吉林省长白山西坡梯子河温泉地热流体质量评价

刘 慧，赵 阳，隋佳轩，李立军，赵春鹏，徐思瑜

吉林省地质环境监测总站，吉林 长春 130021

0 引言

“吉林省地热资源调查评价与区划”项目为“全国地热资源现状调查评价与区划”项目，经中国地调局批准由中国地质科学院水文地质环境地质研究所组织实施项目。通过采集地热流体样进行水质分析，从而评价地热资源的水化学类型及地热流体的不同用途。

1 概述

长白山位于吉林省东南部地区，东经127°40′～128°16′，北纬41°35′～42°25′之间的地带，是图们江、鸭绿江、松花江的三江发源地。闻名中外的美景，一望无际的林海，以及栖息其间的珍禽异兽，于1980年列入联合国国际生物圈保护区。

由二道白河驱车50 km左右一路上坡到达梯子河畔，海拔高程1 602 m。在群山峻岭环抱的梯子河畔，河水宽约30 m，水流稳中见急，在几十平方米范围内，有多处温泉出露。在调查中了解到，由于山体自然崩塌，已有多处小型温泉被掩埋断流或改道流淌，另有几处规模较小的温泉分布于周边汇入河流，其中一处较大的温泉发育于梯子河岸边(图1)。冬季时节，温泉周边笼罩在浓重的白色雾气之中，犹如进入仙境一般。另外长白山著名的锦江大峡谷就分布于此，山高谷险、景色秀美，夏季鲜花盛开林木茂盛，冬季皑皑白雪，晶莹剔透，是吉林省长白山天池西区旅游胜地，目前由长白山池西区管委会管辖。

图1 长白山西坡梯子河温泉交通位置图

2 地热地质条件

长白山地区区内多被新生代火山岩覆盖，零星出露一些老地层。长白山火山处于六道沟—天池—甄峰山北东大断裂(图2中的F1)和金策—白山镇北西向超岩石圈断裂(图2中的F2)的交汇处，长白山火山群大多数受上述构造及次一级断裂控制。温泉出露地层为第四系更新统白头山组粗面质火山角砾岩(图3)，温泉水由火山喷发形成断裂并沿裂隙流出地表，汇入梯子河，温泉水温度63 ℃，单泉流量1.74 L/s。

图2 长白山天池地质略图

图3 长白山西坡梯子河温泉地质剖面示意图

3 水化学类型

本次梯子河温泉取样按照GB/T 11615-2010《地热资源地质勘查规范》附录B中要求，采集水质全分析样(采样编号0046-1)和微量元素分析样(采样编号0046-2、0046-3)，按照规定时间送至吉林大学测试科学实验中心，检测时间是2013年11月15日，共计分析57项(表1)。

根据表1水质分析结果，该温泉的水化学类型属于HCO3-Na型水(表2)。该温泉地热水矿化度(TDS)为837.91 mg/L，属淡水；pH值7.85，属于中性水；总硬度103.46 mg/L，属于软水；水温63 ℃，属于高温热水。

表1 梯子河温泉水质分析结果

表2 长白山西坡梯子河温泉水化学类型表

4 地热水不同用途评价

4.1 理疗热矿泉水评价

依据《地热资源地质勘查规范》(GB/T11615-2010)附录E《理疗热矿水水质标准》，根据表1水质分析结果对梯子河温泉地热流体进行评价。评价结果表明(表3)，热矿水中氟与偏硅酸含量很高，达到命名矿水浓度，偏硼酸达到医疗价值浓度，且属于温水。

表3 理疗热矿泉水水质评价表

4.2 饮用天然矿泉水评价

依据GB8537-2018《饮用天然矿泉水标准》，根据表1水质分析结果对地热流体的物理性质、界限指标、限量指标及污染物指标进行评价。限量指标中有些项未列出，这些项目所有地热流体都未超标。评价结果表明(表4)，梯子河温泉地热流体中锂、偏硅酸达到饮用天然矿泉水标准，有稍许沉淀及浊度、氟化物超标，都达不到饮用天然矿泉水标准。

4.3 农田灌溉用水评价

依据GB5084-2005《农田灌溉水质标准》，根据表1水质分析结果对地热流体进行评价。评价结果表明(表5)，除地热流体温度过高外，均达到标准。需进行换热处理达到25 ℃时即符合农田灌溉用水标准。

4.4 渔业用水评价

依据GB11607-2012《渔业水质标准》，根据表1水质分析结果对地热流体进行评价，评价结果表明(表6)，只有氟化物超标。

4.5 地热流体腐蚀性评价

依据GB/11615-2010《地热资源地质勘查规范》，根据表1水质分析结果，用腐蚀系数衡量地热流体(水)的腐蚀性：若①腐蚀系数KK>0，称为腐蚀性水；②腐蚀系数KK<0，并且KK+0.050×3Ca2+>0，称为半腐蚀性水；③腐蚀系数KK<0，并且KK+0.050×3Ca2+<0，称为非腐蚀性水。

表4 饮用天然矿泉水水质评价表

表5 农田灌溉用水水质评价表

表6 渔业用水水质评价表

腐蚀性系数(对碱性水)的计算公式：

(1)

式中：r—离子含量的每毫克当量(毫摩尔)数。

根据表7的评价结果，该地热流体为非腐蚀性水。

表7 地热水腐蚀性水质评价表

5 结论

长白山西坡梯子河温泉属于高温热水，水化学类型为HCO3-Na型水，矿化度(TDS)为837.91 mg/L，属淡水；pH值7.85，属于中性水；总硬度103.46 mg/L，属于软水。氟与偏硅酸含量很高，达到命名矿水浓度，偏硼酸达到医疗价值浓度。该地热水不能作为天然矿泉水使用，对氟处理后可作渔业用水，对水温降温后可作为农田灌溉用水，且该地热水不具有腐蚀性。