基于水化學(xué)特征的“奧灰”地?zé)崃黧w水文地球化學(xué)演化機(jī)制研究
——以濟(jì)南東部章寧1地?zé)峋疄槔?/h1>
2019-07-25 08:48:58程洪柱成世才王振濤
山東國土資源 2019年8期
程洪柱，成世才，王振濤
(1.中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南 250014；2.山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，山東 濟(jì)南 250014)
0 引言
濟(jì)南地區(qū)地?zé)豳Y源儲(chǔ)量豐富、水質(zhì)優(yōu)良，開發(fā)利用程度較高[1]，2014年濟(jì)南市被中國礦業(yè)聯(lián)合會(huì)授予“中國溫泉之都”稱號(hào)。地?zé)豳Y源的開發(fā)利用直接減少了利用常規(guī)能源所產(chǎn)生的廢氣、懸浮顆粒物、煤灰渣等的排放量，對于城市治污減霾作用巨大，有利于生態(tài)文明城市的建設(shè)，符合黨中央“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念。
隨著地?zé)豳Y源的開發(fā)利用規(guī)模日益加大，盲目擴(kuò)大地?zé)釡厝_采所產(chǎn)生的環(huán)境問題也隨之而來，該文通過研究地?zé)崴乃瘜W(xué)特征，分析地?zé)崴瘜W(xué)演變機(jī)制，為濟(jì)南東部地區(qū)溫泉的合理開發(fā)利用提供依據(jù)。
1 地?zé)崴x存環(huán)境
區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)層為奧陶紀(jì)馬家溝群，巖性以灰?guī)r、白云巖為主，區(qū)內(nèi)奧灰頂板埋深一般387～1200m，分布規(guī)律由南向北頂板埋深逐漸變大。
章寧1地?zé)峋?，位于?jì)南市章丘區(qū)寧家埠鎮(zhèn)，處于濟(jì)南泉群中的白泉流域內(nèi)，為濟(jì)南東部地?zé)崽锏囊徊糠帧５責(zé)峋o鄰東部地?zé)崽镂鬟吔缥淖鏀嗔?，位于文祖斷裂西?cè)構(gòu)造破碎帶中，熱儲(chǔ)層為奧陶紀(jì)馬家溝群，巖性以灰?guī)r、白云巖為主，地?zé)豳Y源類型為Ⅱ-3型(圖1)。
圖1 工作區(qū)區(qū)域構(gòu)造圖
地?zé)峋删疃?511.1m。地?zé)峋^高于地面23.97m，自流量83.6m3/h，降壓試驗(yàn)最大降深50.74m，涌水量126.8m3/h，井口水溫45.5℃。
2 地?zé)崴乃牡厍蚧瘜W(xué)特征
濟(jì)南東部寧家埠地?zé)崴煞值男纬墒呛橘|(zhì)的化學(xué)成分、水化學(xué)作用、沉積環(huán)境及水循環(huán)等諸多因素共同作用的結(jié)果，地下熱水水化學(xué)特征反映了地下熱水同圍巖之間的溶解與溶濾作用，同時(shí)體現(xiàn)了巖漿活動(dòng)、大氣降水、含水層之間的補(bǔ)給等因素[4-5]。該區(qū)地下熱水水化學(xué)特征如下：
2.1 主要離子
2.2 微量元素
地?zé)崴墟J(15.37～16.48mg/L，平均15.925mg/L)、氟(2.30～2.51mg/L，平均2.405mg/L)達(dá)到命名礦水濃度，可命名為鍶水、氟水；鋰(0.90～2.15mg/L，平均1.525mg/L)達(dá)到了礦水濃度；偏硼酸(1.28～2.51mg/L，平均1.895mg/L)達(dá)到了有醫(yī)療價(jià)值濃度；偏硅酸(19.26～28.74mg/L，平均24.00mg/L)已接近醫(yī)療價(jià)值濃度。
3 地?zé)崴牡厍蚧瘜W(xué)演化
3.1 地?zé)崴乃牡厍蚧瘜W(xué)環(huán)境
地?zé)崴牡厍蚧瘜W(xué)特征反映了地下熱水的水文地球化學(xué)環(huán)境[6]，主要包括含水介質(zhì)的巖性、水動(dòng)力條件、氧化—還原環(huán)境及酸堿度等內(nèi)容，研究區(qū)地下熱水系統(tǒng)含水介質(zhì)為海相沉積的奧陶紀(jì)灰?guī)r、白云巖，在遠(yuǎn)離山前地段，隨著奧陶紀(jì)石灰?guī)r頂板埋藏深度不斷增大，地下水補(bǔ)、徑、排條件逐漸變差，遇弱透水構(gòu)造或受巖漿巖體阻擋，則形成相對封閉的含水系統(tǒng)，經(jīng)深部傳導(dǎo)熱能長期加熱后形成熱儲(chǔ)含水層。地?zé)崴嗜鯄A性，地?zé)崴腡DS為6.6g/L，變質(zhì)系數(shù)γNa/γCl為0.92，這既不同于氧化環(huán)境水交替較強(qiáng)的低TDS(TDS<3g/L)，低變質(zhì)，又不同于還原環(huán)境水交替滯緩區(qū)的高TDS(TDS>10g/L)，高變質(zhì)，這反映了研究區(qū)地下熱水系統(tǒng)為較封閉的弱氧化--還原環(huán)境水交替滯緩區(qū)[7]。
3.2 地?zé)崴瘜W(xué)成分的形成
寧家埠地區(qū)地下熱水化學(xué)成分的形成和演化是含水介質(zhì)的化學(xué)成分、水化學(xué)作用、沉積環(huán)境及水循環(huán)等諸多因素共同作用的結(jié)果。
(1)易溶鹽溶解：易溶鹽溶解是地下熱水水化學(xué)成分形成的主要水化學(xué)作用。海相沉積的奧陶紀(jì)灰?guī)r、白云巖熱儲(chǔ)層含有鹽巖等易溶鹽類，在熱儲(chǔ)溫度作用下，鹽巖等易溶鹽溶解度增大，這是地下熱水中Na+,K+,Cl-,Br-,F-等離子含量較高的原因。
Na(K)Cl(Br-,F-)=Na+(K+)+Cl-(Br-,F-)
根據(jù)濟(jì)南巖體巖石化學(xué)成分及微量元素分析資料(表1)，巖石中部分化學(xué)成分及微量元素含量較灰?guī)r明顯偏高，鉆探驗(yàn)證章寧1地?zé)峋@遇地層中經(jīng)常出現(xiàn)閃長巖侵入體，侵入體中的礦物如輝石、角閃石、黑云母、方柱石等含有大量的F，Sr，HiSO3，Li等微量元素，地下水在深部徑流過程中，由于徑流速度慢，水—巖作用充分，礦物的微量元素受平衡流體的成分、溫壓條件以及自身的晶體化學(xué)結(jié)構(gòu)等復(fù)雜因素影響大量溶于地下水中；同時(shí)，巖溶水與沿文祖斷裂上升的深部熱液混合，導(dǎo)致該處地?zé)崴形⒘吭睾匡@著升高[10]。
黑云母轉(zhuǎn)變?yōu)榫G泥石時(shí)，釋放F-進(jìn)入水中[11]。
[K(Mg·Fe2+)(AlSi3O10)(F·OH)2]→[(Mg·Fe2+)5(Al·Fe3+)2(SiO4O10)(OH)]+2F-
[KMg3(AlSi3O10)(F·OH)2]→K∠1Mg3[AlSi3(O·OH) ∠12]·NH2O+2F-[5]
表1 濟(jì)南巖體巖石化學(xué)成分及微量元素含量
3.3 地下熱水的變質(zhì)及演化
地下水的變質(zhì)是指水化學(xué)成分之間相互反應(yīng)引起離子組合比例變化的過程。強(qiáng)酸根與弱酸根的比例系數(shù)(K)和溶液的離子強(qiáng)度(I)定量表征了水化學(xué)成分變質(zhì)過程。
為查明地?zé)崴瘜W(xué)類型的演化過程，該次工作從補(bǔ)徑排的角度，通過收集徑流區(qū)章桃1地?zé)峋?地?zé)峋?.5km)和補(bǔ)給區(qū)(地?zé)峋?8km)北曹范村巖溶水水質(zhì)分析結(jié)果，主要離子分析結(jié)果見表2。
表2 主要離子分析結(jié)果(mg/L)
圖2 主要離子Schoeller圖
根據(jù)礦化度分析結(jié)果：北曹范(493.35mg/L)→章桃1(5064.44mg/L)→章寧1(6697.91mg/L)，與上述原因吻合。
淮委組織開展的引江濟(jì)淮規(guī)劃水資源論證，科學(xué)分析了跨流域調(diào)水工程與當(dāng)?shù)厮Y源之間的匹配性和協(xié)調(diào)性，提出了規(guī)劃方案調(diào)整和優(yōu)化的意見，進(jìn)一步提高了規(guī)劃編制的科學(xué)性和規(guī)劃實(shí)施的可行性。長江委通過開展?jié)h江干流、烏江干流梯級水電規(guī)劃水資源論證，為梯級水電站選址提出提供了優(yōu)化方案?？缌饔蛘{(diào)水工程規(guī)劃水資源論證是跨流域調(diào)水工程規(guī)劃的重要技術(shù)支撐，可為規(guī)劃的科學(xué)編制提供重要技術(shù)依據(jù)。
圖3 主要離子piper三線圖
圖4 北曹范、章寧1、章桃1主要離子玫瑰花圖對比
從章桃1到沿徑流方向4.5km的章寧1，地下水水化學(xué)類型由SO4·Cl-Na·Ca型轉(zhuǎn)變?yōu)镃l·SO4-Na·Ca型，Cl-含量由814.14mg/L上升為1809.72mg/L，分析原因，氯離子主要來源于沉積巖中巖鹽和其他鈉鹽的溶解以及海相沉積巖中埋藏的海水，其次來自火成巖中一些含氯礦物，以及結(jié)晶格架中有分散狀態(tài)分布的氯的硅酸鹽的風(fēng)化和分解。從章桃1至章寧1，隨著地?zé)崴^續(xù)沿?cái)嗔严蛏畈垦h(huán)，易溶解的氯化物巖類增多，使地?zé)崃黧w中氯離子含量不斷上升；其次章寧1地?zé)峋诓煌疃榷加虚W長巖侵入體，侵入體中的礦物如輝石、角閃石、黑云母、方柱石等含有大量的Cl-，地下水流經(jīng)侵入巖體時(shí)，礦物的氯含量受平衡流體的成分、溫壓條件以及自身的晶體化學(xué)結(jié)構(gòu)等復(fù)雜因素影響大量溶于地下水中，導(dǎo)致章寧1地?zé)崴蠧l-含量顯著升高。
圖5 地?zé)岣拍钅Ｐ蛨D
4 地?zé)崴蔁崮Ｊ教接?/h2>
章寧1地?zé)崽飳贉責(zé)崴偷蜏氐責(zé)崽?。熱?chǔ)層巖性為奧陶紀(jì)馬家溝群灰?guī)r，屬碳酸鹽巖類巖溶裂隙熱儲(chǔ)。
熱儲(chǔ)：巖性為奧陶紀(jì)馬家溝群灰?guī)r，屬碳酸鹽巖類巖溶裂隙熱儲(chǔ)，屬層狀兼帶狀熱儲(chǔ)。該層裂隙、巖溶發(fā)育，富水性中等(章寧1地?zé)峋畄=0.73L/s·m<1.0L/s·m)。鉆孔揭露頂板埋深954.0m，測井解譯熱儲(chǔ)厚度287.90m，溫度45.5℃。
蓋層：奧陶系熱儲(chǔ)上覆有巨厚的第四系、三疊系、二疊系、石炭系，根據(jù)章寧1地?zé)峋@孔柱狀圖，蓋層累計(jì)厚度954.0m。結(jié)構(gòu)較致密，熱導(dǎo)率較低，可視為熱儲(chǔ)保溫蓋層。
通道：文祖斷裂在深部起到導(dǎo)水、導(dǎo)熱作用；地?zé)崃黧w沿巖溶裂隙和斷裂破碎帶對流，溝通了與南部補(bǔ)給區(qū)的水力聯(lián)系，構(gòu)成了賦水空間及導(dǎo)水通道。
熱源：大地?zé)崃鳛榈責(zé)崽锏闹苯訜嵩?，次為放射性元素衰變釋放的熱量。熱傳?dǎo)能力的差異和地溫梯度是形成該地?zé)崽锏闹饕蛩亍?/p>
華北地區(qū)熱流值一般為1.0～2.0HFU[15]，其中，以1.2～1.8HFU頻度最高。根據(jù)濟(jì)南東部鴨旺口地?zé)崽镌敳閳?bào)告，該區(qū)內(nèi)熱流值達(dá)到2.137HFU。章寧1地?zé)峋衣秺W灰前，觀測循環(huán)液(泥漿)溫度36℃，鉆進(jìn)至1097m自流水溫43℃，終孔后物探測井井底溫度46℃。
水源：熱儲(chǔ)含水層以接受奧陶紀(jì)巖溶水的深循環(huán)的側(cè)向徑流補(bǔ)給為主。
5 結(jié)論
(1)濟(jì)南東部章寧1地?zé)峋疅醿?chǔ)層為奧陶紀(jì)馬家溝群，受文祖斷裂構(gòu)造控制的深循環(huán)低溫地?zé)崴?/p>
(2)地?zé)崴瘜W(xué)類型為Cl·SO4-Na·Ca型，地?zé)崴疁?5.5℃，鍶(15.37～16.48mg/L，平均15.925mg/L)、氟(2.30～2.51mg/L，平均2.405mg/L)達(dá)到命名礦水濃度，可命名為溫水、鍶水、氟水。
(4)章寧1地?zé)峋瓹l-含量為1809.72mg/L，較章桃1的Cl-含量814.14mg/L有較大幅度的上升，分析認(rèn)為，該地?zé)峋@遇地層中在不同深度都有閃長巖侵入體，侵入體中的礦物含有大量的Cl元素，礦物的氯含量受平衡流體的成分、溫壓條件以及自身的晶體化學(xué)結(jié)構(gòu)等復(fù)雜因素影響大量溶于地下水中；另一方面，章寧1位于文祖斷裂西側(cè)并在1150m處穿過斷裂，巖溶水與沿文祖斷裂上升的深部熱液混合，導(dǎo)致該處地?zé)崴蠧l-含量含量顯著升高。
(5)綜上，導(dǎo)致補(bǔ)給區(qū)到徑流區(qū)地下水化學(xué)類型發(fā)生變化的主要原因是由地下水對侵入巖體含氯礦物的溶解形成的，流經(jīng)地層中的礦物成分一定程度上決定了地下水的化學(xué)組分；沿深大斷裂上升的深部熱液與地下水的混合是地下水化學(xué)類型轉(zhuǎn)變的次要原因。
(6)沿深大斷裂上升的深部熱液的化學(xué)成分難以獲得，故該次未對其與巖溶水的混合比例進(jìn)行對比分析，混合機(jī)理有待進(jìn)一步研究。
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(1.中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南 250014；2.山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，山東 濟(jì)南 250014)
0 引言
濟(jì)南地區(qū)地?zé)豳Y源儲(chǔ)量豐富、水質(zhì)優(yōu)良，開發(fā)利用程度較高[1]，2014年濟(jì)南市被中國礦業(yè)聯(lián)合會(huì)授予“中國溫泉之都”稱號(hào)。地?zé)豳Y源的開發(fā)利用直接減少了利用常規(guī)能源所產(chǎn)生的廢氣、懸浮顆粒物、煤灰渣等的排放量，對于城市治污減霾作用巨大，有利于生態(tài)文明城市的建設(shè)，符合黨中央“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念。
隨著地?zé)豳Y源的開發(fā)利用規(guī)模日益加大，盲目擴(kuò)大地?zé)釡厝_采所產(chǎn)生的環(huán)境問題也隨之而來，該文通過研究地?zé)崴乃瘜W(xué)特征，分析地?zé)崴瘜W(xué)演變機(jī)制，為濟(jì)南東部地區(qū)溫泉的合理開發(fā)利用提供依據(jù)。
1 地?zé)崴x存環(huán)境
區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)層為奧陶紀(jì)馬家溝群，巖性以灰?guī)r、白云巖為主，區(qū)內(nèi)奧灰頂板埋深一般387～1200m，分布規(guī)律由南向北頂板埋深逐漸變大。
章寧1地?zé)峋?，位于?jì)南市章丘區(qū)寧家埠鎮(zhèn)，處于濟(jì)南泉群中的白泉流域內(nèi)，為濟(jì)南東部地?zé)崽锏囊徊糠帧５責(zé)峋o鄰東部地?zé)崽镂鬟吔缥淖鏀嗔?，位于文祖斷裂西?cè)構(gòu)造破碎帶中，熱儲(chǔ)層為奧陶紀(jì)馬家溝群，巖性以灰?guī)r、白云巖為主，地?zé)豳Y源類型為Ⅱ-3型(圖1)。
圖1 工作區(qū)區(qū)域構(gòu)造圖
地?zé)峋删疃?511.1m。地?zé)峋^高于地面23.97m，自流量83.6m3/h，降壓試驗(yàn)最大降深50.74m，涌水量126.8m3/h，井口水溫45.5℃。
2 地?zé)崴乃牡厍蚧瘜W(xué)特征
濟(jì)南東部寧家埠地?zé)崴煞值男纬墒呛橘|(zhì)的化學(xué)成分、水化學(xué)作用、沉積環(huán)境及水循環(huán)等諸多因素共同作用的結(jié)果，地下熱水水化學(xué)特征反映了地下熱水同圍巖之間的溶解與溶濾作用，同時(shí)體現(xiàn)了巖漿活動(dòng)、大氣降水、含水層之間的補(bǔ)給等因素[4-5]。該區(qū)地下熱水水化學(xué)特征如下：
2.1 主要離子
2.2 微量元素
地?zé)崴墟J(15.37～16.48mg/L，平均15.925mg/L)、氟(2.30～2.51mg/L，平均2.405mg/L)達(dá)到命名礦水濃度，可命名為鍶水、氟水；鋰(0.90～2.15mg/L，平均1.525mg/L)達(dá)到了礦水濃度；偏硼酸(1.28～2.51mg/L，平均1.895mg/L)達(dá)到了有醫(yī)療價(jià)值濃度；偏硅酸(19.26～28.74mg/L，平均24.00mg/L)已接近醫(yī)療價(jià)值濃度。
3 地?zé)崴牡厍蚧瘜W(xué)演化
3.1 地?zé)崴乃牡厍蚧瘜W(xué)環(huán)境
地?zé)崴牡厍蚧瘜W(xué)特征反映了地下熱水的水文地球化學(xué)環(huán)境[6]，主要包括含水介質(zhì)的巖性、水動(dòng)力條件、氧化—還原環(huán)境及酸堿度等內(nèi)容，研究區(qū)地下熱水系統(tǒng)含水介質(zhì)為海相沉積的奧陶紀(jì)灰?guī)r、白云巖，在遠(yuǎn)離山前地段，隨著奧陶紀(jì)石灰?guī)r頂板埋藏深度不斷增大，地下水補(bǔ)、徑、排條件逐漸變差，遇弱透水構(gòu)造或受巖漿巖體阻擋，則形成相對封閉的含水系統(tǒng)，經(jīng)深部傳導(dǎo)熱能長期加熱后形成熱儲(chǔ)含水層。地?zé)崴嗜鯄A性，地?zé)崴腡DS為6.6g/L，變質(zhì)系數(shù)γNa/γCl為0.92，這既不同于氧化環(huán)境水交替較強(qiáng)的低TDS(TDS<3g/L)，低變質(zhì)，又不同于還原環(huán)境水交替滯緩區(qū)的高TDS(TDS>10g/L)，高變質(zhì)，這反映了研究區(qū)地下熱水系統(tǒng)為較封閉的弱氧化--還原環(huán)境水交替滯緩區(qū)[7]。
3.2 地?zé)崴瘜W(xué)成分的形成
寧家埠地區(qū)地下熱水化學(xué)成分的形成和演化是含水介質(zhì)的化學(xué)成分、水化學(xué)作用、沉積環(huán)境及水循環(huán)等諸多因素共同作用的結(jié)果。
(1)易溶鹽溶解：易溶鹽溶解是地下熱水水化學(xué)成分形成的主要水化學(xué)作用。海相沉積的奧陶紀(jì)灰?guī)r、白云巖熱儲(chǔ)層含有鹽巖等易溶鹽類，在熱儲(chǔ)溫度作用下，鹽巖等易溶鹽溶解度增大，這是地下熱水中Na+,K+,Cl-,Br-,F-等離子含量較高的原因。
Na(K)Cl(Br-,F-)=Na+(K+)+Cl-(Br-,F-)
根據(jù)濟(jì)南巖體巖石化學(xué)成分及微量元素分析資料(表1)，巖石中部分化學(xué)成分及微量元素含量較灰?guī)r明顯偏高，鉆探驗(yàn)證章寧1地?zé)峋@遇地層中經(jīng)常出現(xiàn)閃長巖侵入體，侵入體中的礦物如輝石、角閃石、黑云母、方柱石等含有大量的F，Sr，HiSO3，Li等微量元素，地下水在深部徑流過程中，由于徑流速度慢，水—巖作用充分，礦物的微量元素受平衡流體的成分、溫壓條件以及自身的晶體化學(xué)結(jié)構(gòu)等復(fù)雜因素影響大量溶于地下水中；同時(shí)，巖溶水與沿文祖斷裂上升的深部熱液混合，導(dǎo)致該處地?zé)崴形⒘吭睾匡@著升高[10]。
黑云母轉(zhuǎn)變?yōu)榫G泥石時(shí)，釋放F-進(jìn)入水中[11]。
[K(Mg·Fe2+)(AlSi3O10)(F·OH)2]→[(Mg·Fe2+)5(Al·Fe3+)2(SiO4O10)(OH)]+2F-
[KMg3(AlSi3O10)(F·OH)2]→K∠1Mg3[AlSi3(O·OH) ∠12]·NH2O+2F-[5]
表1 濟(jì)南巖體巖石化學(xué)成分及微量元素含量
3.3 地下熱水的變質(zhì)及演化
地下水的變質(zhì)是指水化學(xué)成分之間相互反應(yīng)引起離子組合比例變化的過程。強(qiáng)酸根與弱酸根的比例系數(shù)(K)和溶液的離子強(qiáng)度(I)定量表征了水化學(xué)成分變質(zhì)過程。
為查明地?zé)崴瘜W(xué)類型的演化過程，該次工作從補(bǔ)徑排的角度，通過收集徑流區(qū)章桃1地?zé)峋?地?zé)峋?.5km)和補(bǔ)給區(qū)(地?zé)峋?8km)北曹范村巖溶水水質(zhì)分析結(jié)果，主要離子分析結(jié)果見表2。
表2 主要離子分析結(jié)果(mg/L)
圖2 主要離子Schoeller圖
根據(jù)礦化度分析結(jié)果：北曹范(493.35mg/L)→章桃1(5064.44mg/L)→章寧1(6697.91mg/L)，與上述原因吻合。
淮委組織開展的引江濟(jì)淮規(guī)劃水資源論證，科學(xué)分析了跨流域調(diào)水工程與當(dāng)?shù)厮Y源之間的匹配性和協(xié)調(diào)性，提出了規(guī)劃方案調(diào)整和優(yōu)化的意見，進(jìn)一步提高了規(guī)劃編制的科學(xué)性和規(guī)劃實(shí)施的可行性。長江委通過開展?jié)h江干流、烏江干流梯級水電規(guī)劃水資源論證，為梯級水電站選址提出提供了優(yōu)化方案?？缌饔蛘{(diào)水工程規(guī)劃水資源論證是跨流域調(diào)水工程規(guī)劃的重要技術(shù)支撐，可為規(guī)劃的科學(xué)編制提供重要技術(shù)依據(jù)。
圖3 主要離子piper三線圖
圖4 北曹范、章寧1、章桃1主要離子玫瑰花圖對比
從章桃1到沿徑流方向4.5km的章寧1，地下水水化學(xué)類型由SO4·Cl-Na·Ca型轉(zhuǎn)變?yōu)镃l·SO4-Na·Ca型，Cl-含量由814.14mg/L上升為1809.72mg/L，分析原因，氯離子主要來源于沉積巖中巖鹽和其他鈉鹽的溶解以及海相沉積巖中埋藏的海水，其次來自火成巖中一些含氯礦物，以及結(jié)晶格架中有分散狀態(tài)分布的氯的硅酸鹽的風(fēng)化和分解。從章桃1至章寧1，隨著地?zé)崴^續(xù)沿?cái)嗔严蛏畈垦h(huán)，易溶解的氯化物巖類增多，使地?zé)崃黧w中氯離子含量不斷上升；其次章寧1地?zé)峋诓煌疃榷加虚W長巖侵入體，侵入體中的礦物如輝石、角閃石、黑云母、方柱石等含有大量的Cl-，地下水流經(jīng)侵入巖體時(shí)，礦物的氯含量受平衡流體的成分、溫壓條件以及自身的晶體化學(xué)結(jié)構(gòu)等復(fù)雜因素影響大量溶于地下水中，導(dǎo)致章寧1地?zé)崴蠧l-含量顯著升高。
圖5 地?zé)岣拍钅Ｐ蛨D
4 地?zé)崴蔁崮Ｊ教接?/h2>
章寧1地?zé)崽飳贉責(zé)崴偷蜏氐責(zé)崽?。熱?chǔ)層巖性為奧陶紀(jì)馬家溝群灰?guī)r，屬碳酸鹽巖類巖溶裂隙熱儲(chǔ)。
熱儲(chǔ)：巖性為奧陶紀(jì)馬家溝群灰?guī)r，屬碳酸鹽巖類巖溶裂隙熱儲(chǔ)，屬層狀兼帶狀熱儲(chǔ)。該層裂隙、巖溶發(fā)育，富水性中等(章寧1地?zé)峋畄=0.73L/s·m<1.0L/s·m)。鉆孔揭露頂板埋深954.0m，測井解譯熱儲(chǔ)厚度287.90m，溫度45.5℃。
蓋層：奧陶系熱儲(chǔ)上覆有巨厚的第四系、三疊系、二疊系、石炭系，根據(jù)章寧1地?zé)峋@孔柱狀圖，蓋層累計(jì)厚度954.0m。結(jié)構(gòu)較致密，熱導(dǎo)率較低，可視為熱儲(chǔ)保溫蓋層。
通道：文祖斷裂在深部起到導(dǎo)水、導(dǎo)熱作用；地?zé)崃黧w沿巖溶裂隙和斷裂破碎帶對流，溝通了與南部補(bǔ)給區(qū)的水力聯(lián)系，構(gòu)成了賦水空間及導(dǎo)水通道。
熱源：大地?zé)崃鳛榈責(zé)崽锏闹苯訜嵩?，次為放射性元素衰變釋放的熱量。熱傳?dǎo)能力的差異和地溫梯度是形成該地?zé)崽锏闹饕蛩亍?/p>
華北地區(qū)熱流值一般為1.0～2.0HFU[15]，其中，以1.2～1.8HFU頻度最高。根據(jù)濟(jì)南東部鴨旺口地?zé)崽镌敳閳?bào)告，該區(qū)內(nèi)熱流值達(dá)到2.137HFU。章寧1地?zé)峋衣秺W灰前，觀測循環(huán)液(泥漿)溫度36℃，鉆進(jìn)至1097m自流水溫43℃，終孔后物探測井井底溫度46℃。
水源：熱儲(chǔ)含水層以接受奧陶紀(jì)巖溶水的深循環(huán)的側(cè)向徑流補(bǔ)給為主。
5 結(jié)論
(1)濟(jì)南東部章寧1地?zé)峋疅醿?chǔ)層為奧陶紀(jì)馬家溝群，受文祖斷裂構(gòu)造控制的深循環(huán)低溫地?zé)崴?/p>
(2)地?zé)崴瘜W(xué)類型為Cl·SO4-Na·Ca型，地?zé)崴疁?5.5℃，鍶(15.37～16.48mg/L，平均15.925mg/L)、氟(2.30～2.51mg/L，平均2.405mg/L)達(dá)到命名礦水濃度，可命名為溫水、鍶水、氟水。
(4)章寧1地?zé)峋瓹l-含量為1809.72mg/L，較章桃1的Cl-含量814.14mg/L有較大幅度的上升，分析認(rèn)為，該地?zé)峋@遇地層中在不同深度都有閃長巖侵入體，侵入體中的礦物含有大量的Cl元素，礦物的氯含量受平衡流體的成分、溫壓條件以及自身的晶體化學(xué)結(jié)構(gòu)等復(fù)雜因素影響大量溶于地下水中；另一方面，章寧1位于文祖斷裂西側(cè)并在1150m處穿過斷裂，巖溶水與沿文祖斷裂上升的深部熱液混合，導(dǎo)致該處地?zé)崴蠧l-含量含量顯著升高。
(5)綜上，導(dǎo)致補(bǔ)給區(qū)到徑流區(qū)地下水化學(xué)類型發(fā)生變化的主要原因是由地下水對侵入巖體含氯礦物的溶解形成的，流經(jīng)地層中的礦物成分一定程度上決定了地下水的化學(xué)組分；沿深大斷裂上升的深部熱液與地下水的混合是地下水化學(xué)類型轉(zhuǎn)變的次要原因。
(6)沿深大斷裂上升的深部熱液的化學(xué)成分難以獲得，故該次未對其與巖溶水的混合比例進(jìn)行對比分析，混合機(jī)理有待進(jìn)一步研究。
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