对广东某地区地热地质特征研究

王胜理

摘要：笔者主要探讨了广东某地区地热地质条件、地温特征、构造情况进行了分析。
关键词：地热资源; 地质特征; 地质背景；开发利用
0论文前言
随着该地区经济的迅速发展, 该市旅游城市的定位、旅游业的发展, 地热资源开发利用也随着升温。地热资源开发和利用, 对该市的旅游业发展有着重要的作用, 同时经济效益和社会效益也将随同上升。合理开发利用有限的地热资源, 还必须对该地区热资源的地质背景、成因、化学成份、对环境影响等进行研究。文章根据相关资料, 对该地区地热资源进行了分析, 供与参考。
一、地热地质条件
1. 地质构造特征
该地热区位于华南皱褶系南武夷山隆起带的南部,东江深大断裂带及两侧上。区内出露的地层主要有震旦-寒武系浅变质岩( Cm2) , 石炭系灰岩( I C1)侏罗系上统火山-沉积碎屑岩(J1-2) 和白垩上统沉积碎屑岩( K2)等。区内中生代岩浆活动强烈, 出露的火成岩主要有燕山期花岗岩(γ52(3)) 等。
区内断裂构造发育, 主要为NE向和NW向两大组断裂及其伴生的次级断裂(图1)。这些断裂规模大、切割深, 控制着火成岩、红盆及地热区( 温泉) 的展布。

2. 地热埋藏条件
该地区地热区共有10多处温泉出露。这些温泉沿近活动的NE向断裂分布,并受NW向断裂构造控制( 图1)。地热资源属于中低温( 35℃≤t≥90℃)构造裂隙型地热资源,其温度随热储埋藏深度增加而增加。
3. 地温特征
地下水温的形成,主要靠深大断裂和次一级断裂构造、裂隙网为通道, 通过热储体、地下水深循环作用,使地下水温升高。依据Si O2 温标计算公式①及新西兰经验公式②, 即: T1℃=1315÷( 5. 205- LogSi O2 ) - 273.5①;T2 ℃=32. 7( Si O2 ) 0.311②。上列式中Si O2 , 由水质分析成果的偏硅酸mg/ L含量换算为Si O2 mg/ L含量, 推算本区热储的深部温度在98～150℃。
4. 地下热水的补给来源
地下水补给一般在温泉出露点的周围中低山区, 出露点与补给区相对高差在200～300米, 距离500米～10km以上。循环深根据相关资料推算一般在200～500m , 个别大于500m 。并存在循环深度与水温温度有一定正比关系, 水温与水量、储存量成反比。说明补给区远, 储存量较小, 循环深度较大。
二、地热地球化学特征
1. 温泉水水化学特征
该地区部分温泉水水化学成分分析结果列于表1。从表1中可见, 区内温泉水水化学类型为HC03-( S04-2)Na+(Ca+)型水, pH值变化于6. 62～9. 68,为中偏碱性水。可溶性总固体234.02～1420.89 mg/ L。热水中H2Si O3 和F- 含量普遍较高, 其质量浓度分别为70. 60～147.64mg/ L和3.83～20.00 mg/ L,是本区具有医疗价值成分的温泉。水中可溶性C02 质量浓度为8. 60～289.61 mg/L, 是本区可贵的热碳酸泉。
2. 温泉区冷泉水水化学特征
该地区部分温泉周围冷泉水水化学成分分析结果列于表1。从表1中可见, 区内冷泉水水化学类型为HC03-•Cl -- (Na ++K+) 型水, pH值变化于6. 25～6. 50, 为中性水。可溶性总固体11. 09～23. 00 mg/ L。冷水中H2Si O3和F-含量普遍较低, 其质量浓度分别为12.31～23.45mg/ L和0. 03～0. 68 mg/ L。水中可溶性C02质量浓度为3. 52～18. 04 mg/ L。
3. 温泉区温泉水气体成分特征
区内温泉多有气体逸出, 根据相邻地区及有关资料, 气体主要组分为CO2 、H2 S, 少量N2、CH4等。
表 1该地区温泉、冷泉水化学成分 (mg/L)

三、温泉中偏硅酸( SiO2 )和氟( F) 含量增高成因浅析
1. 硅、氟的地球化学特征
硅、氟遍布于地球表面, 地壳中硅的平均含量占第二位(26.3%)、氟的平均含量占十二位(> 660ppm )。它们是活泼的碳族元素和卤族元素, 在自然界中, 容易以化合物形式存在, 如形成石英、长石、云母等都是硅的化合物, 和氟化氢、氟化钙等都是氟的化合物, 而且硅、氟还能与更多元素形成络合物或络合物离子。这些矿物集合而成各种岩石, 是构成地壳的主要组分。
根据温泉周边地区岩浆岩(热储体)主要矿物成分分析结果列于表2。其中富含SiO2、Ae2 O3、K20, CaO、Na2 O、Ti O2、F-普遍增高。
2. 偏硅酸、氟在地下水中的迁移富集条件
该地区温泉中偏硅酸、氟在地下水中迁移富集的主要因素为下列几点:
⑴分布较广泛的花岗岩往往含硅、氟都较高, 这是地下水偏硅酸、氟含量增高的内在因素。
⑵深大断裂带的存在是偏硅酸、氟在地下水迁移富集的重要因素。
⑶地下水径流缓慢是偏硅酸、氟在地下水迁移富集的重要动力条件。
⑷循环途径较长的地下水, 因其温度、压力随之增大, 因此来自深处的深层承压水, 其偏硅酸、氟含量往往较高。
根据温泉周边地区岩浆岩( 热储体) 主要矿物组分、偏硅酸( Si 02) 、氟(F) 在地下水中的迁移富集条件, 该地区温泉水中偏硅酸( Si 02)、氟(F)含量普遍增高, 与热储体、导体的物质结构成分有一定的关系。东江断裂带及次一级断裂构造带为温泉提供了活动空间; 上部覆盖层多为朱罗纪及白垩系地层, 下部热储体都为燕山期花岗岩, 而花岗岩的SiO2 含量69.35%～72. 80%、F含量占O. 87%～1. 68% 之间。由于岩石( 矿物) 的风化化学作用、地下水的补给循环作用、热储体的增温增压作用, 使地下水温增高、硅质氟质溶解水中、与水中氧离子结合,形成富含偏硅酸( Si 02 )、氟( F)离子的水。
四、地热资源开发利用条件及建议
地热资源是大气降水在一定地质条件下, 向地下深循环而形成的结果。温泉水多为脉状承压水, 是现代地下水的一种。它的形成与一定的气候、地貌( 地形) 、地质构造条件和岩性有关。根据深层地下水可开采资源的组成和地下水流系统的水均衡理论: 地下水可开采资源总储量为100% , 浅层水越流和测向补给量占59. 1% , 含水层弹性释水和粘性土层压密释水量占40. 9% , 对整个地下水系统的水均来讲, 后者无疑是系统内总储存量的消耗, 前者中的越流补给实际是水量在系统内的转移, 只有侧向补给量才是系统可用于更新的水量, 深层承压水的侧向补给量是非常有限的。深层承压水极其缓慢的循环特征, 决定了一旦过量开采, 就会破坏水岩平衡天然状态, 继而出现地面沉降及其它类型地质灾害。
该地区地表出露的地热资源属于中低温( 35℃≤t≥90℃) 构造裂隙型承压水地热资源。全部为自流温泉水,开采容易、成本较低。按GB/ T13727- 92标准都可确定为硅水(含H2 Si O3≥50mg/ L) 和氟水( F-≥2mg/L)温泉,属含有多种有医疗价值的成分, 除氟含量外, 其它有害元素含量极低, 故开发价值较高。但有些交通条件较差,温泉水资源储量多属中小型, 补给量、可开采量较小。
建议地热资源实行统一规划, 经专家论证后有条件开发。该地区热水资源不能直接作为饮用水资源。注意开发后氟对下游区饮用水污染, 防止引起氟病。