基于水文地球化學的合山煤田地下熱水特征分析

趙冠華

基于水文地球化學的合山煤田地下熱水特征分析

趙冠華1,2

(1. 中國煤炭地質(zhì)總局廣西煤炭地質(zhì)局，廣西 南寧 530299；2. 廣西煤炭地質(zhì)一五〇勘探隊，廣西 南寧 530299)

為開發(fā)廣西合山煤田地下熱水資源，以水文地球化學方法為主，通過石英溫標法估算地熱儲層溫度，并推測地下熱水循環(huán)深度，研究地下熱水賦存規(guī)律。結果顯示，合山煤田地下熱水補給、徑流和排泄受巖溶構造控制，以順地層為主，穿層次之；接受大氣降水入滲補給，水質(zhì)為HCO3-Ca·Mg型；采用無蒸汽損失的石英溫標法，估算熱儲層溫度約80℃，識別出淺層地下水、淺層地下水與深部地下循環(huán)混合水和深部地下循環(huán)水3種類型；以井田內(nèi)No.6鉆孔數(shù)據(jù)為例，800 m孔深以下為深層地下循環(huán)水，其熱儲層溫度為63.44～79.41℃，循環(huán)深度在2 541～2 704 m，與實際地層埋深相差較小，估算結果可信度較高；在1 400 m以淺，有望探尋到水溫約50℃熱水；合山煤田地下熱水的偏硅酸、溫度均達到醫(yī)療要求；三、四煤層熱導率低，孔隙率小，為熱儲層良好蓋層；四煤層底板合山組下段和茅口組溶隙發(fā)育，為良好熱水儲層。研究成果對煤田地熱資源的開發(fā)利用前景預測有一定的探索意義。

合山煤田；水文地球化學；地下熱水；溫泉水質(zhì)；溫度預測

廣西合山煤田位于桂中坳陷中部，是廣西最大的煤炭基地。廣西煤炭地質(zhì)一五〇勘探隊取得了合山煤田大量的煤炭地質(zhì)成果與資料，在煤炭地質(zhì)勘探與開采過程中，為了查明開采井巷溫度、保障礦工安全，開展了鉆孔井溫與井巷溫度測量工作。20世紀70年代，合山煤田里蘭礦在200 m埋深處發(fā)現(xiàn)35℃熱水涌出，形成礦井熱害；據(jù)1976年統(tǒng)計，有415名礦工患各種皮膚病，發(fā)生多起中暑昏倒病例[1]；1982—1989年，廣西煤炭地質(zhì)一五〇勘探隊對合山煤田南部開展專門水文地質(zhì)勘探工作，在No.32孔1 006 m孔深附近揭露48.7℃的熱水[2]。20世紀的煤炭地質(zhì)勘探，了解煤層溫度的目的是防止礦井熱害，保障煤礦安全開采，受當時社會經(jīng)濟水平制約，沒有開展溫泉開發(fā)相關研究。

近年來，隨著我國步入小康社會，煤礦地熱資源化利用逐步受到煤炭地質(zhì)科技人員關注，初期主要在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)開展工作。2000年，根據(jù)廣西煤炭地質(zhì)一五〇勘探隊編制的《廣西邕寧煤田三塘探區(qū)最終地質(zhì)報告》，6847孔500 m處溫度達45.3℃，南寧市據(jù)此施工地熱探采井，在560～960 m揭露到平均水溫52℃的熱儲層，目前已開發(fā)20 a，取得較好的經(jīng)濟效益[3]。張毅等[4]、畢世科[5]研究了煤礦地熱資源化利用的必要性及利用途徑；張福強等[6]、李波[7]依據(jù)合山向斜物探測溫及合山里蘭礦開采過程中熱害治理的積累數(shù)據(jù)，基于地熱系統(tǒng)的“熱和水源、通、儲、蓋”4個主要因素，分析了地下熱水的賦存規(guī)律和溫泉勘查前景。廣西合山組地層廣泛分布于桂中坳陷，約占廣西全域四分之三面積，尚有較多與合山向斜類似的煤產(chǎn)地缺乏深部鉆探揭露，缺乏深部煤層地溫信息；同時，多名學者[8-11]依據(jù)地下水水文地球化學、常規(guī)離子濃度分析，估算熱儲溫度和地下水循環(huán)深度，預測地熱資源的開發(fā)利用前景；但整體來說，我國對煤田地下熱水的評價和開發(fā)研究還處于起步階段。

筆者以水文地球化學理論為基礎，利用以往煤炭地質(zhì)勘探過程中積累的大量水文地球化學數(shù)據(jù)與信息，運用地球化學溫標法，預測評價合山向斜及廣西其他合山組煤系分布區(qū)域的隱伏地熱資源勘探前景，以期為合山煤田地熱資源開發(fā)提供參考。

1 合山煤田地質(zhì)與水文地質(zhì)概況

1.1 地質(zhì)概況

參照廣西煤炭地質(zhì)一五〇勘探隊編制的《廣西壯族自治區(qū)合山市、來賓縣合山煤田平陽區(qū)專門水文地質(zhì)勘探報告》等地質(zhì)報告和文獻[12-13]，合山煤田揭露地層由上至下有第四系、三疊系、二疊系，自三疊系中統(tǒng)百逢組至二疊系中統(tǒng)棲霞組上段，地層總厚2 868 m，具體巖性與水文地質(zhì)特征如圖1所示。合山組四煤層厚度最大9.61 m，煤厚2～4 m的面積占66%，大于1 m的占99%，煤層穩(wěn)定性較好，為主采煤層。

1.2 構造、巖漿巖與水文地質(zhì)條件

合山煤田長約30 km，東西寬6～12 km，面積約260 km2；整體為一NNE走向并向東突出的弧形向斜構造。向斜北寬緩、南尖銳揚起；西翼平緩，傾角12°～20°，東翼較陡甚至直立、倒轉(zhuǎn)，傾角19°～90°，主要在東部發(fā)育次級小褶曲，構成不對稱向斜，向斜軸偏東部。

煤田內(nèi)斷裂不發(fā)育，多為高角度逆斷層，主要分布在東翼且切割破壞含煤地層，其中北泗坳–河里斷層為區(qū)域性構造，南北延伸長度大于160 km。

合山煤田是一個典型的獨立循環(huán)巖溶充水礦床，東起區(qū)域性北泗坳–河里逆斷層，北、西、南3個方向的邊界區(qū)域均為棲霞組下段區(qū)域隔水層，使得棲霞組下段及其下部的上石炭統(tǒng)灰?guī)r地層地下水在正常狀況下與上覆含水層無水力聯(lián)系，無法對合山向斜水文地質(zhì)單元形成補給，煤田形成一個完整封閉的水文地質(zhì)向斜構造單元。北、東部地勢較高，為地下水補給區(qū)；徑流區(qū)位于向斜中部；紅水河沿向斜西部穿流而過，為合山煤田的最低侵蝕基準面及地表、地下水排泄區(qū)。

發(fā)育的含水層包括北泗組、合山組、茅口組和棲霞組上段的灰?guī)r含水層；隔水層為百逢組、馬腳嶺組、大隆組、合山組賦存的四煤層和三煤層以及棲霞組下段。

1.3 地熱系統(tǒng)

合山向斜東翼區(qū)域性NNE向的北泗坳–河里逆斷層，下切深度大，河里樟村至羊角村一帶次級斷裂極其發(fā)育(圖2a)。在此區(qū)域，云斜煌斑巖侵入煤層和煤系灰?guī)r中[14]，侵入時代為華力西晚期或晚于華力西期；侵入巖中發(fā)育黃鐵礦、黃銅礦等金屬硫化物。云斜煌斑巖脈侵入合山組四煤層底板石灰?guī)r地層時，灰?guī)r發(fā)生擠壓破碎，產(chǎn)生密集裂隙，為地下水活動創(chuàng)造良好條件?；鸪蓭r本身為不透水層，但在其與灰?guī)r接觸界面，地下水運動強烈，巖溶發(fā)育。區(qū)域斷裂、巖脈侵入和富氧大氣降水的疊加活動與改造，構成向斜東部的裂隙和溶隙發(fā)育系統(tǒng)。同時，東翼合山組、茅口組含水層產(chǎn)狀陡峻，由于大氣降水入滲，在向斜東翼形成良好的地下水補給區(qū)。

圖1 合山煤田地層與水文地質(zhì)及儲蓋層模式

大氣降水主要自東部高角度含煤地層和逆斷層及向斜周邊裸露灰?guī)r地區(qū)下滲補給，順層徑流到深部，與深部較熱巖層發(fā)生水–巖反應和熱交換，屬對流型地熱增溫區(qū)(圖2b)。受限于上覆的大隆組、四煤層和三煤層隔水層，以及下伏棲霞組下段隔水層，地下熱水基本在合山組和茅口組灰?guī)r含水層中徑流；合山向斜中部埋深較大區(qū)域地下熱水上升與重力流疊加，于合山向斜西翼的紅水河河谷排泄。

圖2 合山煤田區(qū)域地質(zhì)與水文地質(zhì)剖面圖

在合山向斜轉(zhuǎn)折端和西翼埋深較大區(qū)域，構造相對平緩，為地下水徑流區(qū)，屬傳導型地熱保溫區(qū)(圖2b)。

合山向斜西翼埋深較淺區(qū)域，紅水河切割合山組、茅口組地層，溫度較低的紅水河河水，與地熱保溫區(qū)上升的熱水交換熱量，導致地下熱水水溫下降，如鵝灘上升泉水溫為24℃，此區(qū)域?qū)賯鲗偷責峤禍貐^(qū)(圖2b)。

對于獨立封閉的合山向斜而言，其總體屬對流–傳導疊加型地熱區(qū)。

2 水文地球化學特征

表1 合山煤田部分鉆孔可溶性SiO2參數(shù)

3 地球化學溫標法估算熱儲層溫度

合山煤田通過歷次地質(zhì)勘查工作獲得14個可溶性SiO2數(shù)據(jù)(表2)，可基于地球化學溫標法估算合山向斜熱儲層地溫，為合山向斜地下熱水開發(fā)提供參考。

地球化學溫標法估算熱儲層溫度的原理是：在一定地溫條件下，經(jīng)過長時間作用，流體(熱水)成分與熱儲層圍巖成分達到動態(tài)平衡；熱水在較快時間內(nèi)上升地表的過程中，其化學成分、同位素、氣體成分含量不易與通道圍巖產(chǎn)生物質(zhì)交換。SiO2不易溶于地表水，在多成分的熱水中可以微弱溶解。依據(jù)熱水的可溶性SiO2數(shù)據(jù)，估算地下熱儲層溫度具有比較成熟的理論基礎。在地熱流體系統(tǒng)中，物質(zhì)溶解度和溫度有關，即反應的平衡常數(shù)與反應溫度有關，可以依據(jù)平衡溫度來推斷反應溫度，建立在這一原理基礎上估算地下溫度的方法稱之為地熱地球化學溫標法。地球化學溫標法有陽離子和硅2類[15-16]。陽離子溫標法主要有Na-K、K-Mg、Na-K-Ca 3種；硅地球化學溫標法主要有石英和非晶質(zhì)2種，由于石英等的溶解度是溫度的函數(shù), 可以直接用作地熱溫標。

3.1 地球化學溫標法選擇

研究區(qū)地下水K+、Na+含量極低，陽離子溫標法在此區(qū)域并不合適。

對于硅溫標法，可溶性SiO2有石英和玉髓2種來源，據(jù)王廣才轉(zhuǎn)引Arnorsson(1970)[16]提出溫度大于180℃，石英溶解度控制了溶液中的硅濃度；180～110℃為石英和玉髓；小于110℃為玉髓。Trus-dell(1975)認為，大于150℃，水與石英平衡，有些地區(qū)為小于140～150℃，水與玉髓平衡。合山煤田以貧煤為主，少量瘦煤，鏡質(zhì)體最大反射率max=1.65%～2.10%，四煤層底板見輝銻礦、透閃石等低溫礦物，說明古地溫達到200℃左右。合山組與茅口組中富含硅質(zhì)巖和燧石，經(jīng)X射線及差熱分析證明，SiO2均以a–石英形式存在，顯微鏡觀察大部分為顆粒細小的微晶石英，其中鑲嵌著細顆粒的方解石，因此，說明合山煤田存在石英礦物，可選擇石英溫標法進行地溫計算。石英溫標法考慮蒸汽損失有無蒸汽損失和最大蒸汽損失2種估算公式，研究區(qū)水體溫度一般低于沸點，選擇無蒸汽石英溫標法比較合適。

3.2 基于石英溫標法估算地熱儲層溫度

GB/T 11615－2010《地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范》定義了地熱儲(geothermal reservoir)簡稱熱儲(heat reservoir)，是指埋藏于地下、具有有效空隙和滲透性的地層、巖體或構造帶，其中儲存的地熱流體可供開發(fā)利用。

在《地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范》附錄A中，推薦了基于實驗計算和熱動力平衡推導的無蒸汽損失的石英溫標估算熱儲溫度公式，如下：

= 1 309/(5.19–lg)–273.15 (1)

式中：為估算的熱儲層溫度，℃；為SiO2質(zhì)量濃度，mg/L；lg中的取數(shù)值。

利用式(1)估算合山煤田13個鉆孔中14組取樣層位對應的熱儲層溫度，結果見表2。

表2 合山煤田石英地熱溫標法估算熱儲層溫度

由表2可知，利用式(1)估算的部分熱儲層溫度出現(xiàn)異常，分析認為，本文水文地球化學數(shù)據(jù)為20世紀80年代合山煤田專門水文地質(zhì)勘探獲得，當時條件有限，沒有稀釋可溶性SiO2水樣，也無法查閱測試方法和精度，因此，部分數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)偏差，導致估算結果也存在異常。合山煤田巖溶極其發(fā)育，分析熱儲層流體溫度應考慮其與淺層地表水耦合關系，綜合pH值、水溫、可溶性SiO2和巖溶發(fā)育程度，才能估算出合理的熱儲層溫度數(shù)據(jù)。

3.3 估算熱儲層溫度數(shù)據(jù)合理性分析

3.3.1 淺層地表水

No.2、No.8、No.12三個孔估算儲層溫度為–5.4～0.01℃，主要是因為這3個水樣的pH值趨于中性，水溫趨于氣溫，可溶性SiO2趨于零；而這3個孔巖溶極其發(fā)育，推測水樣大部分為淺層地表水組成，沒有經(jīng)過深層循環(huán)。

3.3.2 淺層地表水與深層地下循環(huán)水混合水樣

No.1、No.3、No.4、No.5、No.7、No.9、No.10、No.11、No.13九個孔水樣的pH值在7.3～8.0，水溫22～29℃，大多為25℃，可溶性SiO2最高15 mg/L，一般5.5～12.0 mg/L。這9個孔巖溶發(fā)育中等，推測水樣為淺層地表水和深層地下循環(huán)水混合而成，由于深層循環(huán)地下水的權重較低，預測的“儲層溫度”可能低于實際參與循環(huán)的深層水體溫度。

3.3.3 深層地下循環(huán)水

No.6孔水樣pH值7.40～8.04，水溫41℃，可溶性SiO2分別為20 mg/L和30 mg/L，水溫較高，但大大低于儲層溫度。pH值和水溫比920 m孔深的地層中水體低，限于當時采樣條件，高濃度可溶性SiO2在采樣過程中可能發(fā)生了聚合或沉淀，使預測儲層溫度低于實際循環(huán)溫度，推測儲層溫度可能大于80℃。由于缺乏相對應的氧同位素和氯離子濃度等數(shù)據(jù)，暫時無法推測淺部冷水與熱水的混合比例變化范圍。

因此，通過No.6孔數(shù)據(jù)獲得熱儲層溫度近80℃，可信度較高，可采用No.6孔資料估算地下熱水循環(huán)深度。

4 地下熱水循環(huán)深度估算

4.1 估算公式

在估算得到深部熱儲層溫度的情況下，依據(jù)地溫梯度估算公式：

=(–0)/ (–) (2)

導出地下熱水循環(huán)深度估算公式：

=(–0)/+(3)

式中：為地下熱水循環(huán)深度(熱儲層埋深)，m；為熱儲層溫度，℃；0為研究區(qū)多年平均氣溫，℃；為常溫帶深度，m；為地溫梯度，℃/hm。

4.2 估算參數(shù)

合山煤田地溫梯度與地層巖性、巖溶發(fā)育程度、地層含水性直接相關，且呈非線性關系。采用No.6孔數(shù)據(jù)進行地下熱水循環(huán)深度估算，No.6孔800 m以淺，裂隙、溶洞極其發(fā)育，熱量交換以地下水強烈徑流的低溫流體為主，灰?guī)r為主的巖層傳導熱交換次之。合山向斜北東高、南西低，紅水河在西南部形成良好的排泄區(qū)，由上到下，由北西到南西，強烈徑流的水體導致地層淺部與深部，即三、四煤層隔水層以上，溫度均一化，產(chǎn)生較低的地溫梯度值；三、四煤層隔水層以下，到棲霞組隔水層以上，即合山組下段、茅口組、棲霞組上段熱儲層，與淺層地表水沒有直接連通，具有較高的地溫梯度值，如No.6孔在20～800 m，水溫由21.8℃增至30.1℃，地溫梯度僅為1.06℃/hm；在800～944 m，地溫由30.1℃增至41℃，增加9.9℃，地溫梯度為6.87℃/hm。No.6孔揭露地層地溫梯度為非線性特征(表3)，熱導率非均一化明顯，估算地溫梯度時需考慮。No.6孔在889.75 m和920 m獲得可溶性SiO2質(zhì)量濃度分別為20 mg/L和30 mg/L；按式(2)估算得20～889.75 m水溫由21.8 ℃增至36.18 ℃(889.75 m水溫由內(nèi)插法估算)，地溫梯度為1.65℃/hm；20～920 m地溫梯度2.13℃/hm。

表3 合山煤田No.6孔實測地溫資料

其他參數(shù)值由實測資料取平均獲得，其中合山煤田0為21.8℃，為20 m。

4.3 地下熱水循環(huán)深度估算

據(jù) No.6孔估算的熱儲層溫度、地溫梯度和式(3)，采用889.75 m地溫梯度1.65℃/hm，熱儲層溫度63.4℃，920 m地溫梯度2.13℃/hm，熱儲層溫度63.4℃，分別估算地下熱水循環(huán)深度，結果見表4。

估算No.6孔地下熱水循環(huán)深度在2 541～ 2 704 m，與合山煤田百逢組與棲霞組上段之間地層總厚2 868 m大致相當，估算的可信度較高。

表4 合山煤田No.6孔熱儲循環(huán)深度估算

5 討論

5.1 合山地下熱水水溫預測

以往施工No.32孔于1 006 m孔深揭露地溫為48.7℃，依據(jù)地下熱水循環(huán)深度估算，合山隱伏地熱在1 400 m埋深上下可獲50℃左右溫水。

5.2 合山向斜地下水活動規(guī)律

合山向斜地下水活動主要受巖溶控制，巖溶孔洞順層發(fā)育，在200～250 m，–50～100 m，–400～ –250 m最為發(fā)育，導致地下水被隔水層和巖溶孔洞制約，順層徑流；平面上巖溶發(fā)育極不均一，可能在北西向與東西向斷裂交匯處，局部裂隙“穿透”大隆組隔水層，地下水強烈溝通北泗組到合山組之間的地層，導致四煤層底板以上，水體徑流換熱值大于地(巖)層傳導換熱值，地溫場均一化[17]，地溫梯度極小，No.6孔800 m以淺水溫梯度僅為1.06℃/hm即可證明。

5.3 合山地下熱水儲層

合山組下段巖溶比上段發(fā)育，下段上部40 m尤為強烈，四煤層附近，特別是煤層直接底板，巖溶發(fā)育更強烈，具有走向上強弱相間分布和由淺而深的順層發(fā)育特點；合山煤田礦井下見到的墻縫狀、漏斗狀、線狀、眼球狀、囊狀、蜂巢狀等溶蝕現(xiàn)象，大多沿節(jié)理裂隙發(fā)育，溶隙一般無充填或僅局部充填，充填物為灰色、褐色黏土或灰?guī)r碎塊。煤層底板溶隙有滲水，一般水量在0.1～50.0 m3/h，頂板溶隙時有淋水或滴水現(xiàn)象，也可能存在干溶隙。

合山煤田北西部的石村礦和里蘭礦巷道揭露地下熱水涌水點，位置在四煤底板，水量一般小于50 m3/h，水溫33～38℃，高出同水平涌水點2～8℃，說明溶隙發(fā)育深度較大，為優(yōu)良的地下熱水儲層。

5.4 合山地下熱水蓋層

合山煤田高于35℃的地下熱水均蘊藏于四煤層底板合山組下段和茅口組上段灰?guī)r的特定層位。以No.6孔為例，鉆孔地溫增溫率在四煤層底板突然增大，孔深800 m時，水溫30.1℃，孔深850 m時，水溫33℃，地溫梯度約6℃/hm。三煤層底板孔深814.69 m，四煤層底板831.47 m，煤加炭質(zhì)泥巖總厚3.42 m，巖性致密、孔隙率低且連通性差，滲透率極低；沉積巖中煤的熱導率最小[18]，其最大值為1.335 W/m·℃，最小值為0.173 W/m·℃，平均值為0.402 W/m·℃；合山組煤層頂?shù)装寤規(guī)r在地層中熱導率最大，其最大值為3.712 W/m·℃，最小值為1.897 W/m·℃，平均值為2.867 W/m·℃。在熱傳導過程中，熱通常是向熱導率高的區(qū)域傳導，低熱導率的煤層和含炭泥巖為熱儲層的直接高阻隔熱蓋層，為下伏熱儲層形成創(chuàng)造良好條件。

5.5 合山地下熱水水質(zhì)及醫(yī)療功效

熱儲層水礦化度較低，一般在296～317 mg/L；低硬度，總硬度236～240 mg/L，pH值7.40～8.04，略偏堿性；可溶性SiO2質(zhì)量濃度為20～30 mg/L，偏硅酸為26～39 mg/L，已超出溫泉有醫(yī)療價值濃度值；水溫41℃，超過有醫(yī)療價值溫度34℃，基本達到溫泉洗浴要求。

合山煤田地下熱水還含較高的Li，合山四煤層Li平均含量為62.82 μg/g，中間值為31.8 μg/g，高出背景值幾近一倍[20]。在今后工作中，應提高Li的檢出限，研究其是否達到醫(yī)療功效水平。

6 結論

a.合山向斜為一封閉的水文地質(zhì)單元，地下熱能來源地殼深部，以傳導型為主、斷裂對流型次之，大氣降水為地下熱水補給源，地下水補給、徑流和排泄主要受地層產(chǎn)狀控制；四煤層底板合山組下段和茅口組灰?guī)r順層巖溶較發(fā)育，為良好的地下熱水通道與儲層；三、四煤層熱導率低，為熱儲層極佳蓋層；合山向斜地下熱水的水源、熱源、熱流體上升通道、熱儲層、蓋層條件齊備，有利于隱伏溫泉成礦。

b.利用No.6孔數(shù)據(jù)預測合山煤田地下熱流體循環(huán)深度為2 541～2 704 m或更深；熱儲層溫度63.44～79.41℃；水質(zhì)為HCO3-Ca·Mg型，偏硅酸和水溫達到醫(yī)療要求，S、Li背景值高，有形成“S、Li泉”的可能。

c.對缺乏深部鉆探資料的地熱儲層，在如何利用地表上升泉的可溶性SiO2數(shù)據(jù)，結合冷熱水混合比例、地下熱水上升過程降溫、非線性地溫梯度等因素，估算深部熱儲層溫度、埋深，評價隱伏溫泉勘探前景還需開展進一步的深入研究。

致謝：本文在收集資料、撰寫論文過程中與廣西煤炭地質(zhì)局首席專家周立堅高級工程師開展了有益的討論，廣西煤炭地質(zhì)局總工程師農(nóng)衡才教授級高級工程師、羅祺高級工程師審閱全文并提出寶貴意見，廣西煤炭地質(zhì)局多名工作人員在論文行文過程中提供了幫助，在此謹表謝意。

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Characteristics analysis of the geothermal water in Heshan Coalfield based on hydrogeochemistry

ZHAO Guanhua1,2

(1. Guangxi Administration of Coal Geology, China National Administration of Coal Geology, Nanning 530299, China; 2. No.150 Exploration Team of Guangxi Coal Geology, Nanning 530299, China)

In order to develop geothermal water resources in Heshan Coalfield, Guangxi Provence, the temperature of geothermal reservoir was estimated by quartz temperature scale method based on hydrogeochemistry, and the circulation depth of geothermal water was speculated to study the occurrence law of geothermal water. The results show that the recharge, runoff and discharge of underground hot water in Heshan Coalfield are controlled by karst structure, which is mainly along and across the stratum. It receives infiltration recharge from atmospheric precipitation and the water quality is HCO3-Ca·Mg type. By quartz geothermometers without steam loss, the thermal reservoir temperature is estimated to be about 80℃ and three types of water, namely, shallow groundwater, mixed water of shallow groundwater and deep groundwater circulating water and deep groundwater circulating water. Taking No.6 borehole data in the mine field as an example, the temperature of the thermal reservoir is 63.44℃ to 79.41℃, and the circulation depth is 2 541-2 704 m. The difference between the thermal reservoir temperature and the actual buried depth is small and the estimation result is highly reliable. The difference from the actual burial depth is small, indicating the high reliability of the estimation results. At the depth of 1 400 m and around, it is expected to explore geothermal water about 50℃. The metasilicic acid and temperature of underground hot water in Heshan coal field meet the medical requirements. No.3 and No.4 coal seams have low thermal conductivity and small porosity, which are good caprock for thermal reservoir. The lower member of Heshan Formation and Maokou Formation in the floor of No.4 coal seam are developed with solution fissures, which are good hot water reservoirs. The research results have certain exploration significance for the development and utilization prospect prediction of geothermal resources in coalfields.

Heshan Coalfield; hydrogeochemical method; geothermal water;hot spring water quality; temperature prediction

TD712

A

1001-1986(2021)04-0250-10

2020-09-02；

2021-05-20

中國煤炭地質(zhì)總局廣西煤炭地質(zhì)局2019年重點科研項目(201902)

趙冠華，1969年生，男，廣西天等人，高級工程師，從事地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘查技術管理和科研工作. E-mail：543340326@qq.com

趙冠華. 基于水文地球化學的合山煤田地下熱水特征分析[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2021，49(4)：250–259. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.04.030

ZHAO Guanhua. Characteristics analysis of the geothermal water in Heshan Coalfield based on hydrogeochemistry[J]. Coal Geology & Exploration，2021，49(4)：250–259. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2021.04.030

(責任編輯 周建軍)