广东省新洲地热田水化学特征及流体质量评价

田春艳

(广东省地质局第四地质大队，广东 湛江 524049)



广东省新洲地热田水化学特征及流体质量评价

田春艳

(广东省地质局第四地质大队，广东 湛江 524049)

通过对广东省新洲地热田3件不同深度的地热流体样品进行水化学分析发现：浅层(井深34 m)地热流体属低温地热资源(43.0℃)，深层(井深309 m、1 000 m)地热流体属中温地热资源(97.5℃～99.8℃)；pH值为7.00～8.34，呈中性～弱碱性；深层地热流体中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、F-、溶解性总固体、偏硅酸和游离CO2含量远远高于浅层地热流体，而HCO3-、226Ra和222Rn含量则小于浅层地热流体；深层承压地热流体水化学类型为Cl-Na型，浅层地热流体水化学类型为HCO3-Na·Ca型；经与往年水质资料对比，新洲地热田地热流体的化学组分基本处于稳定状态。深层地热流体质量评价结果表明：可综合命名为Cl-Na型含氡的硅氟热矿水；不适宜作生活饮用水、饮用天然矿泉水和渔业用水，不适宜直接用于农业灌溉；地热流体具有强腐蚀性且碳酸钙结垢趋势判断为不结垢。

新洲地热田；地热流体；水化学；质量评价

新洲地热田位于广东省阳江市阳东区新洲镇新村仔村南侧。八十年代以前，该区有80多个天然热泉点出露，地表最高温度97℃。1984年施工的5口钻孔全部自流，其中ZK3(井深309m)为热中心，孔口温度101℃。2013年12月，区内施工一口1 000 m深的开采勘探结合井(RK1)，实测最高温度110.2℃(深度为725 m)，按温度划分属中温地热资源。在地热田西北侧的小山坡曾建设过小规模的度假村，引地热井自流温泉作洗浴用途，近年已关闭。目前，该地热田地热资源开发利用程度极低，自流地热水大多流失在周边小溪中。通过对新洲地热田地热水和浅层井水的水化学特征进行对比分析，以便为该地热田的合理开发利用提供科学依据。

图1　广东阳江新洲镇新洲地热田地质图

1　地质概况

地热田及周边地表覆盖物较多，断裂迹象不明显，推测地热田发育有4条断裂，即图1上的F1、F2、F3、F4。F1断裂属于张性正断层，由一组断裂束组成，控制了地热田地热资源的出露。F2断裂是一组高角度的张性断裂，是地下热水主要的赋集和排泄通道，上世纪勘探前，地热田天然热泉多沿此断裂密集分布，并呈东西向排列。

2　样品的采集与测试

2013年12月31日，在新洲地热田分布区内采集不同深度的地热流体样品共3件，其中，在ZK3号井(309m)和RK1号井 (1 000 m)中采集深层承压地热流体样品各2件，在民井M1(34 m)中采集浅层地热流体样品1件。三件样品均进行特全分析和放射性元素镭、氡测试。

3　地热流体水化学特征

3.1水化学基本特征

样品测试结果见表1。根据《地热资源地质勘查规范》(GB11615-2010)[2]对地热资源温度等级的划分标准，新洲地热田浅层地热流体温度为43.0℃，属低温地热资源，深层承压地热流体温度高达97.5℃～99.8℃，属中温地热资源。pH值范围为7.00～8.34，呈中性～弱碱性；深层承压地热流体中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、F-、溶解性总固体、偏硅酸和游离CO2含量远远高于浅层地热流体，而HCO3-、226Ra和222Rn含量则小于浅层地热流体；深层承压地热流体水化学类型为Cl-Na型，浅层地热流体水化学类型为HCO3-Na·Ca型。

表1　新洲地热田地下水样品化学组分一览表

注：1、ZK3(1)所列数据为1983年12月29日取样的测试数据，ZK3(2)、RK1和M1民井所列数据为2013年12月31日取样的测试数据；2、2013年采集的镭(Ra)、氡(Rn)水样非在现场即时测试数据。

3.2水质动态特征

将本次ZK3号地热井的测试结果与以往水质分析结果(1983年12月29日)对比发现：地热流体中虽然大部分组分含量存在差异，但总体变化不大，仅个别组分含量出现大幅度增减，比如深层承压地热流体中Mg2+、HCO3-和F-含量比早期分别增加了567%、106%和166%，而SO42-、222Rn和溴化物含量则反而比早期分别减少58.4% 、98.6%和57%；水化学类型未变，均为Cl-Na型。

由此可见，新洲地热田地热流体的化学组分基本处于稳定状态。

4　地热流体质量评价

4.1地热流体不同用途评价

现对ZK3和RK1深层地热流体的测试结果(2013年12月31日)评价如下：

4.1.1理疗用热矿水质量评价

对照《地热资源地质勘查规范》(GB11615-2010)附录E《理疗热矿水水质标准》，对新洲镇新洲地热田的地热流体评价如下：

地热田的地热流体溶解性总固体含量为2 645.25～2 646.40 mg/L，属弱咸水；pH值7.00，属中性水；水中F-的质量浓度为4.16～6.64 mg/L，偏硅酸质量浓度为213.02～215.63 mg/L，分别达到氟水和硅水的命名浓度要求；地热流体中氡含量为0.70 ～0.90 Bq/L，达不到有医疗价值浓度。流体温度为97.5℃～99.8℃，达到理疗热矿水水温≥34℃的要求。新洲地热田的地热流体可综合命名为Cl-Na型含氡的硅氟热矿水。

4.1.2生活饮用水、饮用天然矿泉水评价

对照《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)[3]和《饮用天然矿泉水》(GB 8537-2008)[4],地热流体中F-的质量浓度为4.16～6.64 mg/L，超过生活饮用水标准氟化物<1.0 mg/L最高限值，亦超过饮用天然矿泉水标准氟化物<1.5 mg/L最高限值，因此，新洲镇新洲地热田的地热流体不适宜作生活饮用水和饮用天然矿泉水。

4.1.3农业灌溉用水评价

对照《农业灌溉用水标准》(GB5084-2005)[5]，地热流体的水温超过农业灌溉用水水质基本控制项目标准值(水温≤25℃)的最高限值；氟化物含量超过农业灌溉用水水质选择性控制项目标准值≤2的最高限值。水温可以冷却，但氟化物含量超标，因此，本地热田的地热流体不适宜直接用于农业灌溉。

4.1.4渔业用水评价

地热流体中F-含量为4.16～6.64 mg/L，超过中华人民共和国国家标准《渔业水质标准》[6](GB 11607-1989)中氟化物(以F-计)≤1.0 mg/L的要求，地热水不适宜作渔业用水。

4.2地热流体中有用矿物组分评价

根据《2010版矿产资源工业要求手册》[7]，本次评价的新洲地热田地热流体中没有达到工业利用可提取有用元素最低含量标准。

4.3地热流体腐蚀性评价

参照《矿产资源工业要求参考手册》及《地热资源地质勘查规范》(GB/T11615-2010)的评价标准，ZK3孔内流体属腐蚀性水，RK1孔内流体属半腐蚀性水(表2)。

4.4地热流体结垢评价

参照《矿产工业要求参考手册》[8]及《地热资源地质勘查规范》(GB/T11615-2010)的评价标准，ZK3和RK1孔内流体均属锅垢多的地热流体(表3)。

表2　新洲地热田地热流体腐蚀性评价表　mmol/L

注：对碱性水：Kk=1.008×(rMg2+-rHCO3-)，式中r是表示离子含量的每升毫克当量(毫摩尔)数。

表3　地热流体结垢性评价表　 mmol/L

注：锅垢总量计算公式：H0=S+C+36rFe2++17rAl3++20rMg2++59rCa2+

式中：S为地热流体中的悬浮物含量(mg/L)，由于本次水样无色透明，则悬浮物取值为0；C为胶体含量= SiO2+Fe2O3+Al2O3(mg/L)；r是表示离子含量的每升毫克当量数。

4.5碳酸钙结垢趋势判断

地热流体中氯离子的含量高(>25%摩尔当量)，可采用拉申指数(LI)判断碳酸钙的结垢趋势和腐蚀性程度。拉申指数(LI)按式(1)计算：

(1)

式中：Cl为氯化物或卤化物浓度；SO4为硫酸盐浓度；ALK为总碱度。

三项均以等当量的CaCO3，单位为mg/L表示。

当LI>0.5，不结垢，有腐蚀性；当LI<0.5，可能结垢，没有腐蚀性；当0.53.0 有强腐蚀性。

经计算，ZK3和RK1孔内流体的拉申指数(LI)分别为33.075和34.016，均>3.0，可见，新洲地热田地热流体具有强腐蚀性且碳酸钙结垢趋势判断为不结垢。

5　结语

新洲地热田发育有4条断裂，其中，F2断裂是一组高角度的张性断裂，是地下热水主要的赋集和排泄通道。

浅层地热流体温度为43.0℃，属低温地热资源，深层承压地热流体温度高达97.5℃～99.8℃，属中温地热资源。pH值范围为7.00～8.34，呈中性～弱碱性；深层承压地热流体中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、F-、溶解性总固体、偏硅酸和游离CO2含量远远高于浅层地热流体，而HCO3-、226Ra和222Rn含量则小于浅层地热流体；深层承压地热流体水化学类型为Cl-Na型，浅层地热流体水化学类型为HCO3-Na·Ca型。

与以往水质分析结果(1983年12月29日)对比发现：地热流体中虽然大部分组分含量存在差异，但总体变化不大，仅个别组分含量出现大幅度增减，化学组分基本处于稳定状态。深层地热流体质量评价结果表明：可综合命名为Cl-Na型含氡的硅氟热矿水；不适宜作生活饮用水、饮用天然矿泉水和渔业用水，不适宜直接用于农业灌溉；地热流体具有强腐蚀性且碳酸钙结垢趋势判断为不结垢。

[1]广东省地质矿产局水文工程地质一大队.广东省阳江县新洲地热田初步勘探报告[R].1984.

[2]GB11615-2010地热资源地质勘查规范[S].北京：中国标准出版社.2010.

[3]卫生部. GB5749-2006生活饮用水卫生标准[S].北京:人民卫生出版社.2011.

[4]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会. GB 8537-2008饮用天然矿泉水[S].2008.

[5]中华人民共和国国家质量监督检测检疫总局.GB5084-2005农业灌溉用水标准[S].2005.

[6]国家环境保护局.GB 11607-1989渔业水质标准[S].北京:中国环境科学出版社.1990.

[7]《矿产资源工业要求手册》编委会.矿产资源工业要求手册[M].北京:地质出版社.2010.

[8]全国矿产储量委员会办公室.矿产工业要求参考手册[M].北京:地质出版社.1987.

2016-03-21

田春艳(1984-)，女，湖南怀化人，工程师，主要从事水工环地质工作。

P314.1

A

1004-1184(2016)04-0046-03