平均深度為1 038 m左右。與區(qū)域上志留系蓋層厚度基本一致。

地表水經(jīng)逕流循環(huán)至深部,在深部吸收巖石熱量,溫度升高(即自然梯度增溫);另一方面,根據(jù)地?zé)崃黧w放射性元素檢測結(jié)果,地?zé)崃黧w中放射性含量較高,放射性物質(zhì)在衰變過程中釋放熱量,較高的放射性含量說明了熱源來自地球深部。

3　地?zé)岢梢蚰Ｊ椒治鯷2]

根據(jù)已有資料分析,本區(qū)內(nèi)地?zé)崃黧w的主要補(bǔ)給來源為大氣降水,且為高山降水補(bǔ)給,縱觀區(qū)域地質(zhì)環(huán)境,可見北部、西部為變質(zhì)巖分布區(qū),東部為紅層地層分布丘陵區(qū),這些地區(qū)都不可能構(gòu)成地?zé)崃黧w的補(bǔ)給源地。其南西鐘祥境內(nèi)長壽—客店一點(diǎn)地表有寒武、奧陶系等地層出露,主要由灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r或灰質(zhì)白云巖、白云巖等碳酸鹽巖組成,巖石裸露,地表巖溶發(fā)育,利于地表降水的入滲補(bǔ)給,與地?zé)崽锏膸r溶系統(tǒng)具有水力聯(lián)系,也為地下水的深部運(yùn)移提供了通道。在南西翼巖石出露高程為500 m左右,是地?zé)釁^(qū)熱泉水出露高程的3倍左右,這樣天然的水頭差為地下水的深部循環(huán)創(chuàng)造了條件。

當(dāng)大氣降水在重力作用下順碳酸鹽巖逕流系統(tǒng)向深部進(jìn)行循環(huán),加之地形高度的差異,為地下水的補(bǔ)給、運(yùn)移、儲(chǔ)存提供了良好的地質(zhì)條件。在奧陶系上部為志留系泥質(zhì)成分含量較高的粉砂巖,形成了地?zé)岬奶烊簧w層,既保護(hù)了地球深部熱量的散失,又為深循環(huán)的地下水吸收熱量儲(chǔ)備了能源。

當(dāng)?shù)責(zé)崃黧w逕流至湯池廟附近,由于耿集—古井深斷裂(F1)的切割作用,地?zé)崃黧w沿破碎帶出露,形成溫泉(見圖2)。

圖2　新陽店地?zé)崽锍梢蚰Ｊ狡拭媸疽鈭D

4　結(jié)論

通過以上分析可以得出以下結(jié)論：

(1) 該地?zé)崽飳贁嗔焉钛h(huán)地?zé)嵩鰷匦偷責(zé)崽?北西向構(gòu)造(F1)為主要的導(dǎo)熱、控?zé)針?gòu)造,在北東向構(gòu)造與北西向構(gòu)造共同作用下,形成了地?zé)崃黧w的上泄通道;

(2)熱儲(chǔ)層主要由斷裂破碎帶組成。熱動(dòng)力平衡部位深度為1 038 m左右,熱儲(chǔ)的溫度為68.2 ℃。區(qū)域熱儲(chǔ)蓋層為志留系—奧陶系頁巖,在勘查區(qū)內(nèi)主要表現(xiàn)為表層第四系覆蓋物,不具有嚴(yán)格的保溫隔熱意義。補(bǔ)給區(qū)位于地?zé)崽镂髂喜康奶妓猁}巖裸露區(qū),接受大氣降水入滲補(bǔ)給,在靜水壓力作用下,沿?cái)嗔堰M(jìn)行深部循環(huán)加熱,在新陽店地?zé)崽锔浇患纬蓽厝雎丁?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 11615—2010,地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范[S].

[2]劉勇.湖北省隨州市隨縣洪山鎮(zhèn)新陽店地?zé)崽锏責(zé)豳Y源可行性勘查報(bào)告[R].武漢：湖北省地質(zhì)環(huán)境總站,2012.

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