福建省漳浦縣獅頭礦區地熱成因和開發利用多年后的變化對比分析

裴小琴

（福建省地質礦產勘查開發局閩南地質大隊, 福建漳州 363000）

獅頭地熱地處我國主要地熱異常帶即東南沿海地熱分布帶的中部, 地熱異常顯示較明顯, 水熱交替強烈, 熱儲呈帶狀, 受斷裂構造控制, 地熱田規模較小, 地熱流體以上升泉群形式出露地表, 屬中低溫地熱田Ⅱ-2型。

1 地熱地質條件

1.1 地形地貌

測區為舊鎮灣北岸海積一級階地, 原為濱海灘涂地帶, 在20世紀60年代圍墾為農田及水產養殖池。地面較平坦, 海拔高程1.0～3.5m。北、西面為丘陵臺地, 海拔高程大多小于100m, 南面為鹿溪入海口——舊鎮灣。

1.2 地層巖性

測區主要出露第四系海積層, 巖性：上部為灰褐色淤泥質粘土夾薄層粘質砂土, 厚2～5m, 中部為灰黑色淤泥夾薄層泥質砂, 厚5～11m, 底部為深灰色泥質中粗砂, 厚0.5～1.2m。

1.3 侵入巖

測區北面及西面的丘陵臺地由燕山早期的黑云母花崗巖構成。巖性為灰白—肉紅色黑云母花崗巖, 中細粒結構, 塊狀構造, 以巖基產出, 巖體內小巖脈發育, 見有花崗斑巖、輝綠巖、石英巖等巖脈, 脈寬十幾厘米至數米, 長度在數米至數百米之間, 走向以北東向及北西向為主, 呈單脈或脈群出露。

1.4 構造

測區處于平潭—東山北東向深大斷裂帶中, 北東、北西兩組斷裂構成區域上主要構造格架。測區主要見有F1、F2二組斷裂通過。

F1：分布于測區中部, 為壓扭性斷裂。走向北東23°～30°, 傾向北西, 傾角70°～80°, 在測區北部的基巖區見有構造破碎帶, 帶寬20～30m, 可見長度約3.7km, 沿斷裂帶見有石英脈侵入, 是測區主要控熱構造。

F2：斜貫測區中部, 為張扭性斷裂, 走向北西311°, 傾向南西, 傾角84°, 在測區北西部的基巖出露區見有一系列平行的裂隙十分發育, 裂面粗糙不平, 帶寬約30～50m, 可見長度約3.3km, 第四系覆蓋區物探磁力異常及1m測溫地熱異常顯示明顯。地貌上沿斷裂帶形成一低凹的谷地。是測區主要的導水構造。

2 地熱水文地質特征

2.1 地下熱水分布、出露與賦存特征

測區溫泉地處第四系海積層一級階地, 根據物探資料, 地熱異常呈北東向呈現, 局部顯示北西向排列。以上升泉群的形式出露, 地下熱水從海積淤泥質粘土中冒涌而出, 伴有串珠狀氣泡冒出, 并見有翻砂現象, 水溫50℃。

地下熱水有兩個儲水層：一是賦存于上部第四系海積層中的泥質中砂、含泥質砂層的孔隙中, 為層狀松散巖類孔隙熱水；此孔隙熱水層較薄, 厚度約3～6m。熱水儲量較為有限, 主要受下伏基巖裂隙熱水補給。二是主要賦存于下伏的燕山早期黑云母花崗巖的構造破碎帶及巖體的節理裂隙中, 為帶狀基巖裂隙承壓水。其富水性極不均一。在北東向斷裂和北西向斷裂交匯部位, 基巖破碎, 節理裂隙發育, 地下熱水相對豐富。

2.2 地下熱水的補給、徑流與排泄

地下熱水主要接受大氣降水和海水的混合補給, 沿深大斷裂下滲運移, 接受深部熱源形成熱水后沿斷裂上升至淺部以潛流形式或以上升泉群形式出露地表向下游排泄。

3 地熱流體的賦存條件

礦區地熱流體主要賦存于黑云母花崗巖基巖裂隙中, 為基巖裂隙熱水儲熱層, 隨著基巖裂隙熱水的自然排泄, 部分補給上部的泥質中砂、含泥質砂, 構成松散巖類孔隙熱水。

地熱主要受兩組交叉的北西向F2與北東向F1斷裂控制, F2斷裂為導水、儲水斷裂, F1為阻水、控熱斷裂, 兩組斷裂的交匯處形成構造薄弱帶, 為地下水升溫和運移提供了良好的通道。地熱流體的運移儲存空間是一種帶狀加裂隙網格的模式, 北西向斷裂在邊遠山區接受大氣降水入滲, 并補給地下水, 地下水部分在有利地形排泄, 部分通過裂隙網格下滲形成深部徑流, 并通過北西向斷裂匯聚向獅頭一帶運移, 迫使地下水亦接受通過北東向斷裂傳導的地殼深部熱源的快速加溫。做垂直上升運動出露地表或補給孔隙水。

4 地熱資源儲量

根據1992～1993年福建省水文地質工程地質勘察研究院提交的1∶2.5萬《福建省漳浦縣舊鎮地區水文地質勘察報告》, 圈定了地熱異常區的范圍為1.08km2, 施工的ZK2鉆孔孔深73.80m, 降深1.30m, 自流量1297.73m3/d, ZK3鉆孔孔深86.55m, 降深2.21m, 自流量為474.51m3/d,鉆孔相距71m, 水力聯系密切, 兩孔同時放水, 其總自流量為1304.99m3/d。詳細地計算了地熱礦區的地熱儲量為7986.03m3/d（按8m允許降深換算）, 水溫50℃。

(1)打破行政邊界，推進跨區域旅游合作。河南省旅游經濟網絡空間結構不均衡。隨著全域旅游戰略的提出，河南省旅游經濟的跨區域合作成為必然，在合作空間的選擇上，必須要打破行政邊界的限制，重點加強中東部旅游經濟的區域合作，提高西南部旅游經濟的連通能力，最終促進區域旅游經濟均衡化發展。

2005年, 福建省水文地質工程地質勘查研究院提交的《福建省漳州市漳浦縣舊鎮獅頭地下熱水儲量核實報告》對獅頭礦區的ZK3孔進行降壓試驗及取水化驗。探明了地下熱水的開采量, 獅頭礦區可開采熱水量為301m3/d, 水溫50℃。

5 開發利用多年后的變化分析對比

5.1 降壓實驗

2016年12月6 ～12日對ZK3地熱管井進行降壓試驗, 用容積法及流速法測流量, 電子溫度計測量水溫。由于地形變化ZK3地熱井現位于大井內, 且井壁腐蝕漏水, 無法測量ZK3承壓水頭高度, 且混合了外圍大井的淺層地下水, 測得現有自流量為321.86m3/d。本次降壓試驗采用功率為2.0kW的離心電泵抽水, 采用一次最大降深抽水, 降壓試驗延續時間151.06h。

降壓試驗具體數據如下：

水位降深：1.762m（自流量水位降深1.63m+本次降壓試驗的實際降深0.132m）；

降壓試驗總延續時間：151.06h；

降壓試驗穩定時間146.0h；

實際流量：606.32m3/d；

單位涌水量：3.983L/(s·m)；

影響半徑：因本次降壓試驗混合了機井和外圍的大井, 無法計算影響半徑；

水溫：50℃。

通過近本次降壓試驗, 反映流量、水位、水溫穩定, 停泵后水位恢復迅速, 說明礦區地熱流體的開采量具有一定的開采潛力。

5.2 水量變化情況

根據2005年《福建省漳州市漳浦縣舊鎮獅頭地下熱水儲量核實報告》的降壓試驗得到以ZK3允許開采量為301m3/d, 水位降深1.49m, 穩定時間48h。本次調查ZK3結合大井自流量321.86m3/d, 按原有的水頭高程計算, 水位降深為1.63m, 本次降壓試驗涌水量為606.32m3/d, 水位降深1.76m, 穩定時間146.0h, 水量明顯增大。其增大的主要原因為原ZK2鉆井現廢棄回填, 兩個鉆井之間的水力聯系密切, 現ZK3井水壓力增大, 使得涌水量增大。其次2005年核實報告采用放水試驗得到允許開采量, 本次采用水泵降壓試驗得到涌水量, 兩個試驗存在一定的差異, 水泵降壓試驗得到的涌水量會較大。

5.3 水位變化情況

2005年時開采井ZK3的靜止水位高程為5.08m, 本次調查由于地形變化, 無法測得原鉆孔孔口標高, 導致無法測得靜止水位。但從自流量調查分析, 流量穩定, 水位相對穩定。

5.4 水溫變化情況

2005年時調查的ZK3水溫為50℃, 2016年測得ZK3水溫為50℃。水溫沒有明顯的變化, 水溫相對穩定。

5.5 地熱流體化學組分動態變化

從1993年、2005年及2016年的地熱流體化學組分對比, 整體化學組分變化不大, 溶解性總固體處于相對穩定狀態。但隨著長時間的開采, F離子含量有明顯的減少（自3.4mg/L→0.48mg/L）。Cl、Na離子略有升高, 其它離子基本保持穩定（見表1）。原因：養殖場屬咸水養殖, 一定程度影響Cl、Na離子的變化, F離子的變化, 可能由于ZK3井結構變化引起, 混合了上部的孔隙熱水, 也可能因長期自流深部裂隙疏通等綜合因素引起的。

表1 獅頭地熱礦區ZK3地熱流體水化學成分變化對比表（單位：mg/L）

6 結論

獅頭地熱主要賦存于黑云母花崗巖基巖裂隙中, 為基巖裂隙熱水儲熱層, 上部的泥質中砂、含泥質砂, 構成松散巖類孔隙熱水。地熱主要受兩組交叉的北西向F2與北東向F1斷裂控制, F2斷裂為導水、儲水斷裂, F1為阻水、控熱斷裂, 兩組斷裂的交匯處形成構造薄弱帶, 為地下水升溫和運移提供了良好的通道。

通過降壓試驗和地熱流體化學組分動態測試, 反映流量、水位、水溫穩定, 除F離子含量有明顯的減少和Cl、Na離子略有升高, 其它離子基本保持穩定, 說明礦區地熱經過多年的開發利用, 仍然具有一定的開采潛力。