曾獻群

(龍巖市大地礦業(yè)公司，龍巖，364000)

龍巖地區(qū)地熱資源豐富，分布廣泛，但由于分布相對分散，水溫偏低，長期以來缺少系統(tǒng)的研究和綜合開發(fā)利用，隨著龍巖經濟建設和旅游產業(yè)的不斷發(fā)展，總結和分析龍巖地熱資源的分布規(guī)律，探討其地質特征、形成機理及熱儲模型，為科學、合理勘查與綜合開發(fā)利用地熱資源提供支持。

1 地質概況

龍巖市地處福建省西部，侵入巖占全市面積的42.3%，主要為燕山期—印支期花崗質侵入巖；沉積巖占全市面積的29.2%，主要為二疊紀—三疊紀的砂巖、泥巖或石灰?guī)r；變質巖占22.7%，主要為古生代變質砂巖、砂礫巖；火山巖占5.8%，主要為侏羅紀—白堊紀流紋巖、凝灰熔巖、火山碎屑巖等。

區(qū)內構造多屬新華夏系，主要發(fā)育4條大致平行北東向壓扭性深大斷裂和2條北西向次一級張性區(qū)域構造，平面上呈“X”、“井”或“山”型展布，控制著印支期、燕山期中酸性巖漿侵入和中生代陸相盆地的分布，地熱多數(shù)分布在構造復合部位，呈串珠式的條帶狀或透鏡狀展布(圖1)。

圖1 龍巖市地熱資源分布圖(1∶1000000)Fig.1 distribution map of hot springs of Longyan city

2 地熱分布特征及貯存條件

根據(jù)地下熱水資源調查資料，龍巖地區(qū)有溫泉點31處，天然流量一般為3～10 L/s，總流量為237.5 L/s，最大流量22.4 L/s；地熱3處，單位涌水量2.62～4.21 L/s·m，平均流量為10.93 L/s。均屬低溫地熱資源，最高水溫80℃，其中溫水泉(25～40℃)9處，平均流量為4.67 L/s；溫熱水泉(40～60℃)17處，平均流量為8.35 L/s；熱水泉(60～80℃)8處，主要地熱分布特征(表1)。

從區(qū)域地質條件分析，該區(qū)巖漿活動頻繁，斷裂構造復雜，地下水的熱源主要來自于地殼深部新生代巖漿余熱和花崗巖體中放射性元素衰變。地熱見于侵入巖中的為22處，占總數(shù)的64.7%；在沉積巖中有7處，占總數(shù)的20.6%；在火山巖中有4處，占總數(shù)的11.8%；地熱見于龍巖坳陷帶和胡坊—永定隆起帶各有11處，占總數(shù)的66.7%，見于閩西南坳陷帶有6處。

表1龍巖市主要地熱概況

Table1TheListofoverviewofhotspringsinLongyanarea

編號位置水溫(℃)水量(L/s)貯存巖性編號位置水溫(℃)水量(L/s)貯存巖性1234567891011121314151617長汀連城漳平新羅河田鎮(zhèn)濯田長安濯田橫坑羊牯白頭文亨將屋新泉儒畬新泉鎮(zhèn)莒溪鎮(zhèn)姑田中堡永福明山新橋城口南洋鎮(zhèn)象湖鎮(zhèn)梅水坑白沙溪西白沙熱水白沙營斗804948286832703549585832426835356516.44.62.30.212.59.222.49.12.312.812.71.21.42.316.64.911.6侵入巖侵入巖侵入巖變質巖侵入巖沉積巖侵入巖沉積巖侵入巖侵入巖火山巖火山巖火山巖火山巖沉積巖沉積巖侵入巖1819202122232425262728293031323334新羅永定上杭武平白沙涂潭江山下車江山湯下曹溪浮蔡+東城溪西+合溪湯湖城郊古二城關城郊箭灘城郊中坑下洋下圩下洋湯仔閣下洋太平寨上杭一中+溪口大厚溪口大豐中山下東50703752506140505743594540307459542.68.10.513.98.317.42.86.95.62.312.50.911.751.216.214.23.2侵入巖侵入巖侵入巖沉積巖沉積巖侵入巖侵入巖侵入巖侵入巖侵入巖侵入巖侵入巖侵入巖沉積巖侵入巖侵入巖侵入巖

注：+為鉆孔資料

按SiO2溫標法推算該區(qū)地下熱水的熱儲溫度在150～250℃；采用管道模型推算地下熱水的循環(huán)深度1.5～2.0 km。

2.1 水文地質特征

龍巖地熱按貯存方式分為天然出露的溫泉和通過鉆孔揭露的地下熱水。溫泉多數(shù)見于山間盆地的河流一級階地低洼處，以上升泉群形式出露，地表常見泉華現(xiàn)象，流量一般為3～10 L/s，系構造裂隙承壓水，呈北西向條帶狀分布，該類溫泉熱儲量占全市地熱資源的90%；地下熱水主要貯存于沉積巖層狀孔隙、裂隙和巖漿巖帶狀構造裂隙中，覆蓋層厚，屬埋藏型地熱。

該區(qū)地下熱水以大氣降水為主要補給源，盆地外圍山區(qū)為補給區(qū)，邊緣山區(qū)及山前臺地為逕流區(qū)，一級階地的溪流低洼處為排泄區(qū)。熱水的動態(tài)變化特征與當?shù)貧夂驐l件相關，每年2～4月份水位較低、流量較小，7～9月份水位較高、流量較大，但變幅不大，一般小于20%。

2.2 地下熱水地球化學特征

熱水地球化學特征主要受水強烈的交替、循環(huán)作用影響，水文地球化學作用主要表現(xiàn)為溶濾形式，化學成分主要來源于循環(huán)途徑中巖石的性質和成分，如SiO2、F、K、Na等分別來源于花崗巖體中的石英、螢石礦物、鉀鈉長石等。熱水pH值7.5～8.5，水化學類型多為HCO3- Na型(巖溶熱水為HCO3- Ca型)，礦化度200～500 mg/L，總硬度0.5～5.0 mg/L，氟離子5～8 mg/L(水溫超過50℃時，氟離子一般大于10 mg/L)，偏硅酸80～120 mg/L。

2.3 地熱資源量評價

(1)熱水資源量。全區(qū)溫泉31處，總流量237.5 L/s，地熱點3處，涌水量23.4 L/s，總水量260.9 L/s。已探明礦產地7處，探明可采熱水量112.59 L/s，預測全區(qū)可采熱水量超過380 L/s。

(2)天然補給熱量。該區(qū)均屬對流型地熱田，以水為載體在構造裂隙帶中進行熱能交換傳遞，在地質史上，熱能交換已處于動態(tài)平衡狀態(tài)，可將天然排泄熱量作為補給熱量[1]，即采用均衡法求得補給熱量。

V熱補=Q排·ρw·cw·(tr-tj)

式中：ρw為熱水密度(取0.92 g/cm2)；cw為熱水比熱(取1.0 cal/g·℃)；tr為熱水水溫( ℃)；tj為當?shù)仄骄鶜鉁?取20.0℃ )；Q排為泉流量(m3/d )； 熱功當量=Q補·4.186(kJ)，相當于標準煤=V熱功當量/7 000 t 。

根據(jù)結果可以看出，全市溫泉天然補給總熱量約為2.99×109kcal/d(表2)。

表2 龍巖市已探明地熱資源儲量

(3)可采熱量預測?？刹蔁崴堪刺烊涣髁康?.5倍進行預測，可采熱水量合計379.6 L/s，加權平均水溫57.1℃，可采熱量：

Wt=4.186 8·Q允·(tr-t0)=58 963 kW

年開采地熱流體累計可利用的熱能量：

∑Wt=86.4×D×Wt/K=3.05×109(MJ/a)

式中：D為年開采總天數(shù)(按360 d計)；K為熱效比(按0.6計)。

相當于10.4萬t/a標準煤燃燒產生的熱量，約為一中型煤礦的年采煤量。全部開發(fā)利用后可減排CO224.8萬t/a、SO21 768 t/a、懸浮質粉塵832 t/a。

(4)地熱流體質量評價。參照理療熱礦水水質標準，全區(qū)熱水偏硅酸且氟離子達到理療熱礦水命名要求，屬硅水、氟水；目前已發(fā)現(xiàn)永定下洋下圩、太平寨的硫化氫含量2.1～2.7 mg/L，屬優(yōu)質理療熱礦水。

3 地熱田特征

3.1 分布規(guī)律及成因

該區(qū)熱源主要來自深部巖漿余熱和花崗巖體中放射性元素衰變。深部載熱流體受熱后沿深大斷裂帶上升向地殼擴散；山區(qū)大氣降水在重力作用下，沿次一級張性斷層破碎帶滲入，循環(huán)至2條破碎帶交會處，冷水與載熱流體混合后，進行熱能交換并產生對流，形成高溫熱水，高溫熱水體積膨脹后沿張性破碎帶向上運動，地表為巖漿巖或火山巖等裂隙含水層時，以上升泉形式出露于地表，故溫泉區(qū)平面上常沿北西構造呈條帶狀或透鏡狀分布，區(qū)域上呈多個北東向的串珠狀展布；地表為埋藏型承壓含水層時，受蓋層影響，未出露于地表，常呈層狀貯存于埋藏型含水層中(圖2，3)。

深部熱水在破碎帶中向上運動，部分熱能向管壁(巖層)擴散而被消耗，流至地表時水溫有所降低。

圖2 永定縣城郊箭灘地熱場示意圖Fig.2 sketch map of Jiantan geothermal field, Yongding (zonal geothermal field)

圖3 新羅浮蔡地熱場示意圖(層狀地熱場)Fig.3 sketch map of Fucai geothermal field, Yongding (layered geothermal field)

3.2 熱儲模型分析

根據(jù)熱儲的巖性、構造特征，該區(qū)地熱可分為帶狀和層狀2種熱儲類型。帶狀熱儲主要貯存于侵入巖和火山巖的構造破碎帶中，以永定箭灘為例，北東向F1為導熱構造，北西向F2為次一級導水構造，地熱見于2條構造交會處F2構造的上盤，呈北西向的條帶狀展布*福建省地質工程勘察院，福建省永定箭灘地熱資源可行性勘查報告， 2013。；層狀熱儲主要貯存于沉積巖中，以新羅浮蔡為例，當高溫熱水循環(huán)至近地表富水性較強的含水巖層(如巖溶)時，受覆蓋層影響，熱能無法繼續(xù)上升，形成埋藏型地熱，此類地熱平面上呈透鏡狀展布，具有水量大、水溫低、承壓等特點*福建省水文工程地質隊，龍巖盆地供水水文地質勘查報告，1981。。

4 地熱資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在問題

上世紀90年代以前，當?shù)卮迕褚话阃ㄟ^圍泉取水、建大眾澡堂的形式開采地下熱水，主要供百姓沐浴、休閑，少量應用于農作物育種和水產養(yǎng)殖；上世紀90年代以來，福建省永定下洋和箭灘、連城新泉、上杭溪口等地的村民采用零星分散的開采方式開發(fā)利用地下熱水，主要用于理療、沐浴等；近年來，在永定下洋和箭灘、連城新泉和文亨、新羅鐵山等地，開始建設集理療、休閑、旅游、娛樂為一體的溫泉度假區(qū)，地熱資源開發(fā)利用程度逐步增大，開采過程中存在以下問題。

(1)全區(qū)34處地熱中，經過詳查并探明資源儲量的僅7處，占20.6%。大部分地熱區(qū)未開展地質工作，對地熱資源的貯存條件、流體質量及可采儲量不清，地熱資源的開發(fā)利用無法進行統(tǒng)一規(guī)劃和科學管理，導致諸多地熱資源被無序開采而破壞。

(2)永定下洋和箭灘、連城新泉等各地熱區(qū)供水孔50～100個，主要用于洗浴業(yè)，資源綜合利用水平低，且開采時間集中、強度大，導致水位下降，水溫降低，個別溫泉斷流；同時，由于個別供水孔成井工藝較差，地熱區(qū)一般發(fā)育于河床一級階地上，水位下降后，易引起河水倒灌，從而導致水溫下降，降低了地熱資源的開發(fā)利用價值。

(3)地熱資源利用率不高，同時供沐浴、洗滌后產生的污水直接向河床排放，對地表水和地下水造成二次污染。

5 建議

(1)應在查明地熱資源的貯存條件、可采熱儲量及其補、逕、排條件的基礎上，圈定地熱資源保護區(qū)，制定科學、合理的開發(fā)利用方案，有計劃地開發(fā)利用地熱資源，使其更好地服務社會。

(2)政府各有關部門密切配合，應盡快制定地熱資源保護法規(guī)，切實做好地熱資源總體規(guī)法，禁止非法開采地熱資源；保護區(qū)內禁止礦山或其它工程過量抽排地下水，依法、合理、有效地保護地熱資源。

(3)加強地熱資源的開發(fā)利用研究，拓寬資源利用渠道，提高開發(fā)利用的綜合性、針對性。對于處在位置較偏僻地段，但水溫高、水量大的熱水區(qū)，如永定合溪、漳平永福、上杭溪口、新羅白沙營斗等地，可充分利用地熱進行育種、養(yǎng)殖、種植等開發(fā)利用；對于人口密集集中區(qū)、交通條件好的地熱區(qū)，如永定城關、長汀河田、上杭溪口等，可利用地熱資源發(fā)展旅游經濟，如溫泉度假、旅游、休閑等項目；對于偏硅酸、偏硼酸、硫化物、氟、氡等微量元素較高、且對人體某些疾病有醫(yī)療價值的地熱資源，可聯(lián)合衛(wèi)生部門用于理療、醫(yī)療保健等；重要集鎮(zhèn)周邊的地熱可與房地產業(yè)聯(lián)合開發(fā)，把熱水引入居民住宅區(qū)，提高地熱資源的功能優(yōu)勢。

(4)出露于河床邊的地熱，為防止河水倒灌地下熱水，破壞地熱含水系統(tǒng)，建議全面關閉并回填成井工藝較差民用供水井，取締各種危害性的地熱開采處，加強地熱資源管理措施，合理開采地熱資源，改用集中供水方式開采地熱；溫泉排泄區(qū)岸邊砌筑防洪堤，并進行防滲處理，確保地熱資源的可持續(xù)開發(fā)利用。

1 沈照理.水文地質學.北京：科學出版社，1985.