福建省漳浦县狮头矿区地热成因和开发利用多年后的变化对比分析

裴小琴

（福建省地质矿产勘查开发局闽南地质大队, 福建漳州 363000）

狮头地热地处我国主要地热异常带即东南沿海地热分布带的中部, 地热异常显示较明显, 水热交替强烈, 热储呈带状, 受断裂构造控制, 地热田规模较小, 地热流体以上升泉群形式出露地表, 属中低温地热田Ⅱ-2型。

1 地热地质条件

1.1 地形地貌

测区为旧镇湾北岸海积一级阶地, 原为滨海滩涂地带, 在20世纪60年代围垦为农田及水产养殖池。地面较平坦, 海拔高程1.0～3.5m。北、西面为丘陵台地, 海拔高程大多小于100m, 南面为鹿溪入海口——旧镇湾。

1.2 地层岩性

测区主要出露第四系海积层, 岩性：上部为灰褐色淤泥质粘土夹薄层粘质砂土, 厚2～5m, 中部为灰黑色淤泥夹薄层泥质砂, 厚5～11m, 底部为深灰色泥质中粗砂, 厚0.5～1.2m。

1.3 侵入岩

测区北面及西面的丘陵台地由燕山早期的黑云母花岗岩构成。岩性为灰白—肉红色黑云母花岗岩, 中细粒结构, 块状构造, 以岩基产出, 岩体内小岩脉发育, 见有花岗斑岩、辉绿岩、石英岩等岩脉, 脉宽十几厘米至数米, 长度在数米至数百米之间, 走向以北东向及北西向为主, 呈单脉或脉群出露。

1.4 构造

测区处于平潭—东山北东向深大断裂带中, 北东、北西两组断裂构成区域上主要构造格架。测区主要见有F1、F2二组断裂通过。

F1：分布于测区中部, 为压扭性断裂。走向北东23°～30°, 倾向北西, 倾角70°～80°, 在测区北部的基岩区见有构造破碎带, 带宽20～30m, 可见长度约3.7km, 沿断裂带见有石英脉侵入, 是测区主要控热构造。

F2：斜贯测区中部, 为张扭性断裂, 走向北西311°, 倾向南西, 倾角84°, 在测区北西部的基岩出露区见有一系列平行的裂隙十分发育, 裂面粗糙不平, 带宽约30～50m, 可见长度约3.3km, 第四系覆盖区物探磁力异常及1m测温地热异常显示明显。地貌上沿断裂带形成一低凹的谷地。是测区主要的导水构造。

2 地热水文地质特征

2.1 地下热水分布、出露与赋存特征

测区温泉地处第四系海积层一级阶地, 根据物探资料, 地热异常呈北东向呈现, 局部显示北西向排列。以上升泉群的形式出露, 地下热水从海积淤泥质粘土中冒涌而出, 伴有串珠状气泡冒出, 并见有翻砂现象, 水温50℃。

地下热水有两个储水层：一是赋存于上部第四系海积层中的泥质中砂、含泥质砂层的孔隙中, 为层状松散岩类孔隙热水；此孔隙热水层较薄, 厚度约3～6m。热水储量较为有限, 主要受下伏基岩裂隙热水补给。二是主要赋存于下伏的燕山早期黑云母花岗岩的构造破碎带及岩体的节理裂隙中, 为带状基岩裂隙承压水。其富水性极不均一。在北东向断裂和北西向断裂交汇部位, 基岩破碎, 节理裂隙发育, 地下热水相对丰富。

2.2 地下热水的补给、径流与排泄

地下热水主要接受大气降水和海水的混合补给, 沿深大断裂下渗运移, 接受深部热源形成热水后沿断裂上升至浅部以潜流形式或以上升泉群形式出露地表向下游排泄。

3 地热流体的赋存条件

矿区地热流体主要赋存于黑云母花岗岩基岩裂隙中, 为基岩裂隙热水储热层, 随着基岩裂隙热水的自然排泄, 部分补给上部的泥质中砂、含泥质砂, 构成松散岩类孔隙热水。

地热主要受两组交叉的北西向F2与北东向F1断裂控制, F2断裂为导水、储水断裂, F1为阻水、控热断裂, 两组断裂的交汇处形成构造薄弱带, 为地下水升温和运移提供了良好的通道。地热流体的运移储存空间是一种带状加裂隙网格的模式, 北西向断裂在边远山区接受大气降水入渗, 并补给地下水, 地下水部分在有利地形排泄, 部分通过裂隙网格下渗形成深部径流, 并通过北西向断裂汇聚向狮头一带运移, 迫使地下水亦接受通过北东向断裂传导的地壳深部热源的快速加温。做垂直上升运动出露地表或补给孔隙水。

4 地热资源储量

根据1992～1993年福建省水文地质工程地质勘察研究院提交的1∶2.5万《福建省漳浦县旧镇地区水文地质勘察报告》, 圈定了地热异常区的范围为1.08km2, 施工的ZK2钻孔孔深73.80m, 降深1.30m, 自流量1297.73m3/d, ZK3钻孔孔深86.55m, 降深2.21m, 自流量为474.51m3/d,钻孔相距71m, 水力联系密切, 两孔同时放水, 其总自流量为1304.99m3/d。详细地计算了地热矿区的地热储量为7986.03m3/d（按8m允许降深换算）, 水温50℃。

(1)打破行政边界，推进跨区域旅游合作。河南省旅游经济网络空间结构不均衡。随着全域旅游战略的提出，河南省旅游经济的跨区域合作成为必然，在合作空间的选择上，必须要打破行政边界的限制，重点加强中东部旅游经济的区域合作，提高西南部旅游经济的连通能力，最终促进区域旅游经济均衡化发展。

2005年, 福建省水文地质工程地质勘查研究院提交的《福建省漳州市漳浦县旧镇狮头地下热水储量核实报告》对狮头矿区的ZK3孔进行降压试验及取水化验。探明了地下热水的开采量, 狮头矿区可开采热水量为301m3/d, 水温50℃。

5 开发利用多年后的变化分析对比

5.1 降压实验

2016年12月6 ～12日对ZK3地热管井进行降压试验, 用容积法及流速法测流量, 电子温度计测量水温。由于地形变化ZK3地热井现位于大井内, 且井壁腐蚀漏水, 无法测量ZK3承压水头高度, 且混合了外围大井的浅层地下水, 测得现有自流量为321.86m3/d。本次降压试验采用功率为2.0kW的离心电泵抽水, 采用一次最大降深抽水, 降压试验延续时间151.06h。

降压试验具体数据如下：

水位降深：1.762m（自流量水位降深1.63m+本次降压试验的实际降深0.132m）；

降压试验总延续时间：151.06h；

降压试验稳定时间146.0h；

实际流量：606.32m3/d；

单位涌水量：3.983L/(s·m)；

影响半径：因本次降压试验混合了机井和外围的大井, 无法计算影响半径；

水温：50℃。

通过近本次降压试验, 反映流量、水位、水温稳定, 停泵后水位恢复迅速, 说明矿区地热流体的开采量具有一定的开采潜力。

5.2 水量变化情况

根据2005年《福建省漳州市漳浦县旧镇狮头地下热水储量核实报告》的降压试验得到以ZK3允许开采量为301m3/d, 水位降深1.49m, 稳定时间48h。本次调查ZK3结合大井自流量321.86m3/d, 按原有的水头高程计算, 水位降深为1.63m, 本次降压试验涌水量为606.32m3/d, 水位降深1.76m, 稳定时间146.0h, 水量明显增大。其增大的主要原因为原ZK2钻井现废弃回填, 两个钻井之间的水力联系密切, 现ZK3井水压力增大, 使得涌水量增大。其次2005年核实报告采用放水试验得到允许开采量, 本次采用水泵降压试验得到涌水量, 两个试验存在一定的差异, 水泵降压试验得到的涌水量会较大。

5.3 水位变化情况

2005年时开采井ZK3的静止水位高程为5.08m, 本次调查由于地形变化, 无法测得原钻孔孔口标高, 导致无法测得静止水位。但从自流量调查分析, 流量稳定, 水位相对稳定。

5.4 水温变化情况

2005年时调查的ZK3水温为50℃, 2016年测得ZK3水温为50℃。水温没有明显的变化, 水温相对稳定。

5.5 地热流体化学组分动态变化

从1993年、2005年及2016年的地热流体化学组分对比, 整体化学组分变化不大, 溶解性总固体处于相对稳定状态。但随着长时间的开采, F离子含量有明显的减少（自3.4mg/L→0.48mg/L）。Cl、Na离子略有升高, 其它离子基本保持稳定（见表1）。原因：养殖场属咸水养殖, 一定程度影响Cl、Na离子的变化, F离子的变化, 可能由于ZK3井结构变化引起, 混合了上部的孔隙热水, 也可能因长期自流深部裂隙疏通等综合因素引起的。

表1 狮头地热矿区ZK3地热流体水化学成分变化对比表（单位：mg/L）

6 结论

狮头地热主要赋存于黑云母花岗岩基岩裂隙中, 为基岩裂隙热水储热层, 上部的泥质中砂、含泥质砂, 构成松散岩类孔隙热水。地热主要受两组交叉的北西向F2与北东向F1断裂控制, F2断裂为导水、储水断裂, F1为阻水、控热断裂, 两组断裂的交汇处形成构造薄弱带, 为地下水升温和运移提供了良好的通道。

通过降压试验和地热流体化学组分动态测试, 反映流量、水位、水温稳定, 除F离子含量有明显的减少和Cl、Na离子略有升高, 其它离子基本保持稳定, 说明矿区地热经过多年的开发利用, 仍然具有一定的开采潜力。