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水文地質測繪與淺層測溫法在地熱資源勘查調查階段的應用
最近更新時間：2016-5-17
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水文地質測繪與淺層測溫法在地熱資源勘查調查階段的應用
水文地質測繪與淺層測溫法在地熱資源勘查調查階段的應用
摘要：地熱資源勘查可以通過遙感解譯、水文地質測繪、淺層測溫、電阻率測深、激電測深、測溫孔鉆探等多種地質工作手段圈定地下熱水異常區(qū)，在地熱資源勘查的調查階段，為了以小的投入獲取大的收益，綜合應用水文地質測繪法與淺層測溫法圈定地下熱水異常區(qū)是較直觀、經濟、有效的方法之一，下面以新泉地熱異常區(qū)為例加以說明；圈定地下熱水異常區(qū)的技術方針和思想體系，也為今后在類似地區(qū)開展地熱資源勘查與研究提供了理論和實踐案例。
關鍵詞：地熱資源勘查 地下熱水異常區(qū) 水文地質測繪 淺層測溫
勘查區(qū)內地貌[2]屬侵蝕丘陵和盆地相間地貌類型，中為河谷盆地四周為丘陵山區(qū)，高點位于勘查區(qū)東南部的小山包，海拔標高 477.5m，低點于舊縣河的河床中海拔標高 280m，相對高差197.5m。區(qū)內東南部、東部沉積巖區(qū)，山脊多呈波狀起伏，山頂多為圓狀、圓錐狀，溝谷不發(fā)育，山坡一般較陡，植被發(fā)育一般；西北部、西部花崗巖區(qū)，山頂多渾圓狀，山坡較陡，多凸坡，植被較發(fā)育；中部新泉盆地，地勢平坦，現為稻田及居民區(qū)。舊縣河分布于勘查區(qū)中南部，其北岸有一小溪匯入，交匯處及其附近即為地熱田出露區(qū)。
2 區(qū)域地質概況
2.1 地層巖性
調查區(qū)內分布有侏羅系坂頭組、白堊系沙縣組和第三系、第四系地層。
(1)：坂頭組（J3b）：分布于地熱田西南側及東北側一帶，巖性為長石石英
砂巖，呈灰白、淺灰色，產狀為255∠59°，局部,夾有薄層泥巖、泥質粉砂巖，呈灰白、灰黃色。受構造斷裂和地熱田熱能影響，局部巖石受變質略呈硅化、絹云母化。
(2)：沙縣組（k2s）：分布于地熱田東側，巖性為紫紅色泥巖、粉砂巖夾砂
礫巖、含礫粉砂巖。
(3):第三系（Q3al-pl）：分布于盆地內舊縣河南岸及其支流小溪的西岸的二級
階地，上部含礫砂質分析粘土層，下部為礫砂、卵石層。
(4):第四系（Q4）：分布于盆地內舊縣河及其支流小溪兩岸一級階地，上部
為含礫砂質粉質粘土層，下部為礫砂、卵石層，構成，鉆孔控制的厚度
4.50-11.05m。
2.2 地質構造
新泉地熱異常區(qū)位于閩西南拗陷帶內清流—連城北東向斷褶皺帶和上杭—云宵北西向斷褶帶的接合部。盆地西部分布為二長花崗巖（ηγ1
4-l）、淺灰白、
灰黃夾灰黑、淺肉紅色，中粗粒似斑狀結構或條帶狀、片麻狀構造。組成巖石的礦物有較強的自變質現象。高嶺土化、綠泥石化和葉臘石化、絹云母化明顯。根據收集資料表明，盆地基地巖性也為二長花崗巖及其蝕變巖。區(qū)內地層為單斜層，褶皺不發(fā)育，但斷裂構造發(fā)育有走向北東向30-40°、走向北西向330-340°兩組。
(1):北北東向斷裂。據區(qū)域地質資料，北北東向斷層分布新泉盆地以東成為盆地東部邊界斷層。斷層兩側沙縣組和坂頭組斷層接觸，坂頭組頁巖有明顯硅化破碎。斷層帶向西傾斜、傾角70°左右。
(2):北西向斷裂，據區(qū)域地質資料該斷層呈北北西向，沿舊縣河支流小溪方向延展，在本地熱田，該斷層隱覆于第四系之下，野外調查期間未發(fā)現明顯跡象，具體走向尚需結合后期物探資料進一步論證。
2.3 巖漿巖（ηγ1
4-5）
盆地的基底及其以西分布二長花崗巖、淺灰白色，中粗粒似斑狀結構或條帶
狀、片麻狀構造。組成巖石的礦物有較強的自變質現象。高嶺土化、綠泥石化和葉臘石化、絹云母化明顯。
3 地質調查方法
3.1 地質、水文地質測繪
地質、水文地質測繪同步進行，測繪時間選擇在枯季（2011年12月-1月）。測繪面積8.2km2。測繪底圖采用1∶10000地形圖，野外采用雙星ＧＮＳＳ(RTK)測量儀定點。測繪方法采用沿斷層、溝谷追索法，輔以路線穿越法。測繪時以溫泉自涌點和熱水井點為中心，逐漸向四周擴展，共定地質、水文地質測繪點80個，其中熱水泉點1個，冷水泉點2個，熱水孔調查8個，冷水孔調查2個，溪溝測流點2處。地質測量以填繪斷裂構造為重點，水文地質測繪以尋找天然溫泉露頭點、分析熱水井點分布范圍，注意觀察與地下熱水有關的巖石蝕變，裂隙發(fā)育特征為重點。水文地質測繪期間，共采取水質全分析樣5件，簡分析樣11件，送福建省地質測試研究中心實驗室分析，取樣過程符合有關規(guī)范要求。
3.2 水化學特征
根據取樣結果綜合分析：新泉地下熱水陽離子以Na 為主，陰離子以HCO3-為主，水質類型為HCO3-—Na型；熱水井點及泉點的F與SiO2離子含量較溪溝水、
河水含量偏高。從簡分析取樣結果分析：以HX3點的測試結果作為本底值，靠近溫泉自涌點附近區(qū)域F與SiO2離子含量偏高，PH值偏小，由此圈定出地球水化學異常區(qū)范圍圖（見圖1）。
3.3 淺層測溫
淺層測溫主要采用深度1.0m左右的測溫。測溫點定位采用雙星ＧＮＳＳ(RTK)測量儀，精度為1.0mm；測溫采用便攜式AR882紅外測溫儀，精度0.1℃。測溫點觀測線距25—60m，點距15—30m。根據測溫點畫出等溫線圖，在于地熱異常區(qū)外圍的本底值對比后圈定出地熱異常區(qū)范圍圖（見圖2）。
4 地熱異常區(qū)特征
4.1 異常區(qū)平面分布特征
從水文地質測繪及熱水孔、溫泉分布位置及1m淺層測溫綜合分析，勘查區(qū)
地熱主要沿F1、F2隱伏斷裂帶分布，沿F1斷裂走向帶圈定出3個地熱異常區(qū)，其中以ZK2孔為中心的異常區(qū)溫度高。異常區(qū)形狀呈長條狀，沿北東15°左右方向展布，長約700m，寬90-180m不等,異常區(qū)面積0.091Km2（見圖1）。水文地質測繪取樣測試結果分析，根據PH、SiO2、F離子含量的不同，圈定出地球異常范圍，異常區(qū)形狀上不規(guī)則橢圓形形，以舊縣河及其支流交匯處為中心，沿其流域方向展布，異常區(qū)面積0.151Km2。通過1m淺層測溫與地球化學調查分別圈定出異常范圍，然后疊加，圈定出公共異常區(qū)范圍，異常區(qū)面積為0.167 Km2。
圖1 水化學分析法圈定地熱異常區(qū)范圍圖
4.2 估算熱儲溫度[4]
在溫泉出露區(qū)，利用地球化學溫標來估算熱儲溫度，所取溫標為SiO2溫標和K-Na溫標兩種，然后取其平均值作為新泉地下熱水的熱儲溫標。
圖2 淺層測溫法圈定地熱異常區(qū)范圍圖
（1）SiO2溫標
Tr1?1309?273.155.19?lgC
式中：Tr1—熱儲溫度（℃）
C—水中SiO2的濃度（mg/L） 1309?273.15 即Tr1?5.19?lg70.33
=118.43℃
（2）K-Na地熱溫標
Tr2?1309?273.15 1.75?lg(C1C2)
式中：Tr2—熱儲溫度（℃）
C1—水中鉀的濃度（mg/L）
C2—水中鈉的濃度（mg/L）
即Tr2?1309?273.15 1.75?lg(13.210)
=170.33℃ Tr1?Tr2所以，取Tr?2
9 結束語 =144.38℃作為新泉溫泉深部的熱儲溫度。
水文地質測繪法和淺層測溫法簡單、方便、且經濟實惠，尤其在地熱資源勘查的調查階段，工作量和工作經費的投入有限，綜合水化學調查測試分析法和淺層測溫法圈定地熱異常區(qū)和估算熱儲溫度，可以以較小的投入獲取較大的成果。 參考文獻[1] 地熱資源地質勘查規(guī)范，GB/T 11615-2010，中國標準出版社，2011http://www.wenkuxiazai。。ｃｏｍ/doc/308880262af90242a895e597.html年2月1日實施；
[2] 工程地質手冊（第三版）〔M〕，中國建筑工業(yè)出版社，1992年12月，605～606；
[3] 孫希滿 隋學文．地熱資源的勘查方法手段．黑龍江科技信息，2011年 28期；
[4] 董穎 曹曉娟 黃文啟 鄭克棪. 寧波九龍湖地熱資源勘查研究． 中國地球物理學會第二十七屆年會論文集，2011年。
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