河北省平山縣溫塘地?zé)崽锏責(zé)崃黧w水化學(xué)特征研究

趙亞娟等

摘要： 近年來，出現(xiàn)了各種能源和礦產(chǎn)資源供不應(yīng)求的局面，地?zé)豳Y源作為綠色新型能源日益受到人們的青睞，地?zé)豳Y源更是具有良好的理療價(jià)值的礦產(chǎn)資源。有效的開發(fā)利用地?zé)豳Y源將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境的改善起著積極的促進(jìn)作用。河北平山縣溫塘地?zé)崃黧w是由天然降水通過基巖裂隙垂直經(jīng)構(gòu)造的深部循環(huán)并在循環(huán)過程中獲取能量取得較高溫度而形成。地?zé)崃黧w在高溫、高壓作用下經(jīng)過與圍巖一系列的水化作用形成了獨(dú)有的水化學(xué)特征，溶含了其獨(dú)有的化學(xué)組份。據(jù)熱11熱19地?zé)峋|(zhì)檢測(cè)報(bào)告溫塘地?zé)崃黧w水質(zhì)清澈、透明、無色、無味、無污染，感官指標(biāo)良好，熱水PH值在7.37～7.8之間，屬弱堿性水，可溶性總固體1391.1～1622.3mg/L、已達(dá)到礦水命名濃度，可命名為氟水及硅水。除此之外，該水中還含有鍶、硼酸等多種具有一定醫(yī)療和康復(fù)微量元素，是理想的理療水。長(zhǎng)期浸泡對(duì)皮膚病及多種疾病有治療作用，因此溫塘地?zé)崽锞哂泻苤匾难芯恳饬x。

關(guān)鍵字：溫塘地?zé)崽?；地?zé)崃黧w；化學(xué)組份；水化學(xué)特征

概括

溫塘地?zé)崽锏靥幒颖笔∑缴娇h西部?？偯娣e98平方千米，人口達(dá)2.05萬。溫塘鎮(zhèn)旅游業(yè)發(fā)展較快，形成洗浴、療養(yǎng)、培訓(xùn)、會(huì)展、觀景一體化的旅游產(chǎn)業(yè)鏈條現(xiàn)狀區(qū)域地下水水質(zhì)總體良好，局部地區(qū)水質(zhì)較差。屬大陸性季風(fēng)氣候，氣候干燥，四季分明，年平均氣溫12.7。C，年降水量584mm。流經(jīng)本區(qū)的主要河流為溫塘河，由南向北流向滹沱河。本區(qū)位于太行山中段東麓山前丘陵地帶，區(qū)域以丘陵為主，屬構(gòu)造剝蝕低山丘陵地貌。由于長(zhǎng)期遭受風(fēng)化及構(gòu)造作用的影響，巖體較為破碎。溫塘附近最高峰海拔427m，溝谷中地面標(biāo)高在170m左右，地面坡度一般在4～6‰。平山溫塘地?zé)崽铿F(xiàn)有地?zé)峋?5眼，開發(fā)利用8眼，水溫45 ～73。C。據(jù)1971年5月實(shí)測(cè)2眼熱泉的分別流量為27.6m3/d、12.1m3/d，年開采量為164.63×104m3，可開采量為73.00×104m3/a。目前溫塘地?zé)崽镆烟幱趪?yán)重超采狀態(tài)建議有關(guān)部門加強(qiáng)管理，合理有效的開發(fā)利用，以創(chuàng)造更好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1.研究區(qū)的地?zé)岬刭|(zhì)特征

1.1地層巖性特征

以溫塘為中心，北起崗南水庫，南至北岸一帶，丘陵山地出露的基巖主要為太古界、阜平巖群中的變質(zhì)表殼巖出露。元古界長(zhǎng)城系淺海相沉積的大紅峪、高于莊組及古生界寒武、奧陶系，展布于溫塘西南溫塘河上游一帶。而沿各類溝谷河道則分布著第四系上更新統(tǒng)及全新統(tǒng)的松散堆積物。

1.2地質(zhì)構(gòu)造特征

大地構(gòu)造上處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)的二級(jí)構(gòu)造單元-山西斷隆的東部邊緣三級(jí)單元-太行山拱斷束，屬新華夏構(gòu)造體系，新構(gòu)造體系比較活躍。區(qū)內(nèi)各期褶皺相互疊加，巖脈侵入，構(gòu)成了錯(cuò)綜復(fù)雜的褶皺形態(tài)。山西陸臺(tái)東部邊緣，太行山復(fù)背斜的東南翼，斷裂構(gòu)造比較活躍，與華北沉降帶毗鄰。該區(qū)集中在斷層的交匯處巖石裂隙發(fā)育完全大多呈開裂隙，為地下熱水的導(dǎo)熱、儲(chǔ)存、運(yùn)移提供良好的通道以便沿?cái)鄬訋н\(yùn)移的地下水經(jīng)深循環(huán)加熱增溫。

區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有北東-南西向與北西西-南東東向兩組斷裂構(gòu)造。北東-南西向斷裂構(gòu)造向西南方向40多千米。溫塘鎮(zhèn)位于F53、F51兩斷裂構(gòu)造交匯處。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以來，研究區(qū)抬升，以構(gòu)造剝蝕、侵蝕為主。

1.3熱儲(chǔ)特征及埋藏條件

1.3.1熱儲(chǔ)層類型及分布特征

溫塘地?zé)釤醿?chǔ)賦存于太古界阜平片麻巖構(gòu)造裂隙中，受構(gòu)造控制，屬于斷裂構(gòu)造破碎帶熱儲(chǔ)。根據(jù)其水力性質(zhì)及其賦存介質(zhì)的特點(diǎn)該地?zé)崴癫仡愋蛯贅?gòu)造承壓水，熱儲(chǔ)地?zé)嵯到y(tǒng)的傳遞方式為中低溫對(duì)流型地?zé)嵯到y(tǒng)。其上覆蓋層為第四系松散巖層，第四系厚度在5-20m之間，厚度較小，隔水、隔溫性能較差，因此該熱儲(chǔ)構(gòu)造屬于半開啟、半封閉的。

1.3.2 埋藏條件

據(jù)2001年河北省環(huán)境地質(zhì)勘查院提交的溫塘地?zé)崽锟辈閳?bào)告，斷層基巖破碎帶為主要的熱儲(chǔ)層，埋深在40m以下，厚度120m。熱儲(chǔ)溫度在63.5。C。對(duì)本區(qū)觀測(cè)地?zé)崴幕颈３址€(wěn)定，局部水文下降主要是上覆冷水涌入熱水中，另一方面堵塞了地下熱水的上涌。溫塘地?zé)崽餆醿?chǔ)基礎(chǔ)溫度區(qū)間在120。C～200。C。

2.地?zé)崃黧w化學(xué)組份特征

2.1主要離子的變化特征

區(qū)內(nèi)地下水水質(zhì)類型主要為HCO3·SO4-Ca型，據(jù)2003.1-2011.11間地?zé)崴|(zhì)檢測(cè)資料分析，熱水中主要化學(xué)組分變化幅度較小，各離子含量總體保持穩(wěn)定（圖2-1-1）。結(jié)合熱水中F-的絕對(duì)含量和可溶性總固體含量的變化情況，說明混流水中冷熱水的比例在不同年際之間和不同季節(jié)之間雖有所變化，但總體保持了相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。同時(shí)也解釋了水溫的年際之間變化較為平穩(wěn)的原因。

3 .同位素化學(xué)與地?zé)崽锍梢蚍治?/p>

地?zé)崃黧w的補(bǔ)給來源、年齡及補(bǔ)給高程是通過對(duì)溫塘地?zé)崃黧w中的穩(wěn)定同位素氚、氧-18和δD和δO18及放射同位素氚的分析和計(jì)算得出。見表3-1

表3-1同位素測(cè)試結(jié)果表

由同位素測(cè)試結(jié)果可知：地?zé)崃黧w中δD值范圍在-79.3～-72.5‰之間，δO18值范圍在-9.54～-8.32‰之間，符合大氣降水的特征，選用北京市1979、1980兩年內(nèi)逐月降水水樣測(cè)定結(jié)果，確定克雷格降水直線方程，即：δD=7.3δO18+9.7作雷格降水直線，可知溫塘地?zé)崃黧w同位素δD、δO18值處于降水直線附近（見圖3-1），說明溫塘地下熱水的來源為大氣降水。

根據(jù)法國J.Ch豐特的經(jīng)驗(yàn)估算法，由地?zé)崃黧w中的氚含量可知，根據(jù)法國J.Ch豐特的經(jīng)驗(yàn)估算法，由地?zé)崃黧w中的氚含量可知地下熱水的年齡在40年左右。

地?zé)崃黧w補(bǔ)給區(qū)的海拔高度可由下式確定：H=（δS-δP）/K+h

式中：H—同位素入滲高度，m；

S—水點(diǎn)露頭中的δO18值，‰；

P—大氣降水中的δO18值，‰；

K—同位素高度梯度，‰/100m；

h—取樣點(diǎn)高程，m

S取實(shí)測(cè)值，P根據(jù)天津大氣降水中的δO18=-6‰，經(jīng)緯度效應(yīng)、海岸效應(yīng)校正后取值-6.5‰；K取我國東部地區(qū)的同位素高度梯度值，由西南部山區(qū)通過深大斷裂補(bǔ)給的結(jié)論相吻合，從而推斷地下熱水來源為西南部山區(qū)降水入滲補(bǔ)給。

4.結(jié)論

1、溫塘地?zé)崽镂挥跀鄬拥慕粎R處，巖石破碎較為嚴(yán)重區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造復(fù)雜有利于降水入滲，成為地下熱水的良好補(bǔ)給區(qū)，通過基巖裂隙垂直經(jīng)構(gòu)造的深部循環(huán)并在循環(huán)過程中獲取能量取得較高溫度而形成。地?zé)崃黧w在高溫、高壓作用下經(jīng)過與圍巖一系列的水化作用形成了獨(dú)有的水化特征。

2、溫塘地?zé)崴兄饕瘜W(xué)組分變化幅度較小，各離子含量總體保持穩(wěn)定，說明混流水中冷熱水的比例在不同年際之間和不同季節(jié)之間雖有所變化，但總體保持了相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。水溫的年際之間變化較為平穩(wěn)。

3、通過對(duì)穩(wěn)定同位素氚、氧-18和δD和δO18及放射同位素氚的分析和計(jì)算得出了溫塘地?zé)崴难a(bǔ)給來源主要為大氣降水，補(bǔ)給高程為1400m，溫塘地?zé)崴哪挲g在40年左右。

4、隨著近幾年的對(duì)地?zé)崮茉吹募哟箝_采，致使上覆冷水更多的涌入地下熱水中，因此地?zé)崴疁囟认鄬?duì)之前有所降低，水化學(xué)特征也有所變化。

此次論文特別感謝劉立軍（正高級(jí)工程師）的悉心指導(dǎo)，另感謝河北水文地質(zhì)勘察院提供的寶貴資料。

參考文獻(xiàn)

[1]劉有才，高啟貴，朱朝華，等。2012.河北省平山縣溫塘地?zé)崽锏責(zé)豳Y源勘查報(bào)告[R]。石家莊；河北水文工程地質(zhì)勘察院.

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