英山縣溫泉鎮(zhèn)芭茅街地?zé)崽锏責(zé)岬刭|(zhì)條件及開發(fā)利用保護(hù)建議

何 春，劉學(xué)璽，葉騰升

(湖北省地質(zhì)環(huán)境總站，湖北武漢 430034)

英山縣位于湖北省東北部，大別山南麓，北接安徽金寨、霍山，東鄰岳西、太湖，南連湖北蘄春、浠水，西與羅田接壤，是鄂豫皖三省邊境的腹地中心和華中地區(qū)著名的旅游勝地。英山縣地?zé)豳Y源豐富，開發(fā)歷史悠久。近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的新常態(tài)，英山縣將地?zé)豳Y源開發(fā)作為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略重點，已鉆鑿地?zé)峋?0眼，對地?zé)豳Y源的開發(fā)利用擴(kuò)展到農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療、旅游等8個領(lǐng)域，是“中國地?zé)峋C合利用開發(fā)示范縣”之一。隨著地?zé)豳Y源在城區(qū)開發(fā)利用程度地提高及其可能引起的供需矛盾，必須尋找新的地?zé)岙惓^(qū)，為英山縣地?zé)豳Y源的可持續(xù)開發(fā)利用保護(hù)和總體規(guī)劃提供地質(zhì)依據(jù)。芭茅街地?zé)崽镒鳛橐?guī)劃開發(fā)利用遠(yuǎn)景區(qū)，相關(guān)工作程度相對較低，查明芭茅街地?zé)岬刭|(zhì)條件，對地?zé)豳Y源開發(fā)利用規(guī)劃意義重大。

1 地?zé)岬刭|(zhì)條件

英山縣溫泉鎮(zhèn)芭茅街地?zé)崽餅殚_放型斷裂對流型中低溫地?zé)嵯到y(tǒng)［1］。導(dǎo)熱構(gòu)造主要為N20°～30°E構(gòu)造，其與近南北向構(gòu)造、N60°E構(gòu)造交匯形成的構(gòu)造破碎帶或裂隙發(fā)育帶為地?zé)崃黧w的上涌通道。芭茅街地?zé)崽锍时睎|—南西向展布，面積為0．68 km2(圖1)。

1．1 熱儲層

圖1 芭茅街地?zé)崽锓秶鷪DFig．1 Map of Bamaojie geothemal fields

英山縣芭茅街地?zé)崽餆醿又饕獮樵缭糯准业?、金家鋪變質(zhì)巖，受構(gòu)造影響，巖體發(fā)育斷層破碎帶及裂隙帶［2］。地?zé)崃黧w主要賦存在斷層破碎帶和裂隙帶的空隙中，裂隙集中帶和構(gòu)造破碎帶呈帶狀分布，受導(dǎo)熱、導(dǎo)水構(gòu)造的控制，使得地?zé)崃黧w具有典型的脈狀裂隙承壓水特征。斷層破碎帶和裂隙帶厚度大時，地?zé)崃黧w豐富，溫度較高，遠(yuǎn)離斷層或裂隙的地段則地?zé)崃黧w量逐漸減少，溫度降低。同一地?zé)崽飪?nèi)，由于控?zé)嶂鲾嗔雅c多組斷裂交匯形成了導(dǎo)水導(dǎo)熱通道，而且斷裂切割深度不同，往往有多個相對高溫中心。

1．2 蓋層

英山縣芭茅街地?zé)崽飳贁嗔褜α餍偷責(zé)嵯到y(tǒng)，斷裂破碎帶為地?zé)崽餆醿ιw層。地?zé)崽锏幕镜刭|(zhì)結(jié)構(gòu)比較單一，從上至下可分為三個主要層次，即第四系沉積物、基巖風(fēng)化殼和新鮮基巖(圖2)，地?zé)崽餆醿勇癫赜诘谒南党练e物與基巖風(fēng)化殼之下。地?zé)崽锉M管地表及近地表分布有第四系松散堆積層和基巖強(qiáng)風(fēng)化層，但因其厚度較小，分布有限，對熱儲有一定的保溫作用。

圖2 英山縣溫泉鎮(zhèn)芭茅街地?zé)崽锏刭|(zhì)剖面圖Fig．2 Geologic section of Bamaojie geothermal field in hot spring town，Yingshan county

1．3 導(dǎo)水導(dǎo)熱通道

芭茅街地?zé)崽餆岙惓７植寂c出露受淮陽山字型構(gòu)造和新華夏系構(gòu)造控制，局部受近南北向、N60°E向構(gòu)造的影響，主要導(dǎo)熱構(gòu)造為N30°E向構(gòu)造，其與近南北向、N60°E向構(gòu)造交匯形成的構(gòu)造破碎帶或裂隙發(fā)育帶為地?zé)崃黧w的導(dǎo)水導(dǎo)熱通道，地?zé)崃黧w運動方式主要表現(xiàn)為由深部至淺部的垂向運動，以及由出水?dāng)嗔迅浇蛑苓呥\移的水平運動。

1．4 熱源及水源

(1)熱源。芭茅街地?zé)崽飳贁嗔褜α餍椭械蜏氐責(zé)嵯到y(tǒng)，地?zé)崽餆嵩礊檎５牡責(zé)嵩鰷芈试鰷?，熱水溫度主要取決于地下水的循環(huán)深度及徑流排泄條件，熱水的賦存及分布嚴(yán)格受構(gòu)造斷裂裂隙控制。地?zé)崽锸芑搓柹阶中秃托氯A夏系構(gòu)造影響，北東向深大斷裂發(fā)育，具備深循環(huán)條件，斷裂帶附近巖層節(jié)理裂隙發(fā)育，具有較好的滲透性，地下水在滲流過程中將分散在較大范圍地殼中的熱量集中到滲透性較好的斷層破碎帶和裂隙帶的空隙中，從而形成熱儲。在儲熱、導(dǎo)熱破碎帶內(nèi)，地下水在補(bǔ)給徑流過程中，依靠水的對流不斷吸取巖層中的熱量，使得地下水不斷增溫形成地?zé)崃黧w，熱水沿斷裂破碎帶上涌至排泄區(qū)，以對流型為主。在地?zé)崽锿鈬h(yuǎn)離斷層破碎帶地段以熱傳導(dǎo)為主，主要依巖石的導(dǎo)熱性能傳遞熱能(圖3)。

圖3 英山縣溫泉鎮(zhèn)地?zé)崽锏刭|(zhì)模式示意圖Fig．3 Schematic diagram of gedogical model of geothemal field in hot spring town，Yingshan county

(2)水源。地?zé)崽锏責(zé)崃黧w來源于大氣降水，補(bǔ)給區(qū)位于英山縣北部、東部的中低山區(qū)，大氣降水由補(bǔ)給區(qū)向地?zé)崽锊粩噙\移的過程中，隨著深度的增大，吸收巖體中的熱量，形成地?zé)崃黧w，并在1．4～1．5 km深處達(dá)到97℃，熱儲中的地?zé)崃黧w在地質(zhì)條件有利的部位，即沿著因各組斷裂交匯而形成的高滲透率帶上涌至地表，形成高溫中心及斷裂對流型中低溫地?zé)嵯到y(tǒng)(圖3)。

2 地?zé)豳Y源量和流體質(zhì)量

芭茅街地?zé)崽锟偯娣e0．68 km2，資源總量7．559 2×1016J。地?zé)崃黧w中氟、硅含量均達(dá)到《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》(GB11615—2010)之附錄E——理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的命名礦水濃度，屬理療熱礦水，溫度、礦化度滿足醫(yī)療價值濃度標(biāo)準(zhǔn)，命名為氟水、硅水、溫水、淡水。

2．1 地?zé)豳Y源量

利用熱儲法計算的芭茅街地?zé)崽飪Υ娴牡責(zé)崃黧w量為2．251 0×106m3，利用解析法(插值法、井流公式法)計算的英山縣芭茅街地?zé)崽锏責(zé)崃黧w可開采量為1 565．94 m3/d，地?zé)崃黧w溫度45～49℃，為小型地?zé)崽?表1)。

表1 英山縣溫泉鎮(zhèn)芭茅街地?zé)崽锏責(zé)豳Y源基本情況Table 1 Basic situation of geothemal resources of Bamaojie geothemal field in hot spring town，Yingshan county

2．2 地?zé)崃黧w質(zhì)量

英山縣溫泉鎮(zhèn)芭茅街地?zé)崽锏責(zé)崃黧wpH值基本上呈中性偏堿性，水化學(xué)類型為SO4—HCO3—Na型，少量為 SO4—HCO3—Na—Ca或 SO4—Na型，地?zé)崃黧w的氣體組分以氮氣(N2)為主離子、Na+離子、Mg2+離子、F-離子和SiO2為地?zé)崃黧w的標(biāo)型元素，地?zé)崃黧w鍋垢很少水，為非腐蝕性水。芭茅街地?zé)崽锏責(zé)崃黧w溫度45～49．0℃，屬低溫地?zé)豳Y源，為中性偏堿性軟或極軟淡水、氟水、硅水、溫?zé)崴?/p>

3 開發(fā)利用保護(hù)建議

地?zé)豳Y源作為一種清潔的綠色新能源，具有廣闊的開發(fā)利用前景，其不僅是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新型能源，而且是一種集水、熱、礦于一體，具有獨特、不可替代的復(fù)合型資源，將成為推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展獨特的優(yōu)勢資源。

保證地?zé)豳Y源能夠持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的前提條件是本著客觀科學(xué)、優(yōu)化配置、科學(xué)先導(dǎo)、集約利用的原則，使地?zé)衢_發(fā)與管理走向統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局、總量控制、計劃開采、綜合利用、高效節(jié)能、合理配置、持續(xù)發(fā)展的健康之路。

3．1 地?zé)豳Y源開發(fā)利用可行性

芭茅街地?zé)崽镏饕挥诤庸葏^(qū)，地形較為平坦，地層結(jié)構(gòu)較簡單，地?zé)峋┕さ刭|(zhì)條件較簡單。地?zé)崽锏責(zé)崃黧w一般壓力較高，有溫泉出露，地?zé)峋删蟪霈F(xiàn)自流現(xiàn)象，目前深井潛水泵的抽水能力可滿足地?zé)崃黧w利用需求。地?zé)崃黧w達(dá)到理療礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，為氟水、硅水、淡水，屬溫?zé)崴?，可用于理療洗浴、采暖、農(nóng)業(yè)等。

3．2 地?zé)豳Y源開發(fā)利用環(huán)境影響

地?zé)崃黧w的開發(fā)利用，可以減緩化石能源的消耗，減少大氣污染物的排放，芭茅街地?zé)崽锏責(zé)崃黧w開發(fā)利用一年，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1 075．75 t，減少二氧化碳排放 2 566．75 t、二氧化硫排放 18．29 t、氮氧化物排放 6．45 t、懸浮質(zhì)塵土排放 8．61 t、煤灰渣廢棄物 1．08 t，節(jié)省治理經(jīng)費25．67萬元。地?zé)崃黧w中各項污染指標(biāo)均低于第一類污染物最高允許排放濃度，在不添加其它污染組分的情況下開發(fā)利用地?zé)崃黧w，廢地?zé)崃黧w的排放不會對地表水、地下水水質(zhì)造成污染。

3．3 地?zé)崽镩_發(fā)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價

英山地?zé)豳Y源應(yīng)用廣泛，由英山地?zé)衢_發(fā)管理公司專項管理經(jīng)營，為地?zé)豳Y源的開發(fā)利用提供了良好的條件。芭茅街地?zé)豳Y源豐富，并且地?zé)豳Y源埋藏較淺，便于開發(fā)利用;武漢英山高速公路從東湯河、芭茅街、楊柳等地通過，為開發(fā)利用地?zé)豳Y源提供了得天獨厚的環(huán)境條件。若按設(shè)想的開采量進(jìn)行生產(chǎn)和銷售，地?zé)崽镩_發(fā)的全部成本回收期較短，經(jīng)濟(jì)效益好。

3．4 地?zé)豳Y源開發(fā)利用保護(hù)建議

為使英山縣溫泉鎮(zhèn)地?zé)崽镔Y源更好地可持續(xù)開發(fā)，梯級綜合利用，避免浪費和引起環(huán)境地質(zhì)問題，建議在組織、政策和技術(shù)方面采取必要的保護(hù)措施:

(1)組織措施。建議對地?zé)豳Y源開發(fā)利用進(jìn)行嚴(yán)格的管理，實行科學(xué)規(guī)劃，統(tǒng)一集中開采，統(tǒng)一供熱，并進(jìn)行取配資源全時空調(diào)控管理。

(2)政策性措施。在地?zé)豳Y源開采方面制定相應(yīng)的政策性限制和規(guī)定，嚴(yán)格遵守國家礦產(chǎn)資源法和已頒布的《英山縣地?zé)豳Y源管理辦法》進(jìn)行審批、勘探、開采與保護(hù)。

(3)技術(shù)性措施。根據(jù)英山縣地?zé)崽锬壳暗拈_采現(xiàn)狀、地理位置、交通條件、開采技術(shù)條件等，結(jié)合經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)劃和城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃，對芭茅街地?zé)崽镞M(jìn)行分區(qū)開發(fā)利用，規(guī)劃為二個區(qū)，即綜合利用區(qū)和農(nóng)業(yè)區(qū)，以達(dá)到開發(fā)利用保護(hù)的目的。芭茅街地?zé)崽锿鈬?傳導(dǎo)區(qū))規(guī)劃分區(qū)為農(nóng)業(yè)區(qū)，為遠(yuǎn)期開發(fā)利用區(qū);芭茅街地?zé)崽镏行?對流區(qū))為綜合利用區(qū)，為近期開發(fā)利用區(qū)(圖4)。

(4)保護(hù)措施。開采區(qū)即40℃等值線范圍為Ⅰ級保護(hù)區(qū)，在該地段適當(dāng)調(diào)整開采井的開采量;Ⅰ級保護(hù)區(qū)外圍200～300 m寬的地帶為Ⅱ級保護(hù)區(qū)，在該區(qū)內(nèi)布設(shè)新的地?zé)峋畷r，必須由有資質(zhì)的地勘單位論證，國土資源行政主管部門審批確定;加強(qiáng)地?zé)崽镩_采量的控制和管理，地?zé)崽锏牡責(zé)崃黧w開采量不得大于可開采量。

4 結(jié)論

英山縣溫泉鎮(zhèn)芭茅街地?zé)崽镫m然屬小型低溫地?zé)豳Y源，但是其開發(fā)利用技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件較好，經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益顯著。

地?zé)崃黧w排放一般不會對地表水、地下水水質(zhì)造成污染，但在今后的開發(fā)利用過程中應(yīng)控制和管理地?zé)崽镩_采量，同時注意避免由于地?zé)豳Y源開發(fā)引起的一些地質(zhì)環(huán)境問題，如地?zé)崃黧w溫度下降、地?zé)崃黧w水質(zhì)變異等，建議進(jìn)一步加強(qiáng)地?zé)崃黧w動態(tài)變化特征的監(jiān)測，建立系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)，觀測地?zé)崃黧w及其在開采條件下的水質(zhì)、溫度、水量、水位的變化情況。

圖4 芭茅街地?zé)崽镩_發(fā)利用規(guī)劃圖Fig．4 Planning graph of development and utilization of Bamaojie geothemal fields

［1］ 徐世光，郭遠(yuǎn)生．地?zé)釋W(xué)基礎(chǔ)［M］．北京:科學(xué)出版社，2009．

［2］ ?？?qiáng)，彭慧，何春．湖北省英山縣溫泉鎮(zhèn)地?zé)豳Y源勘查報告［R］．武漢:湖北省地質(zhì)環(huán)境總站，2012．