鞍山市地熱水開發(fā)利用現(xiàn)狀探析

張 峰

(遼寧省本溪水文局，遼寧 本溪 117000)

1 概 述

鞍山市位于新華夏系第二巨型隆起帶與新華夏系第二巨型沉降帶的交接地帶，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，深、大斷裂發(fā)育，形成了眾多儲量豐富、具有較大開發(fā)利用潛力的地熱水區(qū)。按地熱水資源所處地質(zhì)構(gòu)造位置和分布上的特點，可劃分為鞍山地熱區(qū)和岫巖地熱區(qū)。

在鞍山地熱區(qū)內(nèi)，由東向西，依次為千山倪家臺地熱水區(qū)、湯崗子地熱水區(qū)、海城市東四方臺西荒地地熱水區(qū)，相應(yīng)建立了千山倪家臺地熱水保護區(qū)、湯崗子地熱水保護區(qū)、海城市東四方臺西荒地地熱水保護區(qū)。

岫巖地熱區(qū)，主要包括岫巖縣哈達碑鎮(zhèn)溝湯地熱水區(qū)、岫巖縣前營鎮(zhèn)仙人嘴地熱水區(qū)，也相應(yīng)了建立了岫巖縣哈達碑鎮(zhèn)溝湯地熱水保護區(qū)，岫巖縣前營鎮(zhèn)仙人嘴地熱水保護區(qū)[1]。

另還，在該區(qū)域內(nèi)還零星分布有一些熱水泉及地熱異常點。由于經(jīng)濟和地理位置等條件因素的限制，暫沒有開發(fā)。如2000年國家有色金屬總公司地質(zhì)遙感中心勘測，海城市騰鰲、后雙臺子、東名甲山、東四方臺一堵墻存在著地熱水異常。岫巖也發(fā)現(xiàn)了多處溫泉，如湯池鄉(xiāng)石灰窯湯南、前營鎮(zhèn)西山鉛礦、湯溝鄉(xiāng)湯溝、朝陽鄉(xiāng)王家街、楊家堡鄉(xiāng)娘娘城等。

2 地熱水的水文地質(zhì)特征

2.1 千山倪家臺地熱水區(qū)

倪家臺地熱水區(qū)地熱水儲存部位，一是第四系松散層，二是基巖構(gòu)造裂隙。第四系松散層為次生的孔隙熱儲，現(xiàn)在已不存在?；鶐r構(gòu)造裂隙，熱儲形態(tài)呈長帶狀，直接受斷裂構(gòu)造控制，長軸方向為北西西向，長約1000m，寬約200m，熱水區(qū)面積237600m2。整個熱儲為3條以上近于平行的斷層組成的斷裂束，傾向總的為南東。從現(xiàn)有資料及有關(guān)區(qū)域資料分析，地熱水區(qū)的中心區(qū)往往是兩斷裂的交匯處[2]。

由于構(gòu)造裂隙發(fā)育的不均勻性，地下熱水的分布也極不均一。根據(jù)鉆孔資料，地下熱水的埋藏深度，在千山河床處一般近50m，向東西兩側(cè)逐漸加深，最深處近200m。靜水位埋深3.1-20.0m不等。井內(nèi)水位降深15-20m時，單井涌水量一般為500-1000m3/d。地熱水溫度在38℃-69℃之間，一般為44℃-50℃。

2.2 湯崗子地熱水區(qū)

地熱水出露于山間盆地中心，海拔高45m，水化學(xué)類型以Na2SO4、Na2CO4型水為主，水中含放射性元素氡、鐳、鈾等。第四系厚21-46m。地質(zhì)構(gòu)造條件受北東向及北東東向斷裂控制，其北東東向斷裂為控熱斷裂，熱儲層為千山花崗巖，斷裂處巖石破碎形成導(dǎo)熱儲熱帶，其上部為第四系松散孔隙水熱儲層，為次生熱水。

賦存于在第四系砂礫層中的承壓熱水，由直接涌出地表到埋深25-30m，水溫在25℃-58℃，這種熱水在湯崗子熱水區(qū)鞍海公路西豐富，在路東則不豐富?；鶐r構(gòu)造裂隙含水體，巖性主要為太古代花崗巖和燕山期千山花崗巖。水位埋深3.4-4.5m，最高水溫72℃，年平均靜水位埋深3.1m，年平均動水位埋深7.96m，礦化度小于1g/L，PH值在8.7以下，弱堿性水。

湯崗子地熱水區(qū)礦泥資源也十分豐富，根據(jù)水文地質(zhì)部門勘探得知，湯崗子礦泥的分布范圍與礦水的分布方向基本吻合，且大2.5倍左右，即長840m，寬360m，分布總面積可達28.82km2。其成因是在寒溫氣候帶，地表徑流極為緩慢，將周圍基巖風化的碎屑物質(zhì)帶到有礦水的洼地中沉積，并經(jīng)生物化學(xué)作用而形成。礦泥泥質(zhì)為亞黏土和粉土，又富含硅、鋁、鉀、鈉、鐵、錳、硫、磷等10余種礦物質(zhì)。

2.3 海城市西荒地熱水區(qū)

西荒地熱水區(qū)分布在遼東山地隆起帶與下遼河斷陷平原交界帶的山前傾斜平原上，地面海拔高3.2-5.0m，水化學(xué)類型為硫酸鈉型，水中含有放射性元素鐳和氡。西荒地熱水區(qū)相距湯崗子熱水區(qū)12km，同處于一個構(gòu)造帶，水溫隨深度增高，梯度一般為0.2℃/m以上，最高可達到0.467℃/m。西荒地熱水區(qū)分為新生界孔隙型熱儲和中生代花崗巖裂隙型熱儲，前者是由后者派生出來的，兩者呈上下迭加關(guān)系[3]。

新生界孔隙型熱儲，包括第四系底部灰白色細砂層、黃白色粗砂層和第三系灰白色，灰綠色砂礫巖層及部分亞砂土，分布在花崗巖頂部凹地中。其厚度：東區(qū)為20-40m，西區(qū)40m，埋深50-100m。隔熱蓋層厚度90-110m。水溫27.5℃-73℃，總的趨勢隨深部的增加而升高。水化學(xué)類型以為Ca(HCO3)2為主，F(xiàn)-含量15mg/L，富水性不佳，井孔出水量一般為100-150m3/d，該層深部承壓，高出地表。

中生代花崗巖裂隙型熱儲層，沿近東西向寒嶺斷裂破碎帶發(fā)育。揭露厚度>80m，頂面埋深120-160m。主要熱儲層的巖性：東區(qū)為肉紅色中粗?；◢弾r與綠色角閃石閃長巖相間；西區(qū)以肉紅色花崗破碎層與花崗巖和暗綠色閃長巖的混雜體，裂隙率3-4%。該層承壓性高，開發(fā)初期高達地面以上25m。水溫：東區(qū)一般為84℃；西區(qū)一般93℃-96℃，最高99℃，為中高溫熱水。水化學(xué)類型Na2SO4型水，礦化度0.6-0.64mg/L，含F(xiàn)-量20-25mg/L，PH值8.87-9.02。該層富水性較好，單井出水量一般大于100m3/d以上。

3 地熱水開發(fā)利用現(xiàn)狀

3.1 千山倪家臺地熱水保護區(qū)

千山倪家臺地熱水保護區(qū)位于鞍山市東南方向，地處全國著名的風景名勝旅游地千山腳下，距鞍山市區(qū)12km。千山倪家臺地熱水保護區(qū)已探明的地熱水控制面積為1.6km2，為了保護地熱水資源，2000年4月市政府規(guī)定千山倪家臺地熱水保護區(qū)日開采量平均不超過2000m3，基本可滿足各單位的用水。據(jù)統(tǒng)計，該保護區(qū)現(xiàn)有地熱水井14眼，井底最高水溫70℃，現(xiàn)生產(chǎn)井抽水實測最高水溫68℃，現(xiàn)靜水位埋深20m，礦化度小于1g/L，PH值在8.15～8.5之間。有20多家用地熱水單位，可同時容納4000多人住宿或度假，現(xiàn)已建成地熱水游泳館12座，見表1。

表1 倪家臺地區(qū)地熱水利用量

3.2 湯崗子地熱水保護區(qū)

湯崗子地熱水保護區(qū)位于千山區(qū)湯崗子鎮(zhèn)，距鞍山市區(qū)15km。在鞍海公路西側(cè)建有全國著名的湯崗子理療醫(yī)院，并具有亞洲唯一的天然熱礦泥保溫室而聞名于世。湯崗子地熱水保護區(qū)有地熱水井6眼，最高水溫72℃，2001年靜水位埋深年平均3.1m，動水位埋深年平均7.96m，礦化度<1g/L，PH值在8.7以下，弱堿性水，水量豐富，目前有4家利用地熱水單位，已建成游泳館2座，具體見表2、表3。

表2 湯崗子地區(qū)開發(fā)利用地熱水單位

表3 湯崗子地區(qū)熱水井概況

目前湯崗子地熱水保護區(qū)多年平均日開采量547m3，年開采水量14.4×104m3，老干部療養(yǎng)院平均日開采水量100m3，聚龍賓館平均日采水量47m3，年開采水量1.7m3，見表4。

表4 湯崗子地區(qū)地熱水利用量

湯崗子熱礦泥厚5-10m，礦泥頂板距地表3m左右，靠地熱水的滋養(yǎng)加熱礦泥，使其化學(xué)成分和溫度長年穩(wěn)定，從而保證熱礦泥的治療作用。熱礦泥泥質(zhì)為亞黏土和粉土，富含多種礦物質(zhì)，完全符合治療泥療標準。見表5。

表5 湯崗子地區(qū)地熱水自涌量

3.3 海城市東四方臺西荒地地熱水保護區(qū)

西荒地地熱水保護區(qū)位于鞍山市西南方向，東北距離鞍山市約18km，東南距海城市約16km，該處地域開闊，地勢平坦，交通方便。東四方臺地熱水保護區(qū)地熱水量豐富，水溫高，面積大，地熱水異常范圍為2.6km2，且存在于200m以下花崗巖破碎帶中。該區(qū)現(xiàn)有熱水井12眼，正在使用的8眼，其中最高水溫98℃，靜水位埋深12m，礦化度<1g/L，PH值在8.6左右。東四方臺地熱水保護區(qū)地熱水資源豐富，有廣泛的開發(fā)利用前景，目前有9個單位開發(fā)利用地熱水，有游泳館7座，見表6、表7。

表6 西荒地地區(qū)地熱水利用量

表7 西荒地地區(qū)地熱水用戶及熱水井概況

4 地熱水開發(fā)利用中存在的問題

地熱水開采布局不盡合理，造成局部水位過度下降及水溫降低。隨著改革開發(fā)和社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，地熱水應(yīng)用范圍越來越廣，用水量與日俱增，于是出現(xiàn)了類似于湯崗子地熱水那樣由于過于集中開采，導(dǎo)致了熱礦泥溫度下降，嚴重影響了泥療室的正常使用[4]。

由于超采地熱水，倪家臺地下熱水水位急劇降低，水溫顯著下降，水量也明顯地減小。倪家臺地熱水區(qū)地熱水自1981年建井開始，特別是1991年大量開采以來，由于集中開采，致使地下熱水動態(tài)發(fā)生了較大變化，局部水位急劇下降，單井涌水量變小，水溫降低[5]。

5 結(jié) 語

通過分析得出該地熱產(chǎn)業(yè)處于外部條件較好，存在著較多發(fā)展機會，而內(nèi)部能力存在弱點，妨礙著外部機會實現(xiàn)的現(xiàn)狀，屬于扭轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。湯崗子和倪家臺保護區(qū)地熱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展處于較為理想的狀態(tài)，屬于增長型戰(zhàn)略，因此應(yīng)該不斷克服自身存在的弱點，抓住當前有利的發(fā)展形勢，使這種較為理想的發(fā)展狀態(tài)趨于最大化。

[1]吳錫剛,劉同僧,何平.地熱水的開發(fā)利用及存在問題研究[J].地下水，2011(03)：67-68.

[2]張杰,程鑫.地熱水開采利用過程中產(chǎn)生的危害與防治措施[J].中國西部科技，2009(14)：21-22.

[3]王曉,趙賓現(xiàn),韓靜.驪山風景區(qū)地熱水資源的開發(fā)與監(jiān)控保護[J].陜西水利 ，2012 (06)：39-40.

[4]田忠文,王允松.丹東地熱水資源的開發(fā)利用[J].東北水利水電 ，2009 (04)：61-63.

[5]田忠文,王允松，王建平.忻州市地下熱水水質(zhì)特征分析及評價[J].山西水利 ，2011 (11)：21-24.