遼寧省綏中縣明水滿族鄉(xiāng)地?zé)峥辈旆椒捌湫Ч?/h1>
2013-01-30 14:10李煥超智喜如
中國科技信息 2013年6期
姜 華 李煥超 智喜如
遼寧省第九地質(zhì)大隊(duì)，遼寧 鐵嶺 112000
引言
地?zé)豳Y源是集熱、礦、水三位一體的清潔而寶貴的礦產(chǎn)資源，它埋藏于地下，受控于特 殊的地質(zhì)條件，以水為介質(zhì)把熱帶到地表的溫泉水，為人們利用，具有開發(fā)成本低、純天然、不污染、安全衛(wèi)生等諸多優(yōu)點(diǎn)。
進(jìn)入21世紀(jì)，隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們物質(zhì)文化生活水平的不斷提高及旅游業(yè)的興起，同時環(huán)境保護(hù)意識也不斷增強(qiáng)，開發(fā)利用地?zé)豳Y源成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，出現(xiàn)了快速發(fā) 展的勢頭。目前開發(fā)地?zé)嵋殉蔀橐环N產(chǎn)業(yè)，是政府、企事業(yè)單位和企業(yè)家在考慮經(jīng)濟(jì)上是否 可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。
綏中縣明水滿族鄉(xiāng)遼西走廊的西北部，具有地?zé)豳Y源優(yōu)勢，其轄區(qū)內(nèi)的新莊子有地下熱水 出露點(diǎn)，水溫度可達(dá)20℃～50℃不等，地下熱水的礦化度和總硬度較低，含有氧、銀等對人體有益的元素，達(dá)到醫(yī)療礦水濃度要求，是遼寧省內(nèi)最好的熱礦泉之→，具有廣闊的開發(fā)遠(yuǎn)景。
1 背景條件
1.1 地形地貌
勘察區(qū)位于狗河中游，新莊子地段地貌屬狗河河谷及坡洪積裙據(jù)，地形北東高西南低，地面標(biāo)高多在116m～121m之間，地面坡降為3.5‰～5.5‰，東部為剝蝕低丘的邊坡，最高海拔 280.5m。
1.2 地層與巖石
(1)前第四紀(jì)地層與巖石。
勘察區(qū)出露的前第四紀(jì)地層與巖石主要見有太古界混合花崗巖，中生界白堊系義縣組流 紋巖及燕山晚期流紋斑巖。
(2)第四紀(jì)地層。
區(qū)內(nèi)第四紀(jì)地層分布于狗河河谷及丘陵前裙據(jù)地帶，出露標(biāo)高146m～90m，按其成因類 型可分為坡洪積物和沖洪積物。
1.3 地下熱水分布及出露特征
調(diào)查區(qū)的地下熱水主要分布于新莊子和下屯地段。按地下熱水賦存條件可分為基巖脈狀 裂隙熱水和第四系孔隙次生熱水。
新莊子地段熱水點(diǎn)有兩處，一處位于新莊子?xùn)|南角，地貌單元屬丘陵前坡洪積裙裾的前 緣地帶。最初該熱水點(diǎn)曾以泉形式分布，后擴(kuò)泉成井，利用溫水養(yǎng)殖，井深6.0m。上部蓋層為5.5m厚的含碎石亞粘土，下部0.5m為碎石混土，底部為白堊系流紋巖破碎帶，該熱水點(diǎn)水溫42℃，涌水量小于100m3/d;新莊子地段另一熱水點(diǎn)位于村南東約400m，地貌為狗河沖洪積階地，該熱水點(diǎn)是村民在挖井過程中發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)初挖井時，當(dāng)挖至井深2m時見水，水溫30℃，最后成井深度4.5m，揭穿了第四系松散層，底部為白圭系流紋巖，最后水溫達(dá)到55℃。該熱水點(diǎn)附近曾挖井?dāng)?shù)眼，水溫一般在20℃～48℃，現(xiàn)被利用的熱水井溫度最高，水溫最高可達(dá)52℃，日前主要用于洗浴，涌水量200m3/d。
2 勘察方法
2.1 技術(shù)路線
針對工作特點(diǎn)，考慮地?zé)岬男纬蓷l件和約束條件，勘察工作的開展的技術(shù)路線主要從基底、蓋層、熱儲、厚度、梯度、巖性結(jié)構(gòu)、邊界條件等7個方面入手，進(jìn)而分析其地?zé)岬刭|(zhì)條件。
基底:了解基底的埋藏深度，巖性結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及富水性等。
蓋層:了解蓋層的厚度、巖性，詳細(xì)查明其分布、連續(xù)情況及保溫性能。
熱儲:了解熱儲的分布面積、巖性、孔隙裂隙溶隙發(fā)育情況、厚度變化及邊界條件，了解熱儲結(jié)構(gòu)(包括熱儲、蓋層、控?zé)釘嗔鸭捌浠リP(guān)系)及形態(tài)特征，分析熱儲、蓋層、流體通道和熱源等四大要素，初步建立熱儲概念模型。
厚度:主要為蓋層及熱儲的厚度及其變化規(guī)律。梯度:通過對已有鉆孔測溫資料，計(jì)算地溫梯度。
巖性結(jié)構(gòu):主要了解熱儲和蓋層的巖性結(jié)構(gòu)，對其構(gòu)造發(fā)育情況、巖石的透水性及隔熱層的保溫性能等初步了解。
邊界條件：了解地?zé)崃黧w的補(bǔ)給源和補(bǔ)給方式及補(bǔ)給途徑等邊界條件。
2.2 勘察工程布置
勘察區(qū)的熱儲呈脈狀，地下熱水屬受斷裂構(gòu)造控制的對流型熱水，按照《地?zé)豳Y源地質(zhì) 勘察規(guī)范》 (GB111615-89)，地?zé)峥辈祛愋蛯僦械蜏?II)類，II-2型地?zé)崽铩Ｋ钥辈?要點(diǎn)是要查明控制熱水的斷裂構(gòu)造分布，走向、傾向及產(chǎn)狀。
根據(jù)工作思路和確立的技術(shù)路線，確定勘察方法:利用淺孔測溫與綜合物探方法，查清 勘察區(qū)內(nèi)斷裂及其產(chǎn)狀、地層的孔隙、節(jié)理裂隙及水熱蝕變發(fā)育情況，劃分熱儲、蓋層、導(dǎo)水及控?zé)針?gòu)造。因此，在項(xiàng)目實(shí)施過程中，在充分收集、研究、分析已有區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)等方面資料基礎(chǔ)上，開展地?zé)岙惓：退瘜W(xué)場的調(diào)查，布設(shè)14個測溫淺孔，圈定地?zé)岙惓В槊鞯販貓龅姆植记闆r。布設(shè)物探工作查明控?zé)針?gòu)造、導(dǎo)熱構(gòu)造的性質(zhì)、產(chǎn)狀、規(guī)模、空間位置，為鉆孔布設(shè)提供依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行鉆探揭露，尋找深部地下熱水。
3 勘察成果分析
3.1 地球物理特征
為查明區(qū)內(nèi)隱伏構(gòu)造特征及地下熱水與構(gòu)造分布的關(guān)系，物探工作運(yùn)用多種方法進(jìn)行綜合探測，開展了電阻率聯(lián)合剖面、對稱四極電測深及大地電磁法等地球物理勘探工作。從不 同的物性參數(shù)反映出地質(zhì)現(xiàn)象，以便相互對比，提高了勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
3.2 地?zé)崽卣飨到y(tǒng)分析
工作區(qū)有多處熱水分布、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地?zé)釁^(qū)呈脈狀，具有方向性，在構(gòu)成地?zé)釁^(qū)的四大要素?zé)嵩?、流體通道、熱儲和蓋層中，前三大要素在本區(qū)特點(diǎn)鮮明?，F(xiàn)從熱源、流體通道和熱儲三方面對地?zé)釁^(qū)的地?zé)岬刭|(zhì)特征分析如下。
3.2.1 熱源
對于一個地區(qū)分布有溫泉，除反映該地區(qū)地球內(nèi)熱以正常地溫梯度向地表傳播外，其熱 能還有以下三種來源:①較近期的巖漿余熱;②地殼放射性元素(238U、235U、232Tn、40K)衰變產(chǎn)生的熱量:③通過深部大斷裂涌入的地球深部熱量。就調(diào)查區(qū)而言，根據(jù)地 質(zhì)條件分析，地?zé)岙惓^(qū)均位于阜新一綏中深部構(gòu)造變異帶上，深部阜新-山海關(guān)斷裂切割了上地幢凸起，地幢熱流沿深部斷裂上涌，構(gòu)成地?zé)岙惓５牡責(zé)醽碓础?/p>
3.2.2 流體通道
工作區(qū)新莊子地段Fl、F2斷裂和構(gòu)成各地?zé)岙惓^(qū)的流體通道。上述構(gòu)造活動規(guī)模和深度較大，易與深部熱源聯(lián)通。斷裂構(gòu)造發(fā)育在混合花崗巖巖體和流紋巖巖體中，由于巖體 性質(zhì)較脆，在斷裂破碎帶中心部位形成疏松多孔的構(gòu)造角礫巖，兩側(cè)一定范圍內(nèi)則為張開度 及裂隙度都增大的裂隙增強(qiáng)帶。由此構(gòu)成地慢熱流上涌通道，具有較強(qiáng)的導(dǎo)熱導(dǎo)水能力。當(dāng)大氣降水、地表水及地下冷水沿裂隙滲入到地下深處，迅速完成深循環(huán)加熱過程，使地下水 溫度升高，體積膨脹，壓力增大，然后在對流及靜水壓力的作用下上升，將相當(dāng)大的熱量帶到淺部，構(gòu)成淺部地?zé)岙惓！?/p>
3.2.3 熱儲
工作區(qū)的熱儲可分為兩種類型:第四系砂礫卵石熱儲和基巖(流紋巖)熱儲。
(1)第四系砂礫卵石熱儲
主要分布于新莊子、下屯熱水點(diǎn)及周圍，熱儲砂礫卵石層厚度3m～8m不等，為基巖脈狀熱水上溢泄出而生成的次生熱水，溫度不十分穩(wěn)定，一般泉水或井水溫度在新莊子地段 為25℃～45℃ ，下屯地段為25℃～28.5℃。由于有冷水混入，常隨著抽水時間的延長，溫度有所降低。
(2)基巖(流紋巖)熱儲。
調(diào)查區(qū)位于阜新綏中深部構(gòu)造變異帶上，深部阜新～山海關(guān)斷裂切割上地幔凸起，地幔熱流沿?cái)嗔焉弦?，然后沿F8、F9斷裂上導(dǎo)，使其周圍巖石處于高溫狀態(tài)，由于斷裂兩側(cè)接觸帶部位，常形成張性較好的裂隙，通過地下熱水將深部熱能帶到淺部形成脈狀熱儲。構(gòu)成良好的導(dǎo)熱儲水構(gòu)造，有利的儲熱部位與導(dǎo)熱進(jìn)水通道。
4 地?zé)峥辈煨Ч?/h2>
綏中縣明水滿族鄉(xiāng)地?zé)豳Y源勘察，在工作方法上得到驗(yàn)證，取得效果顯著。在水量、水溫及水質(zhì)等方面了得重大突破，確定了最有效的熱儲構(gòu)造，布設(shè)的地?zé)峋?井深130m)提供控制50m降深時單井最大出水量為4533.4m3/d，擴(kuò)大了地下熱水開采量3475.9m3/d，地下熱水自流高度達(dá)4m～5m，水溫50℃～54℃，水質(zhì)達(dá)到氟水、硅水國家醫(yī)療用水濃度標(biāo)準(zhǔn)，氧含量也 達(dá)到礦泉水標(biāo)準(zhǔn)要求。在遼寧省西部嚴(yán)重缺水的基巖山區(qū)能尋找到如此良好的地?zé)豳Y源，為類似工程勘察起到了示范作用。
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姜 華 李煥超 智喜如
遼寧省第九地質(zhì)大隊(duì)，遼寧 鐵嶺 112000
引言
地?zé)豳Y源是集熱、礦、水三位一體的清潔而寶貴的礦產(chǎn)資源，它埋藏于地下，受控于特 殊的地質(zhì)條件，以水為介質(zhì)把熱帶到地表的溫泉水，為人們利用，具有開發(fā)成本低、純天然、不污染、安全衛(wèi)生等諸多優(yōu)點(diǎn)。
進(jìn)入21世紀(jì)，隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們物質(zhì)文化生活水平的不斷提高及旅游業(yè)的興起，同時環(huán)境保護(hù)意識也不斷增強(qiáng)，開發(fā)利用地?zé)豳Y源成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，出現(xiàn)了快速發(fā) 展的勢頭。目前開發(fā)地?zé)嵋殉蔀橐环N產(chǎn)業(yè)，是政府、企事業(yè)單位和企業(yè)家在考慮經(jīng)濟(jì)上是否 可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。
綏中縣明水滿族鄉(xiāng)遼西走廊的西北部，具有地?zé)豳Y源優(yōu)勢，其轄區(qū)內(nèi)的新莊子有地下熱水 出露點(diǎn)，水溫度可達(dá)20℃～50℃不等，地下熱水的礦化度和總硬度較低，含有氧、銀等對人體有益的元素，達(dá)到醫(yī)療礦水濃度要求，是遼寧省內(nèi)最好的熱礦泉之→，具有廣闊的開發(fā)遠(yuǎn)景。
1 背景條件
1.1 地形地貌
勘察區(qū)位于狗河中游，新莊子地段地貌屬狗河河谷及坡洪積裙據(jù)，地形北東高西南低，地面標(biāo)高多在116m～121m之間，地面坡降為3.5‰～5.5‰，東部為剝蝕低丘的邊坡，最高海拔 280.5m。
1.2 地層與巖石
(1)前第四紀(jì)地層與巖石。
勘察區(qū)出露的前第四紀(jì)地層與巖石主要見有太古界混合花崗巖，中生界白堊系義縣組流 紋巖及燕山晚期流紋斑巖。
(2)第四紀(jì)地層。
區(qū)內(nèi)第四紀(jì)地層分布于狗河河谷及丘陵前裙據(jù)地帶，出露標(biāo)高146m～90m，按其成因類 型可分為坡洪積物和沖洪積物。
1.3 地下熱水分布及出露特征
調(diào)查區(qū)的地下熱水主要分布于新莊子和下屯地段。按地下熱水賦存條件可分為基巖脈狀 裂隙熱水和第四系孔隙次生熱水。
新莊子地段熱水點(diǎn)有兩處，一處位于新莊子?xùn)|南角，地貌單元屬丘陵前坡洪積裙裾的前 緣地帶。最初該熱水點(diǎn)曾以泉形式分布，后擴(kuò)泉成井，利用溫水養(yǎng)殖，井深6.0m。上部蓋層為5.5m厚的含碎石亞粘土，下部0.5m為碎石混土，底部為白堊系流紋巖破碎帶，該熱水點(diǎn)水溫42℃，涌水量小于100m3/d;新莊子地段另一熱水點(diǎn)位于村南東約400m，地貌為狗河沖洪積階地，該熱水點(diǎn)是村民在挖井過程中發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)初挖井時，當(dāng)挖至井深2m時見水，水溫30℃，最后成井深度4.5m，揭穿了第四系松散層，底部為白圭系流紋巖，最后水溫達(dá)到55℃。該熱水點(diǎn)附近曾挖井?dāng)?shù)眼，水溫一般在20℃～48℃，現(xiàn)被利用的熱水井溫度最高，水溫最高可達(dá)52℃，日前主要用于洗浴，涌水量200m3/d。
2 勘察方法
2.1 技術(shù)路線
針對工作特點(diǎn)，考慮地?zé)岬男纬蓷l件和約束條件，勘察工作的開展的技術(shù)路線主要從基底、蓋層、熱儲、厚度、梯度、巖性結(jié)構(gòu)、邊界條件等7個方面入手，進(jìn)而分析其地?zé)岬刭|(zhì)條件。
基底:了解基底的埋藏深度，巖性結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及富水性等。
蓋層:了解蓋層的厚度、巖性，詳細(xì)查明其分布、連續(xù)情況及保溫性能。
熱儲:了解熱儲的分布面積、巖性、孔隙裂隙溶隙發(fā)育情況、厚度變化及邊界條件，了解熱儲結(jié)構(gòu)(包括熱儲、蓋層、控?zé)釘嗔鸭捌浠リP(guān)系)及形態(tài)特征，分析熱儲、蓋層、流體通道和熱源等四大要素，初步建立熱儲概念模型。
厚度:主要為蓋層及熱儲的厚度及其變化規(guī)律。梯度:通過對已有鉆孔測溫資料，計(jì)算地溫梯度。
巖性結(jié)構(gòu):主要了解熱儲和蓋層的巖性結(jié)構(gòu)，對其構(gòu)造發(fā)育情況、巖石的透水性及隔熱層的保溫性能等初步了解。
邊界條件：了解地?zé)崃黧w的補(bǔ)給源和補(bǔ)給方式及補(bǔ)給途徑等邊界條件。
2.2 勘察工程布置
勘察區(qū)的熱儲呈脈狀，地下熱水屬受斷裂構(gòu)造控制的對流型熱水，按照《地?zé)豳Y源地質(zhì) 勘察規(guī)范》 (GB111615-89)，地?zé)峥辈祛愋蛯僦械蜏?II)類，II-2型地?zé)崽铩Ｋ钥辈?要點(diǎn)是要查明控制熱水的斷裂構(gòu)造分布，走向、傾向及產(chǎn)狀。
根據(jù)工作思路和確立的技術(shù)路線，確定勘察方法:利用淺孔測溫與綜合物探方法，查清 勘察區(qū)內(nèi)斷裂及其產(chǎn)狀、地層的孔隙、節(jié)理裂隙及水熱蝕變發(fā)育情況，劃分熱儲、蓋層、導(dǎo)水及控?zé)針?gòu)造。因此，在項(xiàng)目實(shí)施過程中，在充分收集、研究、分析已有區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)等方面資料基礎(chǔ)上，開展地?zé)岙惓：退瘜W(xué)場的調(diào)查，布設(shè)14個測溫淺孔，圈定地?zé)岙惓В槊鞯販貓龅姆植记闆r。布設(shè)物探工作查明控?zé)針?gòu)造、導(dǎo)熱構(gòu)造的性質(zhì)、產(chǎn)狀、規(guī)模、空間位置，為鉆孔布設(shè)提供依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行鉆探揭露，尋找深部地下熱水。
3 勘察成果分析
3.1 地球物理特征
為查明區(qū)內(nèi)隱伏構(gòu)造特征及地下熱水與構(gòu)造分布的關(guān)系，物探工作運(yùn)用多種方法進(jìn)行綜合探測，開展了電阻率聯(lián)合剖面、對稱四極電測深及大地電磁法等地球物理勘探工作。從不 同的物性參數(shù)反映出地質(zhì)現(xiàn)象，以便相互對比，提高了勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
3.2 地?zé)崽卣飨到y(tǒng)分析
工作區(qū)有多處熱水分布、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地?zé)釁^(qū)呈脈狀，具有方向性，在構(gòu)成地?zé)釁^(qū)的四大要素?zé)嵩?、流體通道、熱儲和蓋層中，前三大要素在本區(qū)特點(diǎn)鮮明?，F(xiàn)從熱源、流體通道和熱儲三方面對地?zé)釁^(qū)的地?zé)岬刭|(zhì)特征分析如下。
3.2.1 熱源
對于一個地區(qū)分布有溫泉，除反映該地區(qū)地球內(nèi)熱以正常地溫梯度向地表傳播外，其熱 能還有以下三種來源:①較近期的巖漿余熱;②地殼放射性元素(238U、235U、232Tn、40K)衰變產(chǎn)生的熱量:③通過深部大斷裂涌入的地球深部熱量。就調(diào)查區(qū)而言，根據(jù)地 質(zhì)條件分析，地?zé)岙惓^(qū)均位于阜新一綏中深部構(gòu)造變異帶上，深部阜新-山海關(guān)斷裂切割了上地幢凸起，地幢熱流沿深部斷裂上涌，構(gòu)成地?zé)岙惓５牡責(zé)醽碓础?/p>
3.2.2 流體通道
工作區(qū)新莊子地段Fl、F2斷裂和構(gòu)成各地?zé)岙惓^(qū)的流體通道。上述構(gòu)造活動規(guī)模和深度較大，易與深部熱源聯(lián)通。斷裂構(gòu)造發(fā)育在混合花崗巖巖體和流紋巖巖體中，由于巖體 性質(zhì)較脆，在斷裂破碎帶中心部位形成疏松多孔的構(gòu)造角礫巖，兩側(cè)一定范圍內(nèi)則為張開度 及裂隙度都增大的裂隙增強(qiáng)帶。由此構(gòu)成地慢熱流上涌通道，具有較強(qiáng)的導(dǎo)熱導(dǎo)水能力。當(dāng)大氣降水、地表水及地下冷水沿裂隙滲入到地下深處，迅速完成深循環(huán)加熱過程，使地下水 溫度升高，體積膨脹，壓力增大，然后在對流及靜水壓力的作用下上升，將相當(dāng)大的熱量帶到淺部，構(gòu)成淺部地?zé)岙惓！?/p>
3.2.3 熱儲
工作區(qū)的熱儲可分為兩種類型:第四系砂礫卵石熱儲和基巖(流紋巖)熱儲。
(1)第四系砂礫卵石熱儲
主要分布于新莊子、下屯熱水點(diǎn)及周圍，熱儲砂礫卵石層厚度3m～8m不等，為基巖脈狀熱水上溢泄出而生成的次生熱水，溫度不十分穩(wěn)定，一般泉水或井水溫度在新莊子地段 為25℃～45℃ ，下屯地段為25℃～28.5℃。由于有冷水混入，常隨著抽水時間的延長，溫度有所降低。
(2)基巖(流紋巖)熱儲。
調(diào)查區(qū)位于阜新綏中深部構(gòu)造變異帶上，深部阜新～山海關(guān)斷裂切割上地幔凸起，地幔熱流沿?cái)嗔焉弦?，然后沿F8、F9斷裂上導(dǎo)，使其周圍巖石處于高溫狀態(tài)，由于斷裂兩側(cè)接觸帶部位，常形成張性較好的裂隙，通過地下熱水將深部熱能帶到淺部形成脈狀熱儲。構(gòu)成良好的導(dǎo)熱儲水構(gòu)造，有利的儲熱部位與導(dǎo)熱進(jìn)水通道。
4 地?zé)峥辈煨Ч?/h2>
綏中縣明水滿族鄉(xiāng)地?zé)豳Y源勘察，在工作方法上得到驗(yàn)證，取得效果顯著。在水量、水溫及水質(zhì)等方面了得重大突破，確定了最有效的熱儲構(gòu)造，布設(shè)的地?zé)峋?井深130m)提供控制50m降深時單井最大出水量為4533.4m3/d，擴(kuò)大了地下熱水開采量3475.9m3/d，地下熱水自流高度達(dá)4m～5m，水溫50℃～54℃，水質(zhì)達(dá)到氟水、硅水國家醫(yī)療用水濃度標(biāo)準(zhǔn)，氧含量也 達(dá)到礦泉水標(biāo)準(zhǔn)要求。在遼寧省西部嚴(yán)重缺水的基巖山區(qū)能尋找到如此良好的地?zé)豳Y源，為類似工程勘察起到了示范作用。
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