连山县小三江镇大风坑地热资源特征及其开发利用建议

全守奖

摘要：为探讨连山县小三江镇大风坑地热资源的开发前景，在充分搜集与利用资料的基础上，通过地质测量、水文地質测量、钻探等工作，基本查明了地热田地质结构及地热流体化学特征等，探讨了地热田的开采前景并提出开发利用建议，为该地区的地热资源合理开发与可持续利用提供科学依据。

关键词：地热资源；开发利用；连山

1.前言

连山县小三江镇大风坑地热田地处萌诸山脉之中，有约13条简易的公路与323国道相连，交通较为便利。

通过对该区的地热资源的勘查，基本查明了该区的地质特征及深部热处岩性的分布规律，初步评价了地热资源，为合理开发利用该区域地热资源提供基础地质资料。

2.地质特征

（1）地层岩性。地热田及其周边区域基底岩石主要为燕山早期母花岗岩，在山丘坡脚地分布第四系河流冲积层及少量残坡积层。冲积层岩性主要为中砂、粗砂、砾石等，厚度约2m～20m；坡残积层岩性主要为砂质粘性土，呈褐黄色，厚度约2m～16m。

（2）地质构造。地热田位于区域性南岭纬向构造带与新华夏系郴县一怀集深大断裂带交汇处之东南侧，大东山岩体西南部，构造较为复杂。其中一组近南北向断裂：多以碎裂岩、石英脉及岩脉充填的断裂构造为主，构造形迹明显。该断裂具有明显的压扭性特征，该断裂切割深度较大，对区域内深部热源的聚集、运移、上升、混合、循环起着重要的控制作用，为地下水的富集和热水对流提供了必要的空间，是控热断裂构造。另外一组北西向断裂：断裂面平直光滑，多以发育的节理带、裂隙带为主。该断裂具有张性特点，裂隙发育，为导水断裂，对勘查区内温泉的形成起着导水作用。

3.热储特征

（1）热源。大风坑地热田所在区域曾受多次构造应力作用及侵入作用的影响，并且大风坑地热田附近区域为北西向断裂与近南北向断裂所斜交切割，其所在区域地热矿水的成因主要是现代大气降水和岩导水构造的地表水经深部渗透循环接受地热增温而形成地热水，地热来源主要是来自沟通深部热源的现代活动性断裂带（即新华夏系郴县一怀集深大断裂带的次一级断裂）的热对流产生热量，另一部分为多期岩浆侵入后的余热和侵入岩中放射性矿物蜕变产生的热能，然后沿导水构造裂隙流出地表或隐藏地下，形成承压裂隙脉状地下热矿水。

（2）热储特征。大风坑地热田热储明显受新华夏系郴县一怀集深大断裂带的次一级断裂构造所控制。热储的岩性主要为构造碎裂岩，岩石破碎，岩石间受构造作用形成大量连续的裂隙，岩芯裂隙面见有热水溶蚀现象。抽水试验过程中周边观测孔压降一致性较明显，渗透系数139.71～194.18，表明热储渗透性较好；ZK01单井涌水量2016.66m³/D，表明热储富水性丰富。

（3）盖层特征。盖层主要为燕山早期花岗岩，节理裂隙不发育，密闭性较好，导水性差、富水性弱，厚度较大，为区内主要隔水层和保温层，保温性能较好。其中第四系松散沉积物厚度较薄，具有一定的渗透性，但因厚度较薄，对地热田影响不大。

（4）热流体流场特征。地热田及其周围在大风坑河地下水总体是由北西向南东流动，最后汇入大风坑河。鉴于导热导水断裂是向北东倾，则地热流体总体是由北西向南东沿着断裂裂隙流动，在压力的作用下，由裂隙较发育出露地表的地方排泄出去。因大风坑地热田所在区域地表盖层相对较厚，在ZK01大量抽水实验的过程中，没有出现因裂隙水补给不够及时而形成河水补给地下水的现象，河水对地热水水温难造成一定的影响。

（5）地温场特征。大风坑地热田的热异常形态总体上呈椭圆形，抽水试验测得孔内最高温度约48.8℃。在断层上盘由浅到深温度呈递增趋势而在断裂下盘温度变化则相反，随深度加深呈递减趋势。该区域垂向地温梯度一般0.0009℃/10m～0.227℃/10m，个别可达4.3℃/m，平均约0.65℃/10m。

4.地热流体化学特征

（1）地热流体化学组分特征。本次勘查工作采集了ZK01的水样进行分析测试，见表1，探采结合孔ZK01水质分析结果的库尔洛夫表示式如下：

结合分析测试结果及上述库尔洛夫式，可知大风坑地热田地热流体中pH值中等、呈中等偏酸性，二氧化硅含量较高，而放射性元素镭和氡的含量相对较低。

（2）深部热储温度推算。鉴于大风坑地热田属低温地热田，且据ZK01井取水样的化学分析结果表明pH<7.0，因此本次采用地球化学温标计算方法中的钾镁地热温标估算地热田热储温度，计算公式如下：

根据水质分析结果，将数据代入公式后，计算出来的热储层温度为89.50℃，因此，大风坑地热田的计算热储温度范围为89.50℃左右。据《地热资源地质勘查规范》（GB/T 11615-2010），可知上述计算结果仅代表热储不太深处热储的温度。

5.开发利用建议

据ZK01水样分析结果（见表1），对照《生活饮用水卫生水文地质、环境地质、工程地质2018年第五期标准》（GB5749-2006）、《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）等相关规定，评价该地热田的地热流体不可以直接作为生活饮用水；不能作为饮用天然矿泉水，不能作为农业灌溉用水，可以作为渔业用水；地热流体的排放对对环境的影响程度较低；该热矿水属非腐蚀性水。该热液流体偏硅酸、氡含量较为丰富，其中偏硅酸浓度含量达到命名矿水浓度标准，可命名为理疗用硅水、温水和淡水，而氡浓度达到理疗价值和矿水浓度，综合评价为HC03-Na型含氡的硅酸温热矿水。

根据评价结果，认为连山县小三江镇大风坑开发温泉度假村具有良好的前景，开发该地热资源将产生良好的社会效益与经济效益。

6.结论

（1）大风坑地热田出露地层主要为第四系，下伏基岩为燕山早期花岗岩。内热矿水形成的控热构造为北西向断裂与近南北向断裂，其交会部位的深切导水裂隙亦是地热流体运移的通道。

（2）大风坑地热田热异常形态总体上呈椭圆形，抽水试验测得孔内最高温度约48.8℃。

（3）大风坑地热田的地热流体为无色、透明、无味的热水。水化学类型为HCO₃-Na型；溶解性总固体含量167mg，L，为淡水；pH值6.67，为中性水；测得最高水温48.8℃，属低温热水；偏硅酸含量55.42mg，L、氟的含量为0.049mg/L，可综合定名为具理疗价值的硅水。