海南樂東龍沐灣地?zé)崽锏刭|(zhì)及水化學(xué)特征分析

王曉林，曾維特,2，楊永鵬，張航飛，吳多譽

（1.海南省地質(zhì)調(diào)查院，海南海口570206；2.海南省地質(zhì)局，海南海口570206；3.海南地質(zhì)綜合勘察設(shè)計院，海南?？?70206）

地?zé)嶙鳛橐环N綠色新興可再生能源受到了社會的廣泛關(guān)注。與煤、石油、天然氣等化學(xué)燃料相比，地?zé)崮茉淳哂辛畠r、清潔、分布廣、易于開采以及可再生等優(yōu)點[1]。通過大量野外勘查工作，查明龍沐灣地?zé)崽镂挥跇窎|縣的九所-鶯歌海新近系盆地中，新近系厚度一般為90～200m左右，盆地基底為中生代花崗巖[2]。結(jié)合本次地?zé)岬刭|(zhì)勘查、地球物理勘探、地?zé)徙@探、降壓試驗和巖礦測試等工作，本文對龍沐灣地?zé)崽锏牡刭|(zhì)特征進行了研究分析，為今后該地區(qū)的地下熱水開發(fā)利用提供了地質(zhì)方面的依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

1.1 地層

龍沐灣地?zé)崽锏貙佑衫现列掠校盒陆o佛羅組、望樓港組，第四紀秀英組、北海組、八所組、煙墩組及第四紀河流相堆積層。

1.2 構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料[3]，該區(qū)域內(nèi)主要斷裂有尖峰—吊羅斷裂帶和九所—陵水?dāng)嗔褞А?/p>

（1）尖峰—吊羅斷裂帶（圖1）區(qū)域上橫貫樂東、通什、保亭、陵水和萬寧等縣市，長約190km。主要由感城-萬寧斷裂帶和尖峰-吊羅斷裂帶等一系列東西向斷裂帶組成。該構(gòu)造帶分布有印支期和燕山期一系列花崗巖體，組成東西向花崗巖穹隆構(gòu)造帶，在構(gòu)造帶的展布范圍內(nèi)各種壓性和壓扭性構(gòu)造十分發(fā)育，顯示出壓性或壓扭性特征。

（2）九所—陵水?dāng)嗔褞В▓D1）橫貫樂東、三亞和陵水等縣市，長100km，由九所—陵水?dāng)嗔褞?、崖城—藤橋斷裂帶等組成。沿構(gòu)造帶分布有燕山期一系列花崗巖體和同安嶺、牛臘嶺等火山巖，形成一條東西向花崗巖穹隆構(gòu)造和火山巖帶。根據(jù)現(xiàn)有資料分析，該構(gòu)造帶可能形成于燕山期，至喜馬拉雅期活動仍然強烈，沿該構(gòu)造帶地區(qū)地震時有發(fā)生，熱礦泉遍布，海蝕地貌發(fā)育。

以上構(gòu)造控制本區(qū)的沉積構(gòu)造和巖漿活動，對龍沐灣地?zé)崽锏男纬捎兄匾目刂谱饔谩?/p>

1.3 巖漿巖

研究區(qū)均呈隱伏分布，為印支期侵入巖，屬于區(qū)內(nèi)基底巖體，頂部與上覆佛羅組呈不整合接觸，頂板埋深由北向南逐漸變深。巖性為粗粒、中粗粒或細粒斑狀黑云母正長花崗巖，局部夾花崗閃長巖巖脈，主要礦物成分為石英、長石、黑云母等，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石風(fēng)化裂隙較發(fā)育。印支期巖漿侵入活動，為該區(qū)熱量的傳遞和運移提供了便利條件，是該區(qū)地?zé)嵝纬傻闹饕蛩亍?/p>

2 地?zé)崽?/h2>

龍沐灣地?zé)崽镅匚骱０冻练e盆地呈半月形帶狀展布，面積約12km2，受地質(zhì)構(gòu)造控制，兼具層狀熱儲和帶狀熱儲特征，屬對流型地?zé)崽?。具有巖性厚度穩(wěn)定、熱儲巖性相對簡單、受斷裂構(gòu)造控?zé)釋?dǎo)熱等特點。

圖1 研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造圖

2.1 熱源與水源

海南島熱泉大多沿構(gòu)造斷裂帶出露于巖漿巖地區(qū)[4]。龍沐灣地?zé)崽镂挥诩夥濉趿_斷裂帶西南與九所—陵水?dāng)嗔褞鞅保瑩?jù)以往地?zé)峥辈楹唾Y料推斷，地?zé)崽锱c尖峰—吊羅斷裂帶、九所—陵水?dāng)嗔褞Ъ按渭壠扑閹в兄苯雨P(guān)系。九所—陵水?dāng)嗔褞呛Ｄ蠉u大地構(gòu)造南北分界的界線，其切割深度更是達到地幔，形成了深部熱源儲存和運移的通道。熱源主要來自于地下水深循環(huán)和巖漿巖余熱。

熱礦水為深循環(huán)基巖裂隙水在研究區(qū)外圍東部尖峰嶺山區(qū)接受大氣降雨的入滲補給，沿構(gòu)造斷裂破碎帶向深部滲流，同時在自然水頭壓力作用下向西運動，地下水在下滲過程中，經(jīng)深循環(huán)和接受圍巖的余熱，水溫逐漸升高，經(jīng)加熱的地下水不斷溶解圍巖礦物成分，使得水中礦物成分、濃度不斷增加。升溫后水的密度變小體積增大，在水頭差和密度差壓力作用下，經(jīng)次一級構(gòu)造破碎帶向沿海新近系盆地徑流，補給松散層孔隙承壓水。

2.2 熱儲層

根據(jù)含水層巖性特征，龍沐灣地?zé)崽餆醿臃?類：層狀熱儲和帶狀熱儲。據(jù)鉆孔揭露情況，層狀熱儲頂板埋深一般110～214m，厚度11.7～50.7m，巖性為灰色、灰綠色的中粗砂、粘土質(zhì)砂、砂礫質(zhì)粘性土，透水性好，為區(qū)內(nèi)主要層狀熱儲層；帶狀熱儲頂板埋深一般155～302m，由北東向南西埋藏逐漸變深，巖性主要為花崗巖，基巖裂隙各向異性強烈，受此影響，含水段富水性差異大。根據(jù)施工3口地?zé)徙@孔，出水口溫度達32℃～42℃，屬低溫地?zé)豳Y源。

2.3 蓋層

熱儲蓋層是覆蓋在熱儲層之上的新近系望樓港組（N2w）和第四系的粘土、粉質(zhì)粘土。蓋層厚度為115～165m，平均厚度約141m。蓋層厚度大，隔水性好，導(dǎo)熱性差，保溫性能好，是熱儲體的良好蓋層。

3 地?zé)崽锏責(zé)崽卣?/h2>

3.1 電阻率特征

電測深是利用地層巖性電阻率之間的差異性來劃分地層和地質(zhì)構(gòu)造[5]。通過對鉆孔的測井資料分析：

研究區(qū)砂土平均視電阻率一般在50Ω·m以下，破碎花崗巖平均視電阻率一般在200～300Ω·m之間，較完整巖層平均視電阻率高達600Ω·m以上。各種地層的數(shù)值變化范圍都較小，但還是具有一定差異。整體來看，電阻率和顆粒大小有關(guān)，一般顆粒越粗電阻率越大，一般呈現(xiàn)礫質(zhì)粘性土大于砂質(zhì)粘性土。巖石層相對于砂土層、粘土層，電阻率值較高，其電阻率的大小與完整程度有關(guān)，強風(fēng)化時，其視電阻率也會較低。某些相鄰地層粒度、分選、泥質(zhì)含量等差別很小，它們物性差異不大或物性逐漸過渡，在測井曲線上變化不明顯。

3.2 地溫場特征

通過對研究區(qū)內(nèi)3口地?zé)徙@孔進行測井測溫（圖2）工作，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域地溫場具有以下特征：

（1）研究區(qū)的恒溫帶在20～60m之間，恒溫帶溫度在31.1℃～33.2℃，平均溫度為31.8℃。60m以下為增溫帶；

（2）從圖2中可發(fā)現(xiàn)，在350m深度范圍內(nèi)，井溫最高可達到48.7℃（ZK2孔）。ZK1孔、ZK2孔、ZK3孔分別在150m、220m、282m處有明顯增溫，對比鉆孔編錄資料發(fā)現(xiàn)，該位置為松散層與基巖的接觸帶，同時驗證了熱礦水來源于基巖裂隙水的深循環(huán)及接受圍巖余熱，補給新近系盆地承壓水。

（3）通過計算，該地區(qū)平均地溫梯度5.79℃/100m，超過正常地溫梯度值2℃～4℃/100m。

3.3 熱儲溫度

樂東龍沐灣地?zé)崽餆醿β癫販\，且屬于低溫地?zé)豳Y源，選用鉀鎂地?zé)釡貥?biāo)較為適宜[6]。計算公式如下：

式中：t——熱儲溫度，℃；

Mg、K——水中Mg、K的濃度，mg/L。

根據(jù)表1結(jié)果，龍沐灣地?zé)崽餆醿囟仍?1.95℃～73.12℃之間，地?zé)崃黧w化學(xué)組分達到溶解平衡時溫度可高達61℃左右。

圖2 ZK1、ZK2、ZK3測溫曲線圖

4 地?zé)崃黧w水化學(xué)特征

地下熱水的水化學(xué)可以反映地下熱水與圍巖之間的溶解、溶濾作用，還可反映大氣降雨、巖漿活動及含水層補給等影響關(guān)系。通過檢測結(jié)果分析：

（1）龍沐灣地?zé)崽锼瘜W(xué)類型以HCO3-Na·Ca型為主，陰離子主要為HCO3-、Cl-，陽離子主要為Na+、Ca2+。礦化度一般317～657mg/L，pH值一般7.78～8.35，總硬度一般73.5～117mg/L。

（2）地?zé)崃黧w含有多種有助于人體健康的微量元素，如鋅、鋰、鍶等，氟含量為1.3mg/L達到了具有醫(yī)療價值濃度，偏硅酸含量為85.9mg/L達到命名礦水濃度?？蓪⒃摕岬V水綜合命名為重碳酸鈉鈣型硅溫水，具有很好的醫(yī)療價值。

表1 熱儲溫度估算表

5 結(jié)語

（1）樂東龍沐灣地?zé)崽镂挥诩夥?吊羅斷裂帶和九所-陵水?dāng)嗔褞еg，受地質(zhì)構(gòu)造控制，屬于帶狀和層狀、對流兼?zhèn)鲗?dǎo)型地?zé)崽铩?/p>

（2）地?zé)崽餆醿ιw層為第四系和新近系的粘土、粉質(zhì)粘土，熱儲層為新近系的中粗砂和三疊紀花崗巖。熱源與水源主要來自于大氣降雨的入滲補給，進行深循環(huán)和接受圍巖余熱。

（3）通過物探測井發(fā)現(xiàn)，帶狀熱儲溫度明顯高于層狀熱儲。該區(qū)域平均地溫梯度為5.79℃/100m，超過正常地溫梯度值。

（4）地?zé)崃黧w中含有豐富的微量元素，偏硅酸達到命名礦水濃度，具有很高的理療價值。