冀東燕山中段地?zé)岬刭|(zhì)條件分析與資源潛力評(píng)價(jià)

程立群，徐一鳴，杜立新，郝文輝，聶晨光，謝吾

（河北省地礦局第八地質(zhì)大隊(duì)，河北 秦皇島 066000）

0 引言

地?zé)豳Y源作為一種潔凈的綠色能源，在當(dāng)今人們普遍關(guān)注全球氣候變化和環(huán)境污染的形式下，是利用前景廣闊的寶貴資源，較傳統(tǒng)能源有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。冀東地區(qū)地?zé)豳Y源豐富，按地貌、地質(zhì)構(gòu)造和出露條件，可以劃分為山區(qū)構(gòu)造帶地下熱水區(qū)和平原斷陷帶地下熱水區(qū)2 個(gè)大區(qū)。以往研究多集中在平原區(qū)，而對(duì)山區(qū)地?zé)嵫芯枯^少，且主要針對(duì)地?zé)崃黧w水文地球化學(xué)特征、地溫場(chǎng)分布特征、開(kāi)發(fā)利用等方面（王衛(wèi)星等，2013，2014）。

冀東燕山中段地處河北省秦皇島市西北部，為丘陵、中低山地貌，研究區(qū)范圍為東經(jīng)118°33′～119°07′，北緯40°06′～40°36′。以往區(qū)內(nèi)地質(zhì)工作以找礦為主，零星開(kāi)展了一些地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查工作，且主要集中在溫泉村地?zé)岙惓^(qū)內(nèi)。近期，在研究區(qū)內(nèi)開(kāi)展地?zé)岬刭|(zhì)資源調(diào)查評(píng)價(jià)工作時(shí)，在已有溫泉村異常區(qū)的基礎(chǔ)上，又在婁杖子一帶發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的地?zé)岙惓^(qū)及若干個(gè)地?zé)岙惓＿h(yuǎn)景區(qū)。

該文從地質(zhì)角度介紹了冀東燕山中段地?zé)岬刭|(zhì)概況，對(duì)比了研究區(qū)內(nèi)的地下冷、熱水的化學(xué)類(lèi)型與元素組成，分析了地?zé)崃黧w特征，估算了熱水循環(huán)深度和溫度，總結(jié)了地?zé)岙惓Ｐ纬傻臈l件，提出了研究區(qū)地?zé)崴男纬蓹C(jī)制，初步評(píng)價(jià)了地?zé)豳Y源量，希望能為今后在山區(qū)開(kāi)展地?zé)豳Y源勘查起到一定借鑒作用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于河北省秦皇島市青龍滿族自治縣西南肖營(yíng)子鎮(zhèn)—八道河鎮(zhèn)一帶。大地構(gòu)造位置處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)—燕山臺(tái)褶帶—馬蘭峪復(fù)式背斜核部東段。南北為山海關(guān)隆起和內(nèi)蒙地軸夾持，其東為郯廬斷裂系。在垂向上，研究區(qū)地殼具有傳統(tǒng)槽臺(tái)學(xué)說(shuō)中典型的“地臺(tái)二元結(jié)構(gòu)”，即由太古宙和古元古代變質(zhì)基底和中、新元古界及上覆地層組成的沉積蓋層2 個(gè)主要部分組成。區(qū)內(nèi)構(gòu)造格局十分復(fù)雜，褶皺和斷裂相當(dāng)發(fā)育。從太古宙至中生代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，尤其印支、燕山期發(fā)生多期強(qiáng)烈的構(gòu)造，形成了區(qū)域上印支期EW 向和燕山期NE、NNE 向的基本構(gòu)造格局。受區(qū)域構(gòu)造的控制，區(qū)域巖漿活動(dòng)劇烈、多期，既有噴出又有侵入活動(dòng)。其中以燕山期巖漿侵入為主，沿馬蘭峪復(fù)背斜核部形成了麻地、茅山、高家店、峪耳崖、牛心山、都山、肖營(yíng)子等一系列巖體。巖石類(lèi)型主要為花崗巖、閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)巖等。

2 工作方法與樣品采集

研究區(qū)地處山區(qū)，區(qū)內(nèi)冷、熱水井均為基巖井，地?zé)峋蟹植荚跍厝搴蛫湔茸? 個(gè)地?zé)岙惓^(qū)內(nèi)。本次研究對(duì)冀東燕山中段一帶所有21 眼地?zé)峋吧疃却笥?00 m 的51 眼冷水井采用熱電阻法（余恒昌等，1991）集中進(jìn)行了連續(xù)地溫測(cè)量，測(cè)點(diǎn)間距5 m，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制了100 m 埋深地溫等值線圖（圖1）；物探工作采用可控源音頻大地電磁測(cè)深測(cè)量（CSAMT 法），共測(cè)剖面2 條，AB 距2000 m，Ⅰ、Ⅱ剖面收發(fā)距分別為11000 m 和9000 m，由河北省地礦局秦皇島資源環(huán)境勘察院完成，并根據(jù)其解譯成果，結(jié)合井溫測(cè)量數(shù)據(jù)繪制成地溫地質(zhì)剖面圖（圖2）。

本次研究，還對(duì)冀東燕山中段一帶的婁杖子地?zé)岙惓^(qū)內(nèi)的RL01、RL08 地?zé)峋?、溫泉村地?zé)岙惓^(qū)內(nèi)的RW02、RW03 地?zé)峋约癑01、J04、J05 民用冷水井按相關(guān)規(guī)范要求系統(tǒng)采集的水樣進(jìn)行了化學(xué)分析。地?zé)崃黧w全分析及同位素分析在國(guó)土資源部地下水礦泉水及環(huán)境監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行，分別采用等離子體發(fā)射光譜儀（iCAP6300）和同位素分析儀（L2130i）進(jìn)行測(cè)試；冷水井水質(zhì)分析在河北海洋環(huán)境實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，檢測(cè)儀器主要為Aquion 離子色譜儀（儀器設(shè)備編號(hào)JS025）及TU-1901 雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（儀器設(shè)備編號(hào)JS045）。

3 研究區(qū)地質(zhì)特征

3.1 地層及巖性

研究區(qū)內(nèi)出露地層主要為：太古宙變質(zhì)深成巖、中元古界及新生界第四系全新統(tǒng)（圖1）。

中元古界大面積出露于研究區(qū)南部、中部，巖性主要為紫灰色、灰褐色中厚層含錳泥質(zhì)白云巖與薄層紫灰色、灰褐色薄層含錳白云質(zhì)泥巖及少量灰白色、灰色中厚層石英砂巖。

太古宙變質(zhì)深成巖主要分布于研究區(qū)北部，巖性為角閃斜長(zhǎng)片麻巖。深灰色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，礦物粒徑為0.05～1 mm，片麻狀、條帶狀構(gòu)造。主要礦物為斜長(zhǎng)石、石英、角閃石、黑云母等。受構(gòu)造及巖漿活動(dòng)影響，地層產(chǎn)狀較亂。

新生界第四系全新統(tǒng)主要分布于研究區(qū)中部沙河支流河床、河谷以及區(qū)內(nèi)的山間谷地中。巖性主要為沖積卵石、砂礫石、粗砂、細(xì)砂以及鐵選廠尾礦砂等人工堆積物，厚度1～4 m。

3.2 構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造極其發(fā)育，位于由近EW 向青龍—大屯斷裂系統(tǒng)、NNE 向青龍河斷裂和NW 冷口斷裂組成的三角形區(qū)域內(nèi)。這3 組斷裂均具有規(guī)模大、切割深、多期活動(dòng)性的特點(diǎn)。

青龍—大屯斷裂系統(tǒng)西起河北省遷西縣喜峰口，向東經(jīng)青龍縣王廠、八道河、青龍縣城北部、至馬圈子一帶，全長(zhǎng)約130 km。為密云—喜峰口斷裂帶的東延部分，呈近EW 向由研究區(qū)北部橫貫而出。該斷裂系統(tǒng)是一個(gè)重要的中生代時(shí)期的右行走滑斷裂系統(tǒng)（張新虎和宋鴻林，1997），切割深度較大，影響范圍較廣，斷裂附近還發(fā)育有大量NE 向次級(jí)斷裂。

青龍河斷裂總體走向NE25°，傾向NW，傾角60°～70°，該斷裂北起柞欄杖子，向南沿青龍河一直延伸到灤縣一帶。該斷裂規(guī)模較大，切割深度較深，為基底型斷裂構(gòu)造。該斷裂為馬蘭峪復(fù)背斜和山海關(guān)臺(tái)拱的劃分界線，具有多期、繼承性活動(dòng)特點(diǎn)，形成于太古宙，至今仍在活動(dòng)。

冷口斷裂呈NW 向在研究區(qū)南部穿過(guò)，該斷裂總延伸逾100 km。形成歷史較早，控制了中元古代地層分布和中、新生代盆地。斷裂力學(xué)性質(zhì)屬壓扭-張扭性，是1 條具有多期、多種力學(xué)性質(zhì)活動(dòng)的斷裂帶。據(jù)現(xiàn)今地球物理資料，冀東地區(qū)的地震帶方向?yàn)镹W 向，冷口斷裂由于其走向也為NW 向，因而成為現(xiàn)今地震活動(dòng)的1 條頻發(fā)地段（陳云峰等，2005）。該斷裂自新生代以來(lái)仍以0.1～0.25mm/a 的垂直形變速率和0.25mm/a 的水平運(yùn)動(dòng)速率持續(xù)活動(dòng)著（李四光，1976）。

圖1 冀東燕山中段地?zé)岬刭|(zhì)簡(jiǎn)圖

除了上述3 組規(guī)模較大斷裂構(gòu)造外，研究區(qū)內(nèi)還發(fā)育有較多NE、NNE、NW 向小斷層以及沿肖營(yíng)子巖體與圍巖接觸帶發(fā)育的滑脫斷層。這些斷層一般切割不深（小于1 km），但密度較大，為大氣降水下滲、地?zé)崃黧w的運(yùn)移提供了良好通道和儲(chǔ)存空間。

3.3 巖漿巖

由于太平洋板塊的俯沖作用，使得華北克拉通東部的巖石圈結(jié)構(gòu)在中生代受到了破壞，造成了中國(guó)東部巖石圈減薄上地幔物質(zhì)底侵，下地殼物質(zhì)熔融（Zhang et al.，2014），從而形成了一系列發(fā)育于馬蘭峪復(fù)背斜核部的侵入巖體，肖營(yíng)子巖體就是其中之一。

該巖體位于青龍—大屯斷裂、青龍河斷裂及冷口斷裂所圍限的三角區(qū)內(nèi)，巖體侵入于太古宙變質(zhì)巖系和中元古界沉積地層中，地表出露面積約230 km2，是典型的復(fù)式巖體。該巖體巖性復(fù)雜，為多期次巖漿上侵形成。由中侏羅世謝杖子、楊杖子2 個(gè)獨(dú)立單元和早侏羅世肖營(yíng)子巖漿演化序列組成。巖體主體巖石為肖營(yíng)子序列，其又分為南大山、蛇盤(pán)兔、白家店、趙杖子4 個(gè)單元（圖1）；巖性分別為鉀長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖。

肖營(yíng)子巖體各單元主量元素平均含量（表1）與國(guó)內(nèi)同類(lèi)花崗巖相比，SiO2、K2O、Na2O 含量偏高、其他氧化物偏低。資料顯示（楊付領(lǐng)等，2015），其是鎂鐵質(zhì)的幔源巖漿和長(zhǎng)英質(zhì)的殼源巖漿發(fā)生混合形成的?？傮w具有貧鋁、富堿，K、Pb 等大離子親石元素富集，Nb、Ta、P、Ti、Zr 等高場(chǎng)強(qiáng)元素虧損，Ba、Sr含量較高等特點(diǎn)，反映了該侵入體形成于擠壓造山-弧后伸展的構(gòu)造轉(zhuǎn)折環(huán)境。

表1 肖營(yíng)子序列主量元素平均含量表 ωB/%

圖2 燕山中段地?zé)岙惓^(qū)地溫地質(zhì)剖面圖

4 地?zé)岙惓＜暗責(zé)崃黧w化學(xué)

4.1 地?zé)岙惓^(qū)地貌特征

研究區(qū)位于燕山中段，地貌屬中低山和丘陵區(qū)，地勢(shì)北高南低、四周高中間低，區(qū)域最高海拔為北面的都山1842 m。兩個(gè)地?zé)岙惓^(qū)均位于研究區(qū)中部溝谷處，為區(qū)域地下水的排泄區(qū)，其補(bǔ)給區(qū)為北部、西部的山區(qū)。

4.2 地?zé)岙惓７植?/h3>

由圖1 可知，區(qū)內(nèi)大部分區(qū)域100 m 埋深地溫較正常，溫度為13～14℃，僅在肖營(yíng)子巖體邊部及構(gòu)造交匯部位有較為明顯地溫異常顯示。其中溫泉村地?zé)岙惓^(qū)平面上呈橢圓狀，面積0.62 km2。區(qū)內(nèi)有地?zé)峋? 眼，井深50～160 m，最高水溫29.1～54.9℃；婁杖子地?zé)岙惓^(qū)平面上呈橢圓形分布，面積0.46 km2，區(qū)內(nèi)有地?zé)峋?2 眼，井深88.93～450 m，最高水溫28.3～42.0℃。杖子地?zé)岙惓^(qū)異常分布范圍嚴(yán)格受FL01、FL02、FL03 共3 組斷裂構(gòu)造控制（圖2），深部和側(cè)向的中生代花崗巖形成天然隔水層，阻擋了熱流的外溢，斷層FL02、FL03 切割了深部的花崗巖，熱流沿?cái)鄬覨L02 向上運(yùn)移，并儲(chǔ)存于太古宙片麻巖裂隙中，形成該地段的地?zé)岙惓，F(xiàn)象。

4.3 地下熱水來(lái)源及形成年齡

利用本次研究采集的4 件地?zé)崴畼訙y(cè)試的H、O 穩(wěn)定同位素?cái)?shù)據(jù)繪制δD-δ18O 關(guān)系圖（圖3）。從圖3 中可以看出，熱水樣點(diǎn)大多落在大氣降水線附近（Craig，1961），反映了熱水來(lái)源于大氣降水，屬深循環(huán)型中低溫地下熱水。RW02 熱水點(diǎn)偏離大氣降水線，δ18O 值稍向右偏離，產(chǎn)生輕微“氧漂移”的原因可能是一方面受到了地表水或淺層地下冷水混合；另一方面是地下熱水在巖層深處循環(huán)時(shí)與含氧圍巖發(fā)生氧同位素交換反應(yīng)，獲得巖石中的氧。

1969 年蘇聯(lián)學(xué)者 Cherdyntse 提出了利用226Ra、222Rn 含量來(lái)計(jì)算地下熱水年齡的公式（孫占學(xué)等，1992）：

圖3 燕山中段地下熱水δD-δ18O 關(guān)系圖

其中，t為地下熱水形成年齡，a；λRa為226Ra 的衰變常數(shù)，4.26×10-4/a；NRa為226Ra 的含量，Bq/L；NRn為222Rn 的含量，Bq/L。

利用該公式計(jì)算出冀東燕山中段一帶地下熱水形成時(shí)間為12.3～27.8a（表2）。水年齡變化較大可能受到了地表水或淺層地下冷水混合的影響。但總體來(lái)看，區(qū)內(nèi)熱水循環(huán)時(shí)間不長(zhǎng)，只要合理開(kāi)采，可實(shí)現(xiàn)熱水的可持續(xù)利用。

表2 冀東燕山中段地下熱水鐳-氡年齡

4.4 熱儲(chǔ)溫度及循環(huán)深度

根據(jù)冀東燕山中段一帶地?zé)嵝纬傻牡刭|(zhì)條件和地?zé)崴瘜W(xué)特征，結(jié)合各地?zé)釡貥?biāo)適用條件（汪集旸等，1993；王瑩等，2007），分別選擇鉀鎂、二氧化硅地球化學(xué)溫標(biāo)對(duì)區(qū)內(nèi)2 個(gè)地?zé)岙惓^(qū)熱儲(chǔ)溫度進(jìn)行了估算。鉀鎂熱儲(chǔ)溫度為90～96℃，二氧化硅熱儲(chǔ)溫度為102～111℃。綜合考慮最終確定，溫泉村地?zé)岙惓^(qū)熱儲(chǔ)溫度為110℃，溫泉村地?zé)岙惓^(qū)熱儲(chǔ)溫度為105℃。

大氣降水入滲經(jīng)深循環(huán)后上升至地表而形成的地?zé)豳Y源，熱水溫度主要靠地?zé)嵩鰷貋?lái)獲得?？梢愿鶕?jù)下式大體估算地?zé)崴难h(huán)深度（周訓(xùn)等，2017）：

其中，Z為熱水循環(huán)深度，m；TZ為熱儲(chǔ)溫度，℃；T0為常溫帶溫度，℃；G為地?zé)嵩鰷丶?jí)，取33m/℃；Z0為常溫帶深度，m。

根據(jù)研究區(qū)實(shí)測(cè)的機(jī)民井不同深度地溫?cái)?shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)得出研究區(qū)常溫帶平均深度為20 m，常溫帶溫度為12.5℃。估算出婁杖子地?zé)岙惓^(qū)熱水循環(huán)深度為3052.5 m；溫泉村地?zé)岙惓^(qū)熱水循環(huán)深度為3217.5 m。

4.5 熱源分析

研究區(qū)所在的區(qū)域大地?zé)崃髦禐?0.1～74.1mW/m2（胡圣標(biāo)等，2001），與華北地區(qū)平均大地?zé)崃髦担?8.5 mW/m2）接近（段忠豐等，2013），不具備高熱異常，屬正常的大地?zé)崃鞅尘?。巖石中所含的天然放射性元素雖然很多，但只有鈾、釷、鉀3個(gè)元素因具有足夠的豐度且其半衰期可與地球的年齡相比擬而被列為主要生熱元素。表3 為根據(jù)Rybach（1976）計(jì)算公式：

其中，A為巖石生熱率，μW/m3；ρ為巖石密度，g/cm3；CU為鈾的含量，10-6；CTh為釷的含量，10-6；CK為鉀的含量，%。

估算出的肖營(yíng)子巖體各單元巖石生熱率。由表可知，肖營(yíng)子巖體南大山、白家店2 個(gè)單元放射性生熱率大于華北地殼的平均放射性生熱率，但低于中國(guó)大陸平均放射性生熱率，說(shuō)明肖營(yíng)子巖體放射性生熱元素的衰變生熱并不能構(gòu)成特殊熱源。同時(shí)，肖營(yíng)子巖體形成年齡為（170.5±2.0）Ma，巖體直接出露地表，淺部余熱已散失殆盡，對(duì)現(xiàn)今地溫場(chǎng)無(wú)影響。因此推斷，區(qū)內(nèi)熱源主要來(lái)自于地殼深部。

5 水文地球化學(xué)特征及其形成的地質(zhì)條件

5.1 地下水化學(xué)特征

由表4 可見(jiàn)，冀東燕山中段一帶地下冷水與地下熱水pH 值差別不大，均屬弱堿性水。地下冷水的陰離子主要為HCO3-、SO42-，陽(yáng)離子主要為Ca2+、Mg2+，而地下熱水的陰離子主要為SO42-，陽(yáng)離子主要為Na+。結(jié)合Pipper 水化學(xué)類(lèi)型三線圖可知（圖4），研究區(qū)內(nèi)地下冷水與地下熱水水化學(xué)類(lèi)型截然不同，地下熱水均為SO42--Na+型，地下冷水為HCO3-·SO42--Ca2+·Mg2+型。地下熱水的礦化度、SiO2、Cl-、F-明顯高于地下冷水，溫泉村地?zé)岙惓^(qū)地?zé)崴V化度甚至超過(guò)了1000 mg/L；地下熱水具有較高的Na+/Cl-值，這表明地下熱水在地下的循環(huán)時(shí)間、深度遠(yuǎn)大于地下冷水，且在地下循環(huán)過(guò)程中經(jīng)歷了較強(qiáng)的水-巖作用（Yildiray and Umran，2008）。

5.2 地質(zhì)環(huán)境對(duì)水化學(xué)形成的影響

地下水在地下運(yùn)移過(guò)程中會(huì)與圍巖發(fā)生水-巖作用，水中高含量的各種離子基本來(lái)自其對(duì)圍巖中各種礦物的溶解。因此地下水在地下的循環(huán)過(guò)程中經(jīng)過(guò)的地質(zhì)、溫度、壓力等環(huán)境，在很大程度上影響著地下水的化學(xué)特征。圖5 顯示的是研究區(qū)地下水樣品在Giggenbach（1988）提出的Na-K-Mg 圖解模型中的分布情況。由圖可知，區(qū)內(nèi)所有水樣均分布在完全平衡線以下，地下水冷水為未成熟水；地下熱水為部分成熟水。說(shuō)明冀東燕山中段一帶地下熱水演化尚在進(jìn)行中，部分達(dá)到水-巖作用平衡狀態(tài)，熱儲(chǔ)層尚未發(fā)育完整。

表3 肖營(yíng)子巖體U、Th、K 含量及放射性生熱率

表4 冀東燕山中段地下水化學(xué)組成

圖4 冀東燕山中段Pipper 水化學(xué)類(lèi)型三角圖（單位：%）

肖營(yíng)子巖體內(nèi)及附近發(fā)育多處金屬硫化物礦床，礦石中往往伴生大量硫化物，而這些硫化物均來(lái)自于肖營(yíng)子巖體。這些硫化物的氧化產(chǎn)物通過(guò)水巖反應(yīng)最終以SO42-的形式進(jìn)入到地?zé)崴?，并逐漸富集起來(lái)，最終在地?zé)崃黧w陰離子中占據(jù)了首要位置。大氣降水在早期下滲過(guò)程中溶解了碳酸巖、鹽巖等中的Ca2+、Mg2+，隨著水溫的增加，水巖反應(yīng)的加劇，地?zé)崴械腃a2+與花崗巖中的大量Na+發(fā)生了離子交換作用，使地?zé)崴蠳a+大量富集，并降低水相中Ca2+含量，從而促使CaF2礦物的溶解，增加地?zé)崴蠪-含量，形成高氟地?zé)崴?。由? 可知，區(qū)內(nèi)地?zé)崃黧w中Ba、Sr、Zn、Mo 等微量元素含量較高，這些元素在肖營(yíng)子巖體中同樣較富集?？梢?jiàn)，肖營(yíng)子巖體對(duì)區(qū)內(nèi)地?zé)崴乃瘜W(xué)特征貢獻(xiàn)較大，關(guān)系密切。

圖5 冀東燕山中段水樣Na-K-Mg 三角圖解

表5 冀東燕山中段地?zé)崃黧w微量元素組成

5.3 熱水形成模式

通過(guò)上述研究發(fā)現(xiàn)，冀東燕山中段一帶構(gòu)造發(fā)育，特別是區(qū)內(nèi)的冷口斷裂，不僅規(guī)模大、切割深，而且至今仍在活動(dòng)。發(fā)現(xiàn)的地?zé)岙惓^(qū)均分布于肖營(yíng)子花崗巖體內(nèi)部或邊部的構(gòu)造帶中。地?zé)崴畞?lái)源于大氣降水，循環(huán)深度較大，水巖反應(yīng)較強(qiáng)，地?zé)崴瘜W(xué)成分對(duì)圍巖具有明顯的繼承性。屬斷裂-深循環(huán)型中低溫地?zé)嵯到y(tǒng)。

研究區(qū)北部、西部山區(qū)海拔相對(duì)較高，這些區(qū)域基巖裸露，斷裂構(gòu)造發(fā)育，為大氣降水向深部滲透提供了有利條件。首先，大氣降水在這些區(qū)域沿?cái)嗔褬?gòu)造向地下深部運(yùn)移。在運(yùn)移過(guò)程中不斷與圍巖發(fā)生水巖反應(yīng)，當(dāng)遇到由地殼深部傳導(dǎo)上來(lái)的熱后，地下水被不斷加熱，隨著水溫的增高，水巖反應(yīng)逐漸增強(qiáng)，使部分元素富集。研究區(qū)內(nèi)的肖營(yíng)子花崗巖體具有一定延深，其高熱導(dǎo)率有利于深部熱流向上傳導(dǎo)，再加上背斜核部具有一定的聚熱效應(yīng)和區(qū)內(nèi)大面積出露的中元古界碳酸巖地層具有良好隔熱作用，使深部形成的熱水能夠很好地保留住。

最終，被加熱的地下水到達(dá)一定深部后轉(zhuǎn)為上升，并在壓力差和密度差的作用下，以對(duì)流的形式，沿?cái)嗔褬?gòu)造迅速上升，并以溫泉或地?zé)峋男问脚判沟降乇恚▓D6）。

圖6 燕山中段地?zé)岢梢蚰Ｊ綀D

6 地?zé)豳Y源潛力評(píng)價(jià)

6.1 地?zé)豳Y源量

山區(qū)地?zé)豳Y源主要計(jì)算地?zé)岙惓^(qū)的地?zé)崴砷_(kāi)采量及其熱量（張德忠等，2013）。通過(guò)前期地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查及抽水實(shí)驗(yàn)等工作，獲得了區(qū)內(nèi)各地?zé)岙惓^(qū)的計(jì)算參數(shù)（表6），地?zé)峋叵聼崴砷_(kāi)采量和可采地下熱水熱資源量計(jì)算公式如下：

地?zé)峋叵聼崴砷_(kāi)采量（Qwkj）：

其中，Qwkj地?zé)岙惓^(qū)內(nèi)總地?zé)峋叵聼崴砷_(kāi)采量，m3/a；Qj地?zé)岙惓^(qū)內(nèi)單井地下熱水可開(kāi)采量，m3/a；N，地?zé)岙惓^(qū)可布地?zé)峋當(dāng)?shù)。

可采地下熱水熱資源量（Qrk）：

其中，Qrk可采地下熱水熱資源量，J；Qwk地?zé)岙惓^(qū)可采地?zé)崃黧w量，m3/a；ρW熱水的密度，kg/m3；CW熱水的比熱，J/kg·℃；tr熱儲(chǔ)的溫度，℃；tj恒溫層溫度或年平均氣溫，℃，取12.5℃。

表6 燕山中段地?zé)豳Y源可開(kāi)采量及熱資源量計(jì)算表

通過(guò)估算，各地?zé)岙惓^(qū)熱水可開(kāi)采量及熱資源量見(jiàn)表6。燕山中段各地?zé)岙惓^(qū)地下熱水總可開(kāi)采量為207.03×104m3/a，對(duì)地?zé)豳Y源加以合理的開(kāi)發(fā)利用，其產(chǎn)生的能量為21.59×1010kJ/a，相當(dāng)于7367.59 t 標(biāo)煤或5156.29 t 石油產(chǎn)生的能量。

6.2 開(kāi)發(fā)利用前景

通過(guò)對(duì)比研究區(qū)內(nèi)地?zé)崴|(zhì)全分析檢測(cè)結(jié)果與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)得知：研究區(qū)地下熱水均為溫水；全部地下熱水中氟、偏硅酸均達(dá)到命名礦水濃度標(biāo)準(zhǔn)，為氟水、硅水，適宜洗浴、療養(yǎng)；除溫泉村地?zé)岙惓^(qū)外所有地下熱水均為淡水；研究區(qū)地下熱水必須經(jīng)過(guò)處理，水質(zhì)達(dá)標(biāo)后方可用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)；所有地下熱水均不能作為飲用礦泉水水源、嚴(yán)禁生活飲用、不適宜用于農(nóng)田灌溉、不適合工業(yè)鍋爐用水。

7 結(jié)論

（1）冀東燕山中段一帶地?zé)岙惓５姆植挤秶鷩?yán)格受斷裂構(gòu)造的控制。地表地?zé)岙惓ｏ@示面積較小，但垂向呈上小下大的喇叭狀，隨深度的增加異常面積也隨之增大。

（2）區(qū)內(nèi)地下冷水與地下熱水屬截然不同的水化學(xué)類(lèi)型，其化學(xué)成分主要受肖營(yíng)子巖體的影響；地?zé)崴畞?lái)源于西、北部近現(xiàn)代大氣降水，循環(huán)深度較大，水巖反應(yīng)未達(dá)到完全平衡，熱儲(chǔ)層尚未發(fā)育完整。

（3）通過(guò)估算，研究區(qū)內(nèi)各地?zé)岙惓^(qū)地下熱水總可開(kāi)采量為207.03×104m3/a，其產(chǎn)生的能量為21.59×1010kJ/a，相當(dāng)于7367.59 t 標(biāo)煤或5156.29 t石油產(chǎn)生的能量。

（4）活動(dòng)性深大斷裂、背斜核部、高熱導(dǎo)率且具有一定延深的巖體或隱伏巖體、中元古界沉積巖隔熱層的分布、區(qū)域地下水排泄區(qū)，這些有利地質(zhì)因素共同締造了研究區(qū)的地?zé)岙惓！?/p>

（5）通過(guò)本次研究，估算冀東燕山中段一帶地?zé)崴h(huán)深度為3000～3200 m，熱儲(chǔ)溫度最高可達(dá)110℃。而目前，區(qū)內(nèi)已有地?zé)峋疃茸畲鬄?50 m，最高水溫為54.9℃。因此，建議今后施工地?zé)峋畷r(shí)適當(dāng)增加鉆井深度，可得到溫度更高的地?zé)豳Y源。同時(shí)，對(duì)已知地?zé)岙惓８浇皡^(qū)內(nèi)100 m 埋深水溫大于15℃的地?zé)岙惓＿h(yuǎn)景區(qū)開(kāi)展地?zé)岬刭|(zhì)勘探工作，以期擴(kuò)大資源儲(chǔ)量和探尋隱伏地?zé)豳Y源。