福建漳浦东山地热田基本特征及成因分析

梁伟志

(福建省闽东南地质大队，泉州，362021)

1 地热地质背景

1.1 地层

区内分布第四系冲洪积层、残积层和人工填土。

人工填土：区内分布较广，厚度0.30～3.40 m，呈褐黄色，成分较杂，主要由粉质粘土组成，含少量碎石。

残积砂(砾)质粘性土：区内分布范围广，厚度大小不一，一般为1.30～15 m，最厚可达17.0 m，呈灰黄色、褐黄色，岩性为砂质粘性土或砾质粘性土组成，主要由二长花岗岩、黑云母花岗岩风化而成。

冲洪积层：区内分布范围较广，厚度0.30～5.50 m，呈浅黄、灰褐色，岩性为砂砾卵石，卵石直径一般3～5 cm，最大18 cm。

1.2 侵入岩

矿区及外围分布的侵入岩岩体均属燕山早期第三阶段第一次侵入的中粗粒二长花岗岩和第三次侵入的中细粒黑云母花岗岩，呈岩基、岩脉状产出，此外，并见有部分辉绿岩脉、石英斑岩脉等穿插。

二长花岗岩：以浅灰色为主，具中粗粒二长花岗结构，块状构造。主要矿物由钾长石、斜长石、石英及少量黑云母组成，副矿物有磁铁矿、锆石、磷灰石、绿帘石等。

黑云母花岗岩：呈浅肉红色，具中细粒花岗结构，块状构造，主要矿物由钾长石、斜长石、石英、黑云母组成，并见少量副矿物磁铁矿、绿帘石等。

1.3 构造

区内地质构造较发育，主要为北东向和北西向断裂，次为南北向和东西向。其中北东向构造为区内主要的控热构造，其形成早于北西向构造，前者往往被后者所切割破坏，北西向断裂为先压后张，是区内的主要含水构造。根据可控源音频大地电磁测深(CSAMT)资料，结合区域构造背景，推测了F1、F22组隐伏断裂带。

F1断裂带：走向北东46°，倾向北西，倾角较陡。推测F1断裂带是该区控制地下热水的主要控热构造，相当区域上的北东向断裂带。

F2断裂带：走向北西225°，倾向北东，倾角较陡。该组断裂晚于F1断裂带形成，并两次切割破坏F1断裂带，在构造地质解释平面图上定为F2-1、F2-2。

1.4 水文地质概况

该区属南亚热带海洋性季风气候，多年平均降水量1 527.7 mm。根据地下水的贮存条件和水力性质，将区内地下水分为松散岩类孔隙潜水、风化带孔隙裂隙潜水、基岩裂隙承压水3种*福建省第一水文地质工程队，1∶5万福建云霄县火田—漳浦县盘陀地热地质普报告，1990。。

松散岩类孔隙潜水：含水岩组以第四系冲洪积层为主，地下水贮存于砂砾卵石层的孔隙中，水的补给来源主要接受大气降水和溪沟地表水的侧向补给，水量中等，单孔涌水量大于150 m3/d。

风化带孔隙裂隙潜水：含水岩组以第四系残积层和基岩风化裂隙为主，地下贮存于砂(砾)质粘性土孔隙和基岩风化裂隙中，主要接受大气降水和上部砂砾卵石含水层的补给，水量贫乏，单孔涌水量小于50 m3/d。

基岩裂隙承压水：主要为构造裂隙承压水，含水岩组为二长花岗岩和黑云母花岗岩的构造裂隙带，地下水贮存于构造裂隙带中。主要接受大气降水和第四系孔隙潜水、风化带孔隙裂隙潜水的侧向补给，当断裂破碎带与地表溪沟水有水力联系时，还接受地表水的补给，水量较贫乏，单孔涌水量小于100 m3/d。特别是在构造复合部位，由于构造破坏作用，岩石比较破碎，节理裂隙较发育，存在局部富水地带，如区内2#地热管井单孔涌水量为338.86 m3/d。

2 地热地质条件

2.1 地热区边界条件

根据地热天然露头(泉)和已施工的地热井调查，以及20 m浅层测温成果，结合可控源音频大地电磁测深资料，圈定的地热异常区为近似椭圆形，长轴为北西向，面积约141 650 m2。1#～3#地热管井井位布置在F2-1与F1交叉处上盘，水温68～78℃。说明该地热区的边界条件受F1、F2-1、F2-2断裂带控制，地热异常中心位于F1与F2-12条断裂上盘的交会部位(图1)。

图1 东山地热田水文地质略图Fig.1 Hydrogeological map of Dongshan geothermal field

2.2 热储特征及其埋藏条件

该区地下水的补给、迳流、排泄及热水的贮存条件、分布规律受地形(地貌)、地层岩性、地质构造等因素影响。地下热水主要贮存于基岩裂隙、断裂带中，大气降水是地下热水的主要补给来源，其次是冲洪积层孔隙水和周边基岩风化裂隙水。热水变化动态与该区气候条件密切相关，雨季地表水、地下水通过裂隙、断裂带薄弱处补给地下热水；旱季地下热水侧向补给地表水、地下水，并排泄到低洼处或溪沟中。北东、北西向断裂为地下水提供良好贮存空间，构成地下热水导水、富水、储水构造。

该地热田位于溪沟旁，地形较平坦，据1∶20万漳州幅、东山幅区域水文地质资料，该区有温泉出露点4处，相距5 m左右，呈北东向展布，实测自流量1.001 L/s，86.49 m3/d，温泉自流点的地热水散流在溪沟和河床中。矿区1#～3#地热管井均在黑云母花岗岩中，揭露2层地下热水含水层，3个地热管井揭露地下热水含水层情况(表1)。

第一热水含水层：含水层顶板埋深36.00～41.60 m，厚度1.00～4.80 m，位于新鲜黑云母花岗岩中，水温45～50℃。

第二热水含水层：含水层顶板埋深61.00～79.80 m，厚度7.50～11.50 m，钻孔揭露该层后地热水涌出孔口，水温明显升高，富水性中等，是该区主要含水层。

2.3 地温场特征

2.3.1 平面地温变化特征

根据浅层钻孔测温成果，地热异常区分布范围约141 650 m3，主轴走向为北西，以2#地热管井和S04井所在位置为地温最高点，两侧温度逐渐降低，东南方向F1断层下盘和西南方向F2-1断层下盘地温较低。

表1 管井揭露地下热水含水层情况

2.3.2 垂向地温变化特征

根据3个地热管井测温资料，从上往下水的温度随着孔深深度变化而逐渐增加，每相隔10 m增加3～5℃，揭露第一、第二含水层后水温会明显升高。采用水温仪测量结果，1#地热管井5 m深处水温为48.4℃，到85 m深处水温上升到73.4℃；2#地热管井5 m深处水温为41.6℃，到100 m深处水温达75.3℃；3#地热管井5 m深处水温61.3℃，到85 m深处水温为72.3℃。

3 地热资源评价

3.1 地热水热储模型

选择2#地热管井作为该区单一的地下热水开采井，根据该井抽水试验资料(表2)，进行地热水可开采量计算与评价，以保证该区地热水长期稳定开采。

表2 2#地热管井抽水试验成果

该区8个地热管井有7个地热管井地下热水涌出孔口，说明地下存在统一的热储层。2#地热管井涌水量最大，并且水温最高，充分说明2#地热管井的位置是该区的热储中心，可把圈定的地热异常区范围141 650 m2视为以2#地热管井为中心的热储盆地。由于8个地热管井相互之间的距离为30～60 m，2个以上单井同时抽水，会出现影响半径相互交叉的干扰现象，造成单井涌水量减少。

3.2 地热水可开采量计算与评价

3.2.1 可开采量计算

该区地热水开采量小，现有7个管井的地下热水涌出孔口，一个泉点在自然流水，通过对7个自涌管井和1个泉点自然涌水量的统计，把自然涌水量作为允许开采量的一部分，区内地热田地热水自然涌水量为363.88 m3/d，根据1#～3#、S01地热管井、温泉自然涌水量统计结果(表3)。

表3 地热管井、温泉自然涌水量统计

2#地热管井抽水试验的最大降深只有13.20 m，未能达到单井最大涌水量，根据水文地质手册相关规范要求，采用抽水试验最大水位降深的1.5倍，计算2#地热管井的最大涌水量485.34 m3/d。

3.2.2 可开采量综合评价

(1)采用统计法计算出区内7个地热管井井口的自流量和1个泉点的自流量总计为363.38 m3/d，与2#地热管井抽水试验降深13.20 m时的涌水量338.86 m3/d基本一致，2#地热管井实际抽水量338 m3/d为该区控制的可开采量，水温78℃。

(2)采用预测最大降深法计算2#地热管井水位降深19.80 m的涌水量485 m3/d，为该区推断的可开采量，水温78℃。

3.2.3 地热资源开发利用评价

(1)该区地热井成井深度一般在100 m左右，为最经济的。该区地下热水温度70℃左右，属低温地热资源热水，适用于采暖、理疗、洗浴、温室等方面。该区2#地热管井单位产量达24.5 m3/d·m，为较适宜的开采区。

(2)地热资源是一种绿色能源，该区地热田属中低温地热田，CO2、H2S等气体排放量少，不会对大气造成污染。地下热水中氟离子含量较高，地下热水的长期排放对周边的水体和土壤会产生一定影响。该区地下热水适宜开采量500 m3/d左右，过量开采地下热水，会使区域地下水位下降，也会使周围的地表水、生产和生活污水补给地下热水含水层，污染地下热水水质，因此，要避免过量开采。

4 地热水质评价及水化学特征

4.1 地热水质评价

依据有关理疗热矿水水质标准[1]，漳浦东山地热温泉水可命名为氟水、硅水，达到理疗热矿水水质标准(表4)。依据生活饮用水卫生有关标准评价[2]，漳浦东山地热温泉水氟离子含量10.99～12.85 mg/L，超过标准规定的氟离子含量1 mg/L，不能作为生活饮用水。同样，因氟离子含量超标不能满足渔业用水水质要求。

表4 理疗热矿水水质标准及评价

地热流体中因含有氯根、硫酸根、游离二氧化碳和硫化氢等组分而对金属有一定的腐蚀作用。根据文献[1]标准，3个地热管井地热水pH值为7.40～7.56，通过计算腐蚀系数Kk<0，并且Kk+0.0503Ca2+<0，为非腐蚀性水。可参照工业用锅垢总量(Ho)来衡量地下热水的结垢性，通过计算3个地热管井地热水锅垢总量(Ho)=172.74～200.81 mg/L，评价为锅垢较少的水。

4.2 地热水化学组分

根据水质分析成果，该区地下热水水质类型为HCO3-·SO42-1-Na+型，偏硅酸含量112.52～117.3 mg/L(SiO2含量86.55～90.23 mg/L)，氟离子含量10.99～12.85 mg/L。pH值7.40～7.56，为中性水；总硬度35.45～37.83 mg/L，为软水；溶解性总固体622.0～683.9 mg/L，为淡水。含有铜、铅、锌、铝、锶、锂、铯、钡等微量元素。放射性元素镭(226Ra)含量<0.05 Bq/L、氡(Rn)含量0.25～0.87 Bq/L、总α放射性含量0.05～0.16 Bq/L、总β放射性含量0.26～0.45 Bq/L。

4.3 地热水化学组分动态变化

2001年施工ZK1(S06)地热管井时*平和漳霞水文工程服务队，漳浦县石榴镇东山村地热矿区地质普查报告，2001。，曾采集了一个水质化学分析样，分析结果水质化学类型为HCO3-·SO42-1-Na+型，可溶性SiO2100 mg/L，氟离子含量10.00 mg/L，pH值7.35，矿化度833.95 mg/L。经过对比，地热化学组分比较稳定，十几年来没有明显变化。

5 地热成因分析

该区地处我国主要地热异常带东南沿海分布带的中部，地热异常显示较明显，水热交替强烈，热储呈带状分布，受断裂构造控制，地热田规模较小。地下热水以上升泉群形式出露地表。属中低温地热田Ⅱ-2型，是福建省中低温地热资源热水分布区之一。其形成受自然条件、构造条件、岩浆活动条件等共同作用影响。

(1)该区属南亚热带海洋性季风气候，多年平均降水量1 527.7 mm，为地下热水的补给、深部循环提供了较丰富的补给水源。由于区内断裂构造发育，第四系覆盖下的基岩节理裂隙发育，岩石破碎，有利于大气降水渗入补给，为地下热水形成提供了地质构造条件和水文地质条件。

(2)该区基底岩石为燕山早期二长花岗岩及黑云母花岗岩，地热异常区分布主轴走向为北西向，异常中心点地下温度最高，两侧温度逐渐降低，垂向上则从上往下地热温度逐渐增加。说明地热水的热源来自岩浆活动，并受北东向导热构造和北西向导水构造共同影响和控制。

(3)热水化学成分主要受地下热水补给、循环迳流途径、贮存的岩性介质的化学成分所制约，地热水经深部长距离迳流浓缩与溶解岩石中矿物质进行渗流、熔蚀、运移、富集共同作用所致。该区基底花岗岩含有丰富的矿物质，岩石破碎蚀变作用强烈，地下水在下渗过程中对经过的地层(岩层)进行淋滤渗透作用并受热，在深部循环过程中受高温高压等因素的影响并产生一系列化学反应，在上升过程中对经过的岩层进行溶解并受到其它水体的渗入混合而形成该区独特的理疗热矿水。

6 结论

(1)漳浦县东山地热田属于中低温地热田Ⅱ-2类型，热储呈带状，受构造断裂控制，地下热水贮存于北东向F1断裂与北西向断裂F2-1、F2-2的交会部位，地热田规模较小，地表地热异常区面积141 650 m2。

(2)通过抽水试验和计算，确定漳浦县东山地热田地下热水控制的可开采量338 m3/d，水温78℃，确定推断的可开采量485 m3/d，水温78℃。

(3)东山地热田地下热水水质类型为HCO3-·SO42-1-Na+型，溶解性总固体622.0～683.9 mg/L，总硬度35.45～37.83 mg/L，pH值7.40～7.56。偏硅酸含量112.52～117.3 mg/L，氟离子含量10.99～12.85 mg/L，可命名为氟水、硅水，达到理疗热矿水水质标准。

作者在野外勘查工作过程以及本文编写过程曾得到闽东南地质大队副总工程师黄金生高级工程师的悉心指导和帮助，在此深表谢意！

1 GB/T 11615-2010 地热资源地质勘查规范.

2 GB 5749-2006 生活饮用水卫生标准.