贛南于都地區水文地質調查重點工作區地熱地質條件研究

段文兵 左承鑫

江西省勘察設計研究院 江西 南昌330095

引言

地熱資源是一種綜合性礦產資源,通過開展水文地質調查、掌握區域地熱地質條件,能夠有效挖掘地熱尾水的開發利用價值、減輕環境影響,同時也對于冬季供暖、種植養殖項目開發等具有貢獻價值。在實際項目中需做好前期資料收集、水文地質測量、地熱鉆探、取樣測試等工作部署,保證滿足實際勘查要求。

1 贛南于都地區水文地質條件概況

贛南于都地區位于江西省贛州市東部地區,屬亞熱帶季風氣候,總面積為2893k m2。重點工作區位于中部白石塘-烏逕一帶,區域內小型溪流發育,河流總長1283k m,河網密度每平方公里達0.44k m。工作區地質地貌條件較為復雜,出露地層包含第四系、石炭系、泥盆系、南華系以及青白口系等,巖漿巖分布有白鵝巖體和萬田巖體。區域內構造發育,主要表現為褶皺、斷裂兩種類型。地下水包含松散巖類孔隙水、基巖裂隙水兩種類型,呈現出動態變化[1]。

2 重點工作區地熱地質條件的調查研究結果

2.1 地層巖性與水文地質條件 結合野外調查與地熱鉆探結果可知,重點勘查區分布的地層包含第四系沖積層(Qal)、南華系上統沙壩黃組(Nh2-3s)、南華系下統上施組(Nh1s)三種類型,其中Qal層由上至下分別由粉質粘土、砂礫石層組成,透水性與含水性較強;Nh2-3s層在10.8 2～16.3 9 m揭露為中-微風化層,自16.3 9～155.8 6間基巖,裂隙較發育,含水性差;Nh1s層出露巖性為變余長石石英砂巖,巖石碎裂構造。在本項目中選取編號為ZK4-1、ZK4-2的兩個鉆孔進行地熱鉆探,孔深分別為568.6 6 m和

432.5 7 m,兩孔均揭露閃長巖脈、礦物成分相似。根據區域資料與地質勘查結果,該區域內部的斷裂構造主要包含NE 至NNE 向、NW向兩種構造類型。

在水文地質條件上,該工作區的地下水主要包含兩種類型:其一是第四系松散巖類孔隙水,含水層為砂礫石層、厚度為2～4 m,地下水位年均變化幅度為2～3 m,單井出水量為500 m3/d;其二是基巖裂隙水,由構造裂隙水、風化帶網狀裂隙水組成,結合抽水試驗結果可知單井出水量為1000 m3/d。

2.2 地溫場與地熱流體場特征

2.2.1 地溫場特征 為實現對工作區地溫場平面、垂向變化特征的良好反饋,擬將原有三個地熱鉆孔ZK1～ZK3的測溫結果與本次兩個鉆孔的測量結果進行整合分析,其中原ZK1～ZK3 三個鉆孔的孔深分別為

285.18 m、407.6 m 和602.09 m,揭露的地熱水溫度分別為40.7°C、44.3°C和

46.5°C,從中看出與主裂隙F1間距離越大的鉆孔揭露出的地熱水溫度相對更高,熱儲增溫率則與之相反。以主斷裂走向為基準,在孔深相同的條件下,四個鉆孔的地溫由高到低依次為ZK1、ZK2、ZK4-1和ZK4-2,地溫場異常集中分布在斷裂中心區域。以垂直方向為基準進行地溫場變化特征的分析,根據鉆孔測溫結果可知,原三個鉆孔每100 m的溫度變化率分別為

11.5 °C、15.9 °C、15.3 6°C,ZK4-1孔在孔深為10～430 m處的增溫率為每100 m 提高4.1 4°C、在孔深430～530 m 范圍內對應的增溫率為0.6 °C、在孔深530～568.6 6 m 范圍內的增溫率為6.4 7°C,ZK4-2孔的增溫率為3.6 °C。

由此可知,伴隨鉆孔深度的增加,熱儲中的流體溫度呈等幅上升趨勢,其中ZK1～ZK3孔的溫度曲線變化幅度相近,熱儲內流體溫度高于上部變質砂巖、低于下部花崗巖;ZK4-1孔的溫度曲線變化幅度加大,在變質巖體、斷裂擠壓破碎帶中呈線性遞增趨勢,熱儲底板溫度大體與上部變質砂巖溫度相同、低于下部花崗巖;ZK4-2孔的曲線同樣呈線性遞增趨勢,增溫率同比其余鉆孔保持在最低水平[2]。

2.2.2 地熱流體場特征 結合地質水文勘查結果,該區域地熱流體為構造裂隙承壓水,屬于構造對流帶狀低溫低熱水資源Ⅱ-2型。根據抽水試驗結果可知,ZK1～3孔的水位變化幅度趨于一致,說明三個鉆孔位于相同地熱水系統內。針對地熱水動態特征進行分析,該工作區的地熱水系統水溫年均變化幅度保持在2°C以內,通常溫度最低值出現在3～6月,因雨季淺層含水層動儲量增大,因此對于地熱水出露區的水溫構成較大的混合熱傳遞效應,由此說明該區域地熱水與淺層基巖裂隙水以及地表水間均具有水力聯系。

2.3 熱儲特征與埋藏條件 針對該區域帶狀熱儲的平面特征進行分析,該區域熱儲包含F1斷裂硅化破碎帶、下盤花崗巖與蝕變石英閃長玢巖裂隙密集帶,其中位于硅化破碎帶的ZK1、ZK2、ZK3鉆孔在揭露時水量豐富,其余鉆孔在揭露時基本無水。根據斷層傾向可知,鉆孔越深,熱儲厚度越大,地熱水溫度越高,水量相應越大;而在熱儲埋深保持相同的情況下,靠近F1處揭露的地熱水溫度相對更高。針對熱儲的垂向特征進行分析,儲水空間主要位于斷裂帶中下部,硅化破碎帶的富水性優于下盤巖體。運用Si O2溫標法計算得出熱儲溫度為93.5 1～105.0 9°C,且地熱水的循環深度為

1331.3 7～1536.3 3 m,大地熱流為工作區地熱水的主要熱源,巖漿巖體中放射性元素衰變可提供部分熱源頭。

結論

總體來看,通過開展重點工作區的水文地質勘查工作,能夠為區域地熱資源的多級開發與綜合利用提供參考依據。結合現有勘查成果,后續還需針對F1斷裂硅化破碎帶的富水性開展進一步勘查,同時兼顧地熱尾水熱能的開發利用,并完善相關保護措施的編制,為區域發展提供寶貴能源資源。