新泉地?zé)釁^(qū)地質(zhì)條件及熱儲(chǔ)特征分析

賈 健

（福建省閩西地質(zhì)大隊(duì)，福建三明365001）

地?zé)崾且环N可再生清潔衛(wèi)生的能源，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、發(fā)電、養(yǎng)殖、休閑、娛樂(lè)的行業(yè)。連城縣新泉盆地溫泉呈泉群形式出露，主泉眼流量約11.5L/s，地表出露水溫59℃，目前已施工鉆孔中最高水溫達(dá)70.8℃。當(dāng)?shù)卮迕裨缇蛧龀鼗蚴┕ゃ@孔，小規(guī)模開(kāi)采地下熱水，供百姓沐浴、休閑、養(yǎng)殖用。近幾年，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源危機(jī)矛盾的日益顯著，在國(guó)家對(duì)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用的大力支持下，對(duì)連城新泉地?zé)岙惓^(qū)地質(zhì)條件以及熱儲(chǔ)特征進(jìn)行了研究分析，對(duì)該地地?zé)豳Y源的合理開(kāi)發(fā)利用及規(guī)劃發(fā)展，具有十分積極的促進(jìn)作用和意義。

1 新泉地?zé)釁^(qū)的地理特征與開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀分析

1.1 地?zé)釁^(qū)地理位置特征

新泉溫泉地?zé)釁^(qū)位于福建連城縣以南方向、直距約40km新泉鎮(zhèn)朋口河兩岸的一級(jí)階地上，主要位于新泉鎮(zhèn)崗頭、北村和西村轄區(qū)以?xún)?nèi)，周?chē)卸鄺l高速、國(guó)道以及鐵路干線(xiàn)在此穿越、交匯，整個(gè)地區(qū)呈現(xiàn)人口稠密、交通方便的地理區(qū)位特征。此外，新泉鎮(zhèn)屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，氣候特點(diǎn)表現(xiàn)為溫暖濕潤(rùn)，雨量充沛，年平均降雨量約為1700mm，氣溫維持在19.4℃左右，以侵蝕丘陵和盆地相間地貌類(lèi)型為主，中間為河谷盆地，四周為丘陵山區(qū)，其中最高點(diǎn)海拔約為477.5m，高差197.5m。整個(gè)區(qū)域的東南部、東部為沉積巖區(qū)，山脊多呈波狀起伏，山頂多為圓狀、圓錐狀，溝谷不發(fā)育，西北部、西部花崗巖區(qū)，中部新泉盆地，地勢(shì)平坦，為稻田及居民區(qū)。該區(qū)域的河流分布于中南部，朋口河與廟前河在盆地南東側(cè)交匯處即為地?zé)岙惓^(qū)的出露區(qū)。

1.2 地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

新泉地?zé)岙惓^(qū)自冒區(qū)為泉群形式出露于河漫灘上，從砂礫石中呈股狀涌出，出露范圍近100m2，有10多個(gè)泉眼，水中見(jiàn)強(qiáng)烈冒泡和翻砂現(xiàn)象。結(jié)合新泉地?zé)岙惓^(qū)的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀來(lái)看，當(dāng)前出露并已開(kāi)發(fā)利用的天然溫泉共有3處，均以當(dāng)?shù)鼐用裆睢⑿蓍e、養(yǎng)殖以及醫(yī)療等應(yīng)用為主，其中，以當(dāng)?shù)芈糜伍_(kāi)發(fā)建設(shè)的五星級(jí)溫泉度假村對(duì)溫泉資源的開(kāi)發(fā)利用規(guī)模最為顯著。

2 新泉地?zé)釁^(qū)的地?zé)岬刭|(zhì)條件與熱儲(chǔ)特征分析

2.1 地?zé)釁^(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件

新泉地?zé)岙惓^(qū)主要分布于該地區(qū)的中央盆地內(nèi)，地?zé)豳Y源賦存于構(gòu)造破碎帶中，在構(gòu)造交匯區(qū)域溫度較高，范圍面積約為531910m2，地表大致呈不規(guī)則橢圓狀，長(zhǎng)軸沿F1斷裂帶展布，長(zhǎng)約1500m，寬200～500m，基底大部分為華里西—印支期二長(zhǎng)花崗巖，局部地段為二疊系棲霞組含燧石灰?guī)r或坂頭組含礫粉砂巖。

現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，新泉溫泉為泉群出露，分布于朋口河及其支流河漫灘上，自冒區(qū)約百余平方米，其中，第一處溫泉自涌量約11.5L/s，地表出露水溫59.1℃，該處的所有自冒泉點(diǎn)均被開(kāi)發(fā)利用；第二處溫泉的水溫為32℃，流量0.5L/s，該處溫泉現(xiàn)無(wú)自涌現(xiàn)象；第三處溫泉的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示水溫高于50℃，當(dāng)前未發(fā)現(xiàn)自涌現(xiàn)象。經(jīng)對(duì)該地?zé)釁^(qū)溫泉水溫檢測(cè)及綜合分析認(rèn)為，該地?zé)釁^(qū)溫泉屬于低溫地?zé)豳Y源的熱水類(lèi)型。

2.2 地?zé)釁^(qū)熱儲(chǔ)特征分析

2.2.1 地?zé)釁^(qū)熱儲(chǔ)分布類(lèi)型

根據(jù)上述內(nèi)容可知，新泉地下熱水屬低溫地?zé)豳Y源熱水類(lèi)型，而其熱儲(chǔ)模型分2種，即Ⅱ-2型與Ⅱ-3型。其中，Ⅱ-2型熱儲(chǔ)呈帶狀，其分布變化受構(gòu)造斷裂控制；而Ⅱ-3型為層狀與帶狀復(fù)合型熱儲(chǔ)。新泉地?zé)釁^(qū)2種熱儲(chǔ)模型的分布特征如圖1所示。

圖1 新泉地?zé)釁^(qū)2種熱儲(chǔ)模型的分布特征示意圖

根據(jù)圖1可以看出，Ⅱ-2型帶狀熱儲(chǔ)分布中，其蓋層常由第四系不透水或弱透水殘坡積層、弱透水層的基巖覆蓋在熱儲(chǔ)層之上，大氣降水通過(guò)該層裂隙孔隙入滲補(bǔ)給熱儲(chǔ)層，為熱儲(chǔ)層提供充足熱流體量，斷裂在地表揭露區(qū)在下伏基巖裂隙承壓水作用下，常以上升泉或泉群型式出露。而這類(lèi)熱儲(chǔ)分布的熱儲(chǔ)層，其在蓋層下部構(gòu)造破碎帶及影響帶基巖，常以對(duì)流傳熱為主，平面上呈條帶狀延伸，滲透性構(gòu)造破碎帶及影響帶基巖裂隙的有效空隙作構(gòu)造成熱儲(chǔ)層，是地下熱水的主要流通區(qū)及賦存區(qū)，熱儲(chǔ)的寬度隨構(gòu)造破碎帶及影響帶的寬度而定，厚度一般較大，熱儲(chǔ)層延伸長(zhǎng)度受斷裂構(gòu)造帶控制。熱源分布在熱儲(chǔ)層下部，其埋深均較深，深部熱源為上涌的巖漿加熱圍巖或形成熱流體，或放射性物質(zhì)衰變產(chǎn)生熱能，形成高壓熱蒸氣通過(guò)深部構(gòu)造裂隙向上運(yùn)移或通過(guò)圍巖熱傳導(dǎo)給熱儲(chǔ)層構(gòu)造破碎帶及影響帶。

Ⅱ-3型層狀與帶狀復(fù)合型熱儲(chǔ)分布中，蓋層由第四系不透水、弱透水層沖洪積層、殘坡積層，以及弱透水層基巖組成，大氣降水通過(guò)蓋層入滲補(bǔ)給熱儲(chǔ)層，在蓋層薄層處被地表水沖刷后，揭露到層狀熱儲(chǔ)層頂板形成上升泉或泉群。巖溶層狀熱儲(chǔ)層中，上部有不透水、弱透水層第四系蓋層及弱透水層沉積巖覆蓋在巖溶層上，灰?guī)r區(qū)巖溶發(fā)育，溶蝕孔洞及裂隙連通性好，在下部帶狀熱儲(chǔ)層傳導(dǎo)熱給巖溶區(qū)，在平面形成大面積地?zé)岙惓^(qū)。該熱儲(chǔ)分布類(lèi)型中，帶狀熱儲(chǔ)層主要在層狀熱儲(chǔ)層下部構(gòu)造破碎帶及基巖影響帶，以對(duì)流傳熱為主，形成條帶狀延伸，是地下熱水的流通區(qū)及賦存區(qū)，同時(shí)是層狀熱儲(chǔ)層的熱傳導(dǎo)通道。熱源分布在熱儲(chǔ)層下部，其埋深均較深，深部熱源為上涌的巖漿加熱圍巖或形成熱流體，或放射性物質(zhì)衰變產(chǎn)生熱能，形成高壓熱蒸氣通過(guò)深部構(gòu)造裂隙向上運(yùn)移或通過(guò)圍巖熱傳導(dǎo)給熱儲(chǔ)層構(gòu)造破碎帶及影響帶。

2.2.2 地?zé)釁^(qū)的地?zé)崃黧w流場(chǎng)及地溫場(chǎng)特征分析

新泉地?zé)釁^(qū)的地下熱水主要賦存于華里西—印支期二長(zhǎng)花崗巖及二疊系棲霞組含燧石灰?guī)r中，以帶狀基巖裂隙承壓水和碳酸鹽裂隙溶洞水為主。

對(duì)新泉地?zé)釁^(qū)地?zé)崃黧w的流場(chǎng)變化進(jìn)行了鉆孔監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖2所示，結(jié)果分析顯示，該孔熱水為碳酸鹽裂隙溶洞水，水位隨季節(jié)變化較小，水位變化幅度最大0.67m，孔口水溫基本無(wú)變化，變化最大幅度在0.4℃。同時(shí)，對(duì)地?zé)釁^(qū)溫泉自涌泉/井的自涌量變化監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，自涌生產(chǎn)井自涌量一年四季變化不大，各抽水井之間基本無(wú)影響。

圖2 新泉地?zé)釁^(qū)地?zé)崃黧w流場(chǎng)變化規(guī)律

新泉地?zé)釁^(qū)表層地溫場(chǎng)變化特征的監(jiān)測(cè)分析結(jié)果如圖3所示，由圖3可知，在整個(gè)條帶狀的熱儲(chǔ)分布變化中，以熱儲(chǔ)分布的中部鉆孔測(cè)溫中高溫分布與變化最為明顯，以此為中心，距離越遠(yuǎn)溫度降低變化越明顯，并且整個(gè)熱儲(chǔ)分布的東部方向上，溫度降低的梯度變化相對(duì)緩慢；此外，在地?zé)釁^(qū)的熱儲(chǔ)縱向分布上，監(jiān)測(cè)顯示蓋層的地溫梯度為7.1℃/100m，熱儲(chǔ)區(qū)地溫梯度12℃～22℃/100m，平均為15.8℃/100m，熱儲(chǔ)分布的中部鉆孔測(cè)溫顯示地溫梯度為5.0℃/100m。選用無(wú)蒸汽損失的SiO2溫標(biāo)計(jì)算，其地?zé)岙惓^(qū)熱儲(chǔ)溫度為118.1℃。綜合各項(xiàng)監(jiān)測(cè)分析結(jié)果可知，新泉地?zé)釁^(qū)表層（1m測(cè)溫）地溫場(chǎng)變化以自冒泉為中心，沿?cái)嗔褞醿?chǔ)分布走向共存在3處異常高溫分布點(diǎn)，其中以地?zé)釁^(qū)熱儲(chǔ)分布帶的中部監(jiān)測(cè)孔高溫異常變化最為明顯，整體為線(xiàn)形狀呈長(zhǎng)條狀“茄”型，沿北東28°左右方向展布，長(zhǎng)約700m，寬90～180m不等，范圍面積約為253620m2；而淺層（20m測(cè)溫）地溫場(chǎng)變化則存在2個(gè)高溫變化中心，使其整體溫場(chǎng)分布在外形上呈不規(guī)則橢圓形，長(zhǎng)軸走向與F1隱伏斷層走向一致，短軸方向邊界基本為F1斷層寬度邊界，其中，長(zhǎng)軸長(zhǎng)約1500m，短軸長(zhǎng)200～500m，范圍面積約為531910m2。

3 新泉地?zé)釁^(qū)的地?zé)豳Y源成因及開(kāi)發(fā)利用價(jià)值分析

新泉地?zé)釁^(qū)的地下熱水資源形成，主要由大氣降水經(jīng)深部滲透循環(huán)，通過(guò)導(dǎo)水構(gòu)造裂隙流至地表形成。由于該地?zé)釁^(qū)的地?zé)豳Y源中，水的交替、循環(huán)作用較為強(qiáng)烈，因此，其地下熱水資源的化學(xué)作用主要為溶濾形式，并且其中包含的化學(xué)成分主要來(lái)源于循環(huán)途徑中巖石的性質(zhì)和成分。地?zé)釁^(qū)地下熱水資源的水質(zhì)檢測(cè)分析表明，該地?zé)釁^(qū)的地下熱水中，陽(yáng)離子以Na+為主，陰離子以HCO3-為主，水質(zhì)類(lèi)型為HCO3--Na型，其中氟離子含量3.05～6.53mg/L；SiO2含量為64.76～77.78mg/L。根據(jù)水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合地下熱礦水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，該地?zé)釁^(qū)的地下熱水中氟離子以及偏硅酸化學(xué)成分含量均達(dá)到理療溫泉礦水的濃度標(biāo)準(zhǔn)，因此，可以將該地?zé)釁^(qū)的地下熱水稱(chēng)為“硅水”或者是“氟水”，這類(lèi)熱礦水又屬于優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療熱礦水，但是從生活飲用水與農(nóng)業(yè)灌溉用水的標(biāo)準(zhǔn)上分析，其存在著一定的成分超標(biāo)問(wèn)題，因此，該地?zé)釁^(qū)地下熱水適宜作為理療、洗浴、采暖、溫室用水。從農(nóng)業(yè)灌溉用水、漁業(yè)養(yǎng)殖用水標(biāo)準(zhǔn)上，對(duì)于僅有個(gè)別指標(biāo)少量超標(biāo)的地下熱礦水資源，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理后完全可以作為農(nóng)業(yè)灌溉及漁業(yè)養(yǎng)殖用水；而從生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)上講，不適宜作為生活飲用水。此外，該地?zé)釁^(qū)地下熱水資源雖然屬于非腐蝕性水類(lèi)型，但是其中包含Cl-、SO42-、CO32-、游離CO2和H2S等化學(xué)成份，對(duì)金屬有一定的腐蝕作用，所以進(jìn)行地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用的工程材料最好采用不銹鋼管，以避免生銹而降低使用功能。

對(duì)該地?zé)釁^(qū)地下熱水主要化學(xué)成分輻射面積范圍監(jiān)測(cè)中顯示，在相應(yīng)的基線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)型下，SiO2與F離子的覆蓋面積分別達(dá)到96160㎡和95360m2，并且呈次橢圓狀分布，以近南北方向?yàn)殚L(zhǎng)軸分布，此外，研究監(jiān)測(cè)還顯示，該地?zé)釁^(qū)的地下熱水中化學(xué)組分動(dòng)態(tài)變化幅度相對(duì)較小，呈較穩(wěn)定的變化狀態(tài)。

從該地區(qū)的區(qū)域地質(zhì)條件、地?zé)豳Y源分布和賦存特征、地?zé)釁^(qū)地球化學(xué)特征等方面進(jìn)行綜合分析，可以看出由于該地區(qū)的巖漿活動(dòng)頻繁，熱源主要來(lái)自深部巖漿余熱和花崗巖體中放射性元素衰變，而盆地邊緣山區(qū)大氣降水沿F2、F3斷層破碎帶入滲，循環(huán)至F1斷層交匯處時(shí)，由于F1為壓扭性斷層，循環(huán)途徑所阻，地下水經(jīng)深部熱源加熱后，從F1斷層破碎帶上升出露，形成上升泉，這也是新泉地?zé)釁^(qū)及地下熱水資源富集的主要原因。

4 結(jié)語(yǔ)

在前人研究的基礎(chǔ)上，本文分析了新泉地?zé)釁^(qū)的地理特征與開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀，探討了新泉地?zé)釁^(qū)的地?zé)岬刭|(zhì)條件與熱儲(chǔ)特征，提出了新泉地?zé)釁^(qū)的地?zé)豳Y源成因及開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。通過(guò)以上分析，可得出如下結(jié)論：

（1）新泉地下熱水屬低溫地?zé)豳Y源熱水類(lèi)型，而其熱儲(chǔ)模型分Ⅱ-2型與Ⅱ-3型；

（2）新泉地?zé)釁^(qū)地?zé)崃黧w為碳酸鹽裂隙溶洞水，水位隨季節(jié)變化較??；以自冒泉為中心沿?cái)嗔褞醿?chǔ)分布走向，表層（1m測(cè)溫）地溫場(chǎng)變化存在3處異常高溫分布點(diǎn)，淺層（20m測(cè)溫）地溫場(chǎng)變化存在2處異常高溫分布點(diǎn)；

（3）該地?zé)釁^(qū)地下熱水適宜作為理療、洗浴、采暖、溫室用水，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理后完全可以作為農(nóng)業(yè)灌溉及漁業(yè)養(yǎng)殖用水，不適宜作為生活飲用水；地?zé)崴畬?duì)金屬有一定的腐蝕作用，在工程建設(shè)中應(yīng)予以注意。

總之，新泉地?zé)釁^(qū)不僅具有獨(dú)特的自然地理和經(jīng)濟(jì)區(qū)域地位優(yōu)勢(shì)，并且地?zé)釁^(qū)地?zé)豳Y源具有埋藏較淺、低溫地?zé)豳Y源類(lèi)型以及中型開(kāi)發(fā)利用面積范圍等特征，都決定了其具有較高的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值效益，通過(guò)對(duì)新泉地?zé)釁^(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件及熱儲(chǔ)特征的分析，能夠?yàn)槠溟_(kāi)發(fā)利用提供一定的意見(jiàn)參考和支持，具有積極作用和意義。

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