寧波九龍湖火山巖非地?zé)岙惓^(qū)地?zé)豳Y源勘查

石曉今 秦莉紅 邱京衛(wèi)

摘要：寧波地區(qū)屬浙東南陸相火山巖區(qū)，地層在數(shù)千米深度內(nèi)以侏羅系和白堊系的火山碎屑巖（凝灰質(zhì)粉砂巖為主）及少量熔巖為主。這一套地層總體上孔隙不發(fā)育，滲透性極弱，巖石熱導(dǎo)率低，屬于非地?zé)岙惓^(qū)。地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展的長期地質(zhì)歷史造就了斷裂和裂隙系統(tǒng)，該地區(qū)地?zé)犷愋蛯俾∑饏^(qū)斷裂深循環(huán)型。九龍湖地區(qū)采用可控源音頻大地電磁測深、氡氣和熱釋汞綜合測量及高精度重力等綜合物探手段，以尋找孔隙度較高的地層或斷裂構(gòu)造帶，對(duì)于尋找地?zé)豳Y源起到了很好的效果。分析研究區(qū)地表水和地?zé)崴乃牡厍蛱卣鳎\(yùn)用地球化學(xué)溫標(biāo)預(yù)測地?zé)崴疁囟?，表明地層深部可能還賦存有更高溫度的熱水。

關(guān)鍵詞：火山巖非地?zé)岙惓^(qū);物探;水文地球化學(xué)

中圖分類號(hào)：P314 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-1903（2019）01-0034-06

0前言

寧波九龍湖地區(qū)于2012年成功鉆探出1眼2000m地?zé)峋?，井底溫?3.5°C，出水量810m3/d，填補(bǔ)了該區(qū)地?zé)豳Y源的空白。研究區(qū)覆蓋厚層侏羅系火山巖，地溫梯度較低，要尋找層狀熱儲(chǔ)比較困難，關(guān)鍵是找到能導(dǎo)水導(dǎo)熱的斷裂構(gòu)造。

在火山巖非地?zé)岙惓^(qū)開發(fā)地?zé)岜旧砭褪且粋€(gè)挑戰(zhàn)，多種物探方法探測深部熱儲(chǔ)構(gòu)造可提高準(zhǔn)確性，且每種物探方法都有不同的適應(yīng)條件及作用，低電阻率異常推測斷裂熱儲(chǔ)構(gòu)造的深度、位置比較準(zhǔn)確，重力判斷基底隆起、凹陷及斷裂帶的走向較為清晰，氡汞探測斷裂帶位置較為方便，采用綜合物探手段圈定地?zé)岙惓７秶?，為相似地質(zhì)環(huán)境開發(fā)地?zé)豳Y源提供參考。綜合水文地球化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)寧波火山巖地區(qū)地?zé)衢_發(fā)有一定潛力。

1地?zé)岬刭|(zhì)條件

研究區(qū)地處四級(jí)構(gòu)造單元新昌一定海斷隆內(nèi)。地?zé)犷愋蛯俾∑饏^(qū)斷裂深循環(huán)型。研究區(qū)的地層在數(shù)千米深度內(nèi)以侏羅系和白堊系的火山碎屑巖（凝灰質(zhì)粉砂巖為主）及少量熔巖為主。這一套地層總體上孔隙不發(fā)育，滲透性極弱，巖石熱導(dǎo)率低，保溫性能優(yōu)越，可以構(gòu)成良好的蓋層條件。本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展的長期地質(zhì)歷史造就了斷裂和裂隙系統(tǒng)。斷裂切穿不同地層，在不透水地層中形成透水縫隙，只要斷裂帶的裂隙系統(tǒng)達(dá)到一定規(guī)模，就能形成地下熱水循環(huán)補(bǔ)給的通道，一方面接受地下水量的補(bǔ)給，一方面經(jīng)過地下深循環(huán)獲得熱量補(bǔ)給，從而形成地下熱水（中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，2010）。研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜（圖1），北北東方向的鎮(zhèn)海-深甽斷裂是本區(qū)的主干壓扭性斷裂，沿?cái)嗔巡槊饔袦厝嬖?，說明該斷裂是一條溝通深部熱源的地?zé)嵬ǖ?。北北西方向的裂隙具張性兼扭性性質(zhì)，它在本區(qū)曾有過大距離的錯(cuò)動(dòng)，在現(xiàn)今地應(yīng)力場中仍是張扭性控制，具有透水性和連通性，具備構(gòu)成裂隙熱儲(chǔ)的條件。地?zé)釤嵩粗饕獊碜缘貧ぶ虚L壽命放射性元素蛻變產(chǎn)熱。

2綜合地球物理勘探

由于研究區(qū)地層巖性處于陸相火山巖非地?zé)岙惓^(qū)，只有在地層孔隙度大或脆性地層的破碎帶中富含地下熱水，才能確定找到有開發(fā)意義的地?zé)崽铩Ｒ虼诵枰褂玫厍蛭锢砜碧椒椒▉泶_定熱儲(chǔ)構(gòu)造，尋找孔隙度較高的地層或斷裂構(gòu)造帶。九龍湖地區(qū)采用了可控源音頻大地電磁測深、氡氣和熱釋汞綜合測量（本屬于地球化學(xué)勘探方法，通常與地球物理勘查聯(lián)合）及高精度重力測量方法，并進(jìn)行綜合分析，對(duì)地?zé)豳Y源尋找起到了很好的效果。

將重力解譯結(jié)果與氡汞測量結(jié)果進(jìn)行了疊加（圖2）。重力1號(hào)布格異常曲線對(duì)應(yīng)的水平梯度曲線最小值在距西端350m處，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氡、汞14號(hào)點(diǎn)都有高場出現(xiàn)。在1800m附近布格異常曲線上升最快處對(duì)應(yīng)的氡、汞76號(hào)點(diǎn)也都有高場出現(xiàn)。重力2號(hào)剖面西段做的相對(duì)較短，水平梯度最大點(diǎn)（錯(cuò)斷點(diǎn)）在1350m附近，氡在此有高場值出現(xiàn)，汞僅有偏高。重力3號(hào)剖面，水平梯度曲線最小值點(diǎn)（錯(cuò)斷點(diǎn)）在300m附近，水平梯度曲線最大值點(diǎn)（錯(cuò)斷點(diǎn)）在1750m附近，4號(hào)氡、汞剖面由于有水做不成，故位置向后移。重力4號(hào)剖面布格異常曲線下降最快處，水平導(dǎo)數(shù)曲線得到極小值在距西端500m處;而布格異常曲線上升最快處正是水平導(dǎo)數(shù)曲線極大值處，即距西端2000m附近，此處正是氡、汞的10號(hào)點(diǎn)，氡在此由于積水反映不高，而汞有偏高場存在。將異常點(diǎn)連接一起，推測為Fg1、Fg2兩條斷裂。Fg1、Fg2斷裂均為正斷層，傾向相對(duì)，中間地層相對(duì)下降，兩側(cè)地層相對(duì)上升，測區(qū)為一小型斷陷地塹。

綜合3種物探方法，復(fù)合成一張圖，可以看出三者的對(duì)應(yīng)效果（圖3）。重力、氡汞及可控源在異常展布具有一定的一致性，重力的水平一階導(dǎo)數(shù)曲線350m、1800m出現(xiàn)極值，其附近對(duì)應(yīng)著氡汞高場值，可控源6線的等值線也在300-600m、1350-1600m區(qū)段出現(xiàn)低值電阻率不連續(xù)。說明這兩個(gè)地方為斷裂異常分布處，驗(yàn)證了3種物探方法綜合尋找斷裂構(gòu)造的可靠性，可據(jù)此圈定九龍湖水平向的地?zé)岙惓７秶▓D4）。

3水文地球化學(xué)分析

本次取樣充分收集了前人的水化學(xué)資料及近年實(shí)測水化學(xué)資料，包括寧波東錢湖地區(qū)、九龍湖地區(qū)及深町Il地區(qū)的地?zé)峋?、深甽溫泉及地表水（圖5，表1）。這些資料多為一般化學(xué)組分分析，缺少同位素的化驗(yàn)資料，客觀上為分析本區(qū)的熱水化學(xué)特征帶來了困難，但仍不失為反映區(qū)域熱水化學(xué)特征變化規(guī)律的可信資料。

3.1水化學(xué)特征

用派珀（Piper）三線圖法來簡單直觀的展現(xiàn)8大離子的關(guān)系，是水文地球化學(xué)中常用的一種方法（圖6）。地表水點(diǎn)落在菱形左上側(cè)，其中3個(gè)水點(diǎn)的陽離子以Ca2+、Na+為主，陰離子以HCO-3、Cr-為主，水化學(xué)類型為HC03·C1-Ca-Na型，一個(gè)地表水點(diǎn)可能由于長期蒸發(fā)嚴(yán)重，陽離子以Na+、Mg2+為主，陰離子以

3.2地球化學(xué)溫標(biāo)

地球化學(xué)溫標(biāo)是對(duì)地?zé)崴謴?fù)其在地下深層溫度“記憶”，估算熱儲(chǔ)溫度的一種方法。通常適宜于低溫地下熱水應(yīng)用的兩種地球化學(xué)溫標(biāo)是鉀鎂溫標(biāo)和二氧化硅溫標(biāo)（表2）。

利用水中鉀和鎂含量的比率關(guān)系，可以求出鉀鎂溫度，它也被稱為“鉆探可及溫度”，代表相對(duì)地下不太深處熱儲(chǔ)的溫度。其計(jì)算公式為：實(shí)際鉆井表明，地?zé)釡貥?biāo)計(jì)算溫度比實(shí)際測溫要高一些，一方面由于地?zé)釡貥?biāo)代表地?zé)崴h(huán)曾經(jīng)達(dá)到過的最高溫度，另一方面由于研究區(qū)水樣較少，未考慮水巖作用下的離子平衡關(guān)系，造成地?zé)釡貥?biāo)計(jì)算結(jié)果有誤差。但可以推測地?zé)崴谶\(yùn)移至地表過程中接受了大氣降水混合，同時(shí)地層深部可能還賦存有更高溫度的熱水，本區(qū)還具有一定的開發(fā)地?zé)豳Y源前景。

3.3熱水水質(zhì)評(píng)價(jià)及定名

本區(qū)地下熱水在成井抽水和開采過程中，取樣進(jìn)行水質(zhì)分析。對(duì)照《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》（GB，T11615-2010）規(guī)定的命名標(biāo)準(zhǔn)，九龍湖1號(hào)井地下熱水水化學(xué)型型屬HC03-Na型，pH值8.3，其中H2SiO-3（27.8mg/L）和F-（1.18 mg/L）的含量達(dá)到了醫(yī)療礦水標(biāo)準(zhǔn)，未達(dá)到理療熱礦水的命名標(biāo)準(zhǔn)。屬低溫地?zé)豳Y源，作為溫樂的利用價(jià)值在人體感受上溫度偏低，需要加熱利用才宜。

根據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-85）的要求，熱水礦化度≤1000mg/L，符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，但F的含量≥1.0mg/L，未經(jīng)除氟處理不能直接飲用。

4結(jié)論

寧波九龍湖火山巖非地?zé)岙惓^(qū)地?zé)峥辈橄鄬?duì)薄弱，基本上屬于地?zé)豳Y源勘查的空白區(qū)。九龍湖地區(qū)采用了可控源音頻大地電磁測深、氡氣和熱釋汞綜合測量及高精度重力測量方法，并進(jìn)行綜合分析，對(duì)地?zé)豳Y源尋找起到了很好的效果。重力、氡汞及可控源在異常展布具有一定的一致性，重力的水平一階導(dǎo)數(shù)曲線350m、1800m出現(xiàn)極值，其附近對(duì)應(yīng)著氡汞高場值，可控源6線的等值線也在300～600m、1350～1600m區(qū)段出現(xiàn)低值電阻率不連續(xù)。說明這兩個(gè)地方為斷裂異常分布處，驗(yàn)證了3種物探方法綜合尋找斷裂構(gòu)造的可靠性，可據(jù)此圈定九龍湖水平向的地?zé)岙惓７秶?。九龍湖地區(qū)通過幾種物探手段探測隱伏斷層、尋找深層地?zé)醿?chǔ)水構(gòu)造，并成功打出地?zé)崴＿@些經(jīng)濟(jì)可行的辦法，為在火山巖地區(qū)尋找新構(gòu)造斷裂，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)地下熱水將大有裨益，應(yīng)在研究區(qū)大力推廣這種經(jīng)濟(jì)有效的判別方法。

本次取樣充分收集了前人的水化學(xué)資料及近年實(shí)測水化學(xué)資料，認(rèn)為九龍湖地區(qū)地?zé)崃黧w起源于大氣降水，其形成與巖漿和火山源無直接關(guān)系。實(shí)際鉆井表明，地?zé)釡貥?biāo)計(jì)算溫度比實(shí)際測溫要高一些，一方面由于地?zé)釡貥?biāo)代表地?zé)崴h(huán)曾經(jīng)達(dá)到過的最高溫度，另一方面由于水樣較少，未考慮水巖作用下的離子平衡關(guān)系，造成地?zé)釡貥?biāo)計(jì)算結(jié)果有誤差。但可以推測地?zé)崴谶\(yùn)移至地表過程中接受了大氣降水混合，同時(shí)地層深部可能還賦存有更高溫度的熱水，故本區(qū)具有一定的開發(fā)地?zé)豳Y源前景。