渭南市地下熱水水化學形成作用研究

高 會，郝遠平

(中國石化集團華北石油局錄井公司，陜西 咸陽712000)

在轉變經濟模式，發展低碳經濟的今天，新能源的合理開發利用勢在必行。尤其是日本核爆危機帶來的深遠影響，使能源的安全合理利用迫在眉睫。地下熱水就是大自然饋贈給人類安全的低碳能源。近年來渭南地下熱水的開發利用規模不斷擴大，人們在享受綠色能源帶來福祉的同時卻出現了一些有礙可持續開發利用地下熱水的事實。部分熱水井水位不斷下降，回復極其緩慢甚至難以回復，有些熱水井由于水位下降嚴重而導致抽水成本過高而封井［1］。在此，筆者在分析地下熱水水化學性質的基礎上以解決相應的問題，并為渭南地下熱水可持續開發利用提供科學的依據。

1 研究區概況

渭南市位于東經 108°50'～110°38'和北緯 34°13'～35°52'之間，地處陜西關中渭河平原東部。研究區內主要水系有渭河、千河，漆水河，石頭河等。渭南北界為北部以口鎮－關口斷裂與蒲城凸起為界，南部以渭河斷裂與臨藍凸起相隔，西部以涇河斷裂與咸禮凸起相鄰。盆地內部斷裂構造極其發育，被切割成許多小的斷塊。該單元依構造進一步可分為三原斷階、固市斷凹、二華斷階3個次一級構造單元(圖1)。渭南市處于固市凹陷中心，含水層主要為砂巖、為地下熱水的賦存提供了良好的條件。由于關中盆地的快速沉積，固市凹陷熱儲流體來不及象正常沉積環境下那樣排出，而是留在空隙中或被排擠到其他含水層中呈滯留狀態［2］。

圖1 渭南構造分區及取樣點分布

2 地下熱水水化學特征及其意義

圖2 地下熱水piper圖

鹽巖的溶解方程可用下式表示:NaCl=Na++Cl－［4］，圖3顯示了不同熱水樣點中Cl－、Na+的相互關系。不難發現，除華陰051外其余熱水樣點幾乎落在了鹽巖溶解的線上，而且濃度很高。揭示渭南市中醫學校、市政府、渭熱一號井處地下熱水都經歷了程度非常強烈的鹽巖溶解。華陰051處的Na+與Cl－濃度更高，落在鹽巖溶解線附近，稍有偏離是由于Na+減少的原因。

圖3 地下熱水Na+與Cl－關系圖

華陰051地下熱水礦化度為10.54 g/L，在所有地下熱水樣中礦化度最高，Na+與Cl－濃度都非常高，表示水化學反映程度非常高。但Na+較Cl－濃度有所下降，其原因可以用圖4解釋。圖4中除華陰051外其余地下熱水均為發生明顯的陽離子交替作用，故而華陰051熱水中Na+含量下降而Ca2+含量上升，因此華陰051地下熱水存在較大程度的陽離子交替作用，而其他熱水未發生明顯的陽離子交替吸附作用。

圖4 地下熱水Ca2+相互關系Na+

此外，基于前人的研究成果［4－6］除富平熱水外其余熱水賦存環境封閉，富平和涇陽地下熱水未測出或含量較少的H2S，而其余熱水樣井口都測出有明顯含量的H2S氣體，因此華陰051、渭南市中醫學校與市政府處地下熱水存在脫硫酸作用。藍天灞河組地下熱水由于埋藏較深，故人為影響因素較少，暫時未出現人為影響的跡象。所以除富平地下熱水存在一定程度的混合作用外其余熱水未發生或發生程度很小的混合作用。

3 結論

(1)渭南地下熱水水化學類型變化較大，所經歷的水化學作用亦存在較大差異。

(2)每個熱水水樣都經歷了程度不同的溶濾作用，且為主要水化學作用。此外，華陰051還有非常明顯的陽離子交替吸附作用，富平存在一定程度的混合作用。華陰051渭南市中醫學校與市政府處地下熱水存在脫硫酸作用。

(3)渭南市在開發利用地下熱水的同時應當根據地下熱水所經歷的水化學作用與程度而因地制宜，促進地下熱水可持續開發利用。

［1］馬致遠，余娟.關中盆地地下熱水環境同位素分布特征及其水文地質意義，地球科學環境學報，2008.6，396 －401.

［2］陜西省地質調查院.陜西省關中盆地地熱資 源調查評價［R］.陜西西安:陜西省環境監測總站，2008.9.

［3］王大純，張人權，史毅虹等.水文地質學基礎［M］.北京:地質出版社，1995:55－62.

［4］馬致遠，錢會，范基嬌.陜西關中地下熱水環境同位素研究［J］.徐州:中國礦業大學學報，2006.2，V(1):45 －49.

［5］馬致遠，王心剛等，陜西關中盆地中部地下熱水 H、O同位素交換及其影響因素.地質通報.2008.6 Vol.27，No.6:888 －894.

［6］秦大軍，龐忠和，翁修榮等.西安地區地熱水和渭北巖溶水同位素特征及相互關系［J］.巖石學報，2005，021(05):1489～1500.