寧強(qiáng)縣胡家壩地區(qū)地?zé)豳Y源特征分析

張 源

（中陜核工業(yè)集團(tuán)公司，西安 710054）

地?zé)崮苁蔷G色低碳的可再生能源，儲量大、分布廣、清潔環(huán)保[1]。國家能源局等部門要求創(chuàng)新地?zé)崮荛_發(fā)利用模式，積極培育地?zé)崮苁袌?，全面促進(jìn)地?zé)豳Y源調(diào)查評價與開發(fā)利用，以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、改善環(huán)境質(zhì)量、增加就業(yè)機(jī)會，助力精準(zhǔn)扶貧[2-3]。中山核工業(yè)集團(tuán)二一四大隊有限公司依據(jù)陜西省地?zé)豳Y源開發(fā)利用規(guī)劃，對胡家壩地區(qū)地?zé)豳Y源科學(xué)部署了調(diào)查工作，查明了地?zé)嵋靥卣?，建議了驗證井位。本文從調(diào)查結(jié)果特征、布設(shè)探采結(jié)合井位角度進(jìn)行分析。

1 自然地理

胡家壩位于寧強(qiáng)縣城30°方位，調(diào)查區(qū)范圍東經(jīng)106°25′15″～106°28′43″，北緯32°56′45″～32°59′22″，京昆高速公路、寧黃公路穿境而過，交通便利。

圖1 調(diào)查區(qū)地形地貌三維模型

區(qū)域地處秦嶺和大巴山兩大山系的交匯地帶，地形多呈“V”形構(gòu)造。調(diào)查區(qū)境內(nèi)東南高，西北低，中部有山隆起，有谷地、中低山等典型地貌類型[4]。屬暖溫帶山地濕潤季風(fēng)氣候，降雨量充沛，年最高降水量達(dá)1812 mm。空氣濕潤，年平均氣溫13℃，極端低溫-10.3℃，極端高溫36.2℃[5]。區(qū)內(nèi)主要河流玉帶河大致從西南流向東北，河道多彎曲。熱水潭出水口與河岸直距28 m。

2 區(qū)域地質(zhì)背景

調(diào)查區(qū)位于寧強(qiáng)褶皺束（Ⅲ11），北以寬川鋪斷裂與陽平關(guān)褶皺束（Ⅱ62）分界，在龍門—大巴臺緣隆褶帶西部。陽平關(guān)—勉縣斷裂以北為中、上元古界碧口群，以南出露薊縣系、青白口系、南華系、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系及第四系等[6]?？傮w為一復(fù)向斜，核部為較新的志留系，兩翼為奧陶系、寒武系，呈線狀，走向60°～70°。次級褶皺發(fā)育[7]。北部少量出露綠色變玄武巖、灰紫色石英角斑巖。

3 地?zé)岬刭|(zhì)條件

3.1 地?zé)釁^(qū)邊界條件

表1 調(diào)查區(qū)主要巖性及儲熱層劃分

3.1.1 基底巖性

區(qū)域地?zé)釤嵩椿字饕獮樵沤缢E縣系火地埡群上兩組（Ptsh）及青白口系鐵船山組（Qnt），二者都屬元古界中酸性火山巖夾變基性火山沉積巖系。上兩組（Ptsh）為一套中元古界活動陸緣裂谷盆地環(huán)境碳酸鹽巖-碎屑巖-火山巖沉積建造，主要巖性為灰色千枚狀黑云石英片巖夾灰色黑云斜長變粒巖等，視電阻率值一般大于200 Ω·m；青白口系鐵船山組（Qnt）主要為爆發(fā)-溢流相火山碎屑-熔巖，為火山活動間歇期形成的變質(zhì)細(xì)粒碎屑巖夾火山巖，在調(diào)查區(qū)北部有少量出露，巖性為綠色變玄武巖、灰紫色石英角斑巖，視電阻率值一般大于200Ω·m[8]。

3.1.2 控制構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)物探資料分析，F(xiàn)2汪家壩—黃家溝逆斷裂，上盤層次簡單，覆蓋層薄，下盤覆蓋層層次多、厚度大，斷距比較大，與次級斷裂—F2-1胡家壩斷層相交于相家山老溪溝處，有構(gòu)造角礫巖、碎裂巖出露，斷層邊部燈影組白云巖比較破碎，為降水提供了補給下滲通道，共同控制調(diào)查區(qū)地?zé)岜辈窟吔纭?/p>

南側(cè)有走向多變的F3桃樹坪—馬家山斷裂，形成于燕山期，規(guī)模較大。在區(qū)域走從向北東轉(zhuǎn)至北東東，傾向北，傾角大、切割深，斷距大，斷裂以北為裂隙、溶洞發(fā)育的白云巖，為大氣降水下滲補給提供了較好的通道，它是調(diào)查區(qū)內(nèi)地?zé)岬哪喜窟吔鏪9]。F4斷裂縱深大，形成深部熱能向上傳導(dǎo)、運輸通道，同時為玉帶河河水下滲補給通道。

區(qū)內(nèi)玉帶河蜿蜒盤桓于F2、F3兩條斷裂之中。加之區(qū)域位于揚子準(zhǔn)地臺北緣和秦嶺褶皺帶南緣兩大地質(zhì)構(gòu)造單元的交接部位，F(xiàn)2、F3兩條斷裂構(gòu)造之間發(fā)育有多條次級斷裂，形成了錯綜復(fù)雜的構(gòu)造格局，這些斷裂活動使巖層遭受切割、擠壓或拉張，發(fā)育了大量裂隙，形成了較大規(guī)模的破碎帶，增大了地下水運移、儲集空間，溝通深部熱源向上運移的通道[10]。

3.2 熱儲特征及其埋藏條件

區(qū)域熱儲主要是震旦系燈影組的白云巖。結(jié)構(gòu)較完整，控?zé)釘嗔选?dǎo)熱斷裂、熱儲、熱蓋齊全，熱源供給主要為地層深處熱傳導(dǎo)，另外推測在控?zé)釘嗔选?dǎo)熱斷裂破碎帶存在對流熱傳導(dǎo)[11]。

燈影組：橫向上巖性基本穩(wěn)定，但巖石厚度由西向東明顯變薄。燈影組上下段以微晶-細(xì)晶白云巖為主，夾極少量碎屑巖，屬海陸交互相-碳酸鹽臺地相沉積[12]。該地層巖性較穩(wěn)定，主體為一套變質(zhì)含石墨碳酸鹽巖、高鎂碳酸鹽巖夾少量碎屑巖建造。

3.3 熱蓋特征及其埋藏條件

調(diào)查區(qū)蓋層主要為寒武系、奧陶系、志留系結(jié)構(gòu)致密的巖組，橫向巖性穩(wěn)定，以顏色較深的含炭質(zhì)泥頁巖、粉砂質(zhì)泥巖和粉砂巖為主，厚度變化較大，20～1000 m，視電阻率值一般200Ω·m[13]?？偤穸容^大，它屬于隔水隔熱保溫層，保溫性能較好。

4 地?zé)崴a徑排條件

4.1 補給

調(diào)查區(qū)內(nèi)形成地下熱水補給源主要有三：一是來自震旦系、寒武系、奧陶系、志留系的裂隙水，水量較小；二是來自較充沛的大氣降水形成地表水及玉帶河豐富的水量，通過區(qū)內(nèi)斷裂破碎帶向深部滲漏、運移，在地下一定深度被深部地溫?zé)崃吭鰷匦纬傻叵聼崴?；三是震旦系灰白色白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r內(nèi)巖溶地下水，通過錯綜復(fù)雜的巖溶裂隙，溝通形成區(qū)域地?zé)岬难a給。

4.2 徑流

地下水徑流主要受地形地貌及地質(zhì)條件控制，F(xiàn)3桃樹坪—馬家山斷裂以北，巖溶水和基巖裂隙水基本沿巖層和地層傾斜方向自南向北匯入河谷，接受玉帶河河道滲漏補給之后，同第四系沖洪積孔隙水相同，在區(qū)內(nèi)，大致順地勢由西南流向東北，水力坡度較為平緩[14]。

4.3 排泄

依循地形，大致沿玉帶河沿岸溢出地表，在黃家灣和楊寺廟與許家壩交匯處自流成泉。

5 地?zé)釡囟?/h2>

由于區(qū)域熱水在其達(dá)到取樣點熱水潭時沒有沸騰，選用式（1）進(jìn)行計算：

式中，t為熱儲溫度，℃；c1為熱水中溶解的H4SiO4形式的SiO2含量，mg/L。

計算可得，熱儲溫度為63.44℃。熱水潭恒溫28.5℃左右，以地?zé)釡囟忍荻?℃/100 m推算，根據(jù)物探解疑結(jié)果，推測鉆進(jìn)1100 m處為熱儲層，溫度為62℃左右。算法選擇合適可行。

地?zé)崴谙蛏线\移過程中進(jìn)入第四系松散層后，熱量通過空隙逸散，加之與溫度比較低的松散沉積物孔隙水混合，導(dǎo)致熱異常出露泉點溫度較低，如圖2所示。

圖2 地?zé)岢雎短師崴赌昶骄鶞囟?/p>

6 地?zé)崴瘜W(xué)特征

通過對熱水潭水樣采集分析，調(diào)查區(qū)地?zé)崴嗜鯄A性，pH值為7.44，為中性水；永久硬度為24.9 mg/L，總硬度為280 mg/L，屬中硬水（150 mg/L＜總硬度＜300 mg/L）；TDS為0.304 g/L，礦化度為460 mg/L，按礦化度的大小屬于淡水（礦化度＜1 g/L）；水成分陰離子以HCO3-為主，陽離子以Ca2+、Mg2+為主，水化學(xué)類型為HCO3---Ca2+·Mg2+型水；氡5.20 Bq/L，為無放射性水；菌總數(shù)660 CFU/mL。

對照理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)有醫(yī)療價值的元素是重碳酸鈣、重碳酸鎂和偏硅酸，對應(yīng)療效如下：重碳酸鈣主要可以鎮(zhèn)驚安神、清熱祛清祛痰、去濕明目、解毒生肌、通血活脈，同時對過敏性疾病、慢性皮膚病、蕁麻疹有很好的療效；重碳酸鎂對心血管和消化道有保健作用；偏硅酸主要用于補心血、安神鎮(zhèn)驚、降心火、清熱解煩、生肌厚腸胃，同時對心血管、骨骼有保健作用。

7 與附近相似類型溫泉對比分析

7.1 周邊地?zé)豳Y源開發(fā)利用現(xiàn)狀

據(jù)初步調(diào)查，秦巴山區(qū)已發(fā)現(xiàn)熱礦泉有10處，其中水溫在30℃以上的有5處，水溫最高者達(dá)到59℃。熱礦泉流量在0.1 L/s的有8處，其中流量最大者達(dá)到35.5 L/s。此外，資料證明在熱礦泉附近施工的地?zé)峥碧娇?，單孔出水量要比就近溫泉流量大至?倍。綜合分析表明，秦巴山區(qū)的熱礦泉都有擴(kuò)大或者開采的前景。

7.2 周邊地?zé)豳Y源開發(fā)利用現(xiàn)狀

距離工作區(qū)距離近的有郭家灣溫泉。郭家灣溫泉分布于勉縣溫泉鎮(zhèn)郭家灣村，地處漢江支流漾家河一級階地上，南側(cè)主要為震旦系硅質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r和頁巖。山前發(fā)育有東西向的斷裂。溫泉出露處有北東向和近南北向的隱伏斷裂通過，溫泉沿三組斷裂交匯部位通過第四系砂礫層溢出地表。溫泉的儲熱含水層埋深于66.5～69.5 m的震旦系硅質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r，溫泉水為巖溶裂隙水。其東側(cè)近南北走向的隱伏斷裂具有隔水、隔熱性質(zhì)，是熱水的隔水邊界。郭家灣溫泉水溫43～45℃，自流量2.7 L/s。二氧化硅含量28～66 mg/L，熱礦水氟離子含量4 mg/L，礦化度0.46 g/L，pH值6.9～7.3，水化學(xué)類型為重碳酸、硫酸-鈣鎂型水。

通過與臨近的勉縣郭家灣溫泉地?zé)岬刭|(zhì)條件比較可知，調(diào)查區(qū)作為熱源層的火山巖類基底埋深比郭家灣溫泉深，不利于地?zé)嵯蛏线\移。但地?zé)嵋簿哂休^好的蓋層條件、地下水補給條件、導(dǎo)熱斷裂構(gòu)造。

8 結(jié)論

調(diào)查區(qū)地?zé)豳Y源為沉積盆地型低溫地?zé)犷愋?，主要靠地層熱傳?dǎo)增溫；主要接受震旦系白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r巖溶裂隙水通過錯綜復(fù)雜的斷裂溝通補給。區(qū)域熱儲結(jié)構(gòu)完整，控?zé)釘嗔?、?dǎo)熱斷裂、熱儲、熱蓋齊全。但作為熱源層的火山巖類基底埋深較大，不太利于地?zé)嵯蛏线\移。

調(diào)查區(qū)熱水資源流量、熱儲溫度、成井深度和水質(zhì)等項綜合分析均適宜開采，其可用于理療、洗浴、灌溉、養(yǎng)殖等。如能成功開發(fā)利用地?zé)豳Y源，就可以推動寧強(qiáng)胡家壩當(dāng)?shù)芈糜伍_發(fā)事業(yè)和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。調(diào)查區(qū)沒有地?zé)岢删壤梃b，加之區(qū)域內(nèi)缺乏地質(zhì)勘查工作中的揭露工程，開發(fā)地?zé)豳Y源具有很大的探索性。開發(fā)利用之前，應(yīng)先進(jìn)行更加詳實的可行性勘查工作，計算地?zé)崃黧w可開采量，確定合理開采的井孔布設(shè)依據(jù)及明確的設(shè)計參數(shù)。