吉林省長白山西坡梯子河溫泉地熱流體質量評價

劉 慧，趙 陽，隋佳軒，李立軍，趙春鵬，徐思瑜

吉林省地質環境監測總站，吉林 長春 130021

0 引言

“吉林省地熱資源調查評價與區劃”項目為“全國地熱資源現狀調查評價與區劃”項目，經中國地調局批準由中國地質科學院水文地質環境地質研究所組織實施項目。通過采集地熱流體樣進行水質分析，從而評價地熱資源的水化學類型及地熱流體的不同用途。

1 概述

長白山位于吉林省東南部地區，東經127°40′～128°16′，北緯41°35′～42°25′之間的地帶，是圖們江、鴨綠江、松花江的三江發源地。聞名中外的美景，一望無際的林海，以及棲息其間的珍禽異獸，于1980年列入聯合國國際生物圈保護區。

由二道白河驅車50 km左右一路上坡到達梯子河畔，海拔高程1 602 m。在群山峻嶺環抱的梯子河畔，河水寬約30 m，水流穩中見急，在幾十平方米范圍內，有多處溫泉出露。在調查中了解到，由于山體自然崩塌，已有多處小型溫泉被掩埋斷流或改道流淌，另有幾處規模較小的溫泉分布于周邊匯入河流，其中一處較大的溫泉發育于梯子河岸邊(圖1)。冬季時節，溫泉周邊籠罩在濃重的白色霧氣之中，猶如進入仙境一般。另外長白山著名的錦江大峽谷就分布于此，山高谷險、景色秀美，夏季鮮花盛開林木茂盛，冬季皚皚白雪，晶瑩剔透，是吉林省長白山天池西區旅游勝地，目前由長白山池西區管委會管轄。

圖1 長白山西坡梯子河溫泉交通位置圖

2 地熱地質條件

長白山地區區內多被新生代火山巖覆蓋，零星出露一些老地層。長白山火山處于六道溝—天池—甄峰山北東大斷裂(圖2中的F1)和金策—白山鎮北西向超巖石圈斷裂(圖2中的F2)的交匯處，長白山火山群大多數受上述構造及次一級斷裂控制。溫泉出露地層為第四系更新統白頭山組粗面質火山角礫巖(圖3)，溫泉水由火山噴發形成斷裂并沿裂隙流出地表，匯入梯子河，溫泉水溫度63 ℃，單泉流量1.74 L/s。

圖2 長白山天池地質略圖

圖3 長白山西坡梯子河溫泉地質剖面示意圖

3 水化學類型

本次梯子河溫泉取樣按照GB/T 11615-2010《地熱資源地質勘查規范》附錄B中要求，采集水質全分析樣(采樣編號0046-1)和微量元素分析樣(采樣編號0046-2、0046-3)，按照規定時間送至吉林大學測試科學實驗中心，檢測時間是2013年11月15日，共計分析57項(表1)。

根據表1水質分析結果，該溫泉的水化學類型屬于HCO3-Na型水(表2)。該溫泉地熱水礦化度(TDS)為837.91 mg/L，屬淡水；pH值7.85，屬于中性水；總硬度103.46 mg/L，屬于軟水；水溫63 ℃，屬于高溫熱水。

表1 梯子河溫泉水質分析結果

表2 長白山西坡梯子河溫泉水化學類型表

4 地熱水不同用途評價

4.1 理療熱礦泉水評價

依據《地熱資源地質勘查規范》(GB/T11615-2010)附錄E《理療熱礦水水質標準》，根據表1水質分析結果對梯子河溫泉地熱流體進行評價。評價結果表明(表3)，熱礦水中氟與偏硅酸含量很高，達到命名礦水濃度，偏硼酸達到醫療價值濃度，且屬于溫水。

表3 理療熱礦泉水水質評價表

4.2 飲用天然礦泉水評價

依據GB8537-2018《飲用天然礦泉水標準》，根據表1水質分析結果對地熱流體的物理性質、界限指標、限量指標及污染物指標進行評價。限量指標中有些項未列出，這些項目所有地熱流體都未超標。評價結果表明(表4)，梯子河溫泉地熱流體中鋰、偏硅酸達到飲用天然礦泉水標準，有稍許沉淀及濁度、氟化物超標，都達不到飲用天然礦泉水標準。

4.3 農田灌溉用水評價

依據GB5084-2005《農田灌溉水質標準》，根據表1水質分析結果對地熱流體進行評價。評價結果表明(表5)，除地熱流體溫度過高外，均達到標準。需進行換熱處理達到25 ℃時即符合農田灌溉用水標準。

4.4 漁業用水評價

依據GB11607-2012《漁業水質標準》，根據表1水質分析結果對地熱流體進行評價，評價結果表明(表6)，只有氟化物超標。

4.5 地熱流體腐蝕性評價

依據GB/11615-2010《地熱資源地質勘查規范》，根據表1水質分析結果，用腐蝕系數衡量地熱流體(水)的腐蝕性：若①腐蝕系數KK>0，稱為腐蝕性水；②腐蝕系數KK<0，并且KK+0.050×3Ca2+>0，稱為半腐蝕性水；③腐蝕系數KK<0，并且KK+0.050×3Ca2+<0，稱為非腐蝕性水。

表4 飲用天然礦泉水水質評價表

表5 農田灌溉用水水質評價表

表6 漁業用水水質評價表

腐蝕性系數(對堿性水)的計算公式：

(1)

式中：r—離子含量的每毫克當量(毫摩爾)數。

根據表7的評價結果，該地熱流體為非腐蝕性水。

表7 地熱水腐蝕性水質評價表

5 結論

長白山西坡梯子河溫泉屬于高溫熱水，水化學類型為HCO3-Na型水，礦化度(TDS)為837.91 mg/L，屬淡水；pH值7.85，屬于中性水；總硬度103.46 mg/L，屬于軟水。氟與偏硅酸含量很高，達到命名礦水濃度，偏硼酸達到醫療價值濃度。該地熱水不能作為天然礦泉水使用，對氟處理后可作漁業用水，對水溫降溫后可作為農田灌溉用水，且該地熱水不具有腐蝕性。