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水文地质测绘与浅层测温法在地热资源勘查调查阶段的应用
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0 S7 k( r0 ^7 a+ g6 u水文地质测绘与浅层测温法在地热资源勘查调查阶段的应用 C& R$ o3 J& f' n; p! H+ ?) C2 Z, B
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摘要：地热资源勘查可以通过遥感解译、水文地质测绘、浅层测温、电阻率测深、激电测深、测温孔钻探等多种地质工作手段圈定地下热水异常区，在地热资源勘查的调查阶段，为了以小的投入获取大的收益，综合应用水文地质测绘法与浅层测温法圈定地下热水异常区是较直观、经济、有效的方法之一，下面以新泉地热异常区为例加以说明；圈定地下热水异常区的技术方针和思想体系，也为今后在类似地区开展地热资源勘查与研究提供了理论和实践案例。5 j1 ~# I/ v; X
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关键词：地热资源勘查 地下热水异常区 水文地质测绘 浅层测温
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勘查区内地貌[2]属侵蚀丘陵和盆地相间地貌类型，中为河谷盆地四周为丘陵山区，高点位于勘查区东南部的小山包，海拔标高 477.5m，低点于旧县河的河床中海拔标高 280m，相对高差197.5m。区内东南部、东部沉积岩区，山脊多呈波状起伏，山顶多为圆状、圆锥状，沟谷不发育，山坡一般较陡，植被发育一般；西北部、西部花岗岩区，山顶多浑圆状，山坡较陡，多凸坡，植被较发育；中部新泉盆地，地势平坦，现为稻田及居民区。旧县河分布于勘查区中南部，其北岸有一小溪汇入，交汇处及其附近即为地热田出露区。6 J6 r4 w- S& D* P2 y$ ]
! B2 p2 G& W9 T2 区域地质概况2 J7 g! }1 U% w5 F
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2.1 地层岩性4 O0 j+ v. I" J B
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调查区内分布有侏罗系坂头组、白垩系沙县组和第三系、第四系地层。& [7 \% b% `$ g2 `
7 X' d4 R. E7 H k2 T(1)：坂头组（J3b）：分布于地热田西南侧及东北侧一带，岩性为长石石英
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砂岩，呈灰白、浅灰色，产状为255∠59°，局部,夹有薄层泥岩、泥质粉砂岩，呈灰白、灰黄色。受构造断裂和地热田热能影响，局部岩石受变质略呈硅化、绢云母化。0 i) h) @" i( p0 X" |
, E# ?$ I/ |# w6 |(2)：沙县组（k2s）：分布于地热田东侧，岩性为紫红色泥岩、粉砂岩夹砂8 A! W; X+ w. y k2 \# s; H9 x
6 m) v* C( `; j Y& \砾岩、含砾粉砂岩。8 q' F1 C) ?6 g5 B8 k! k* |
8 H: P0 g& \/ b+ Y(3):第三系（Q3al-pl）：分布于盆地内旧县河南岸及其支流小溪的西岸的二级& |+ Q$ J- a& j. U" Y4 t! Y, W# _5 r4 i
# o) j8 E/ _ A/ ?' c! J阶地，上部含砾砂质分析粘土层，下部为砾砂、卵石层。$ N1 e0 }6 n" k/ T- \. Z& _
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(4):第四系（Q4）：分布于盆地内旧县河及其支流小溪两岸一级阶地，上部# x- S- C4 q! `9 {1 P, {
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为含砾砂质粉质粘土层，下部为砾砂、卵石层，构成，钻孔控制的厚度/ S8 [! T; Y+ H8 N' P8 v
7 D3 R, i5 Z7 J) c' U& b. S) r+ Y4.50-11.05m。
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2.2 地质构造4 g( }. b+ E% i: p
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新泉地热异常区位于闽西南拗陷带内清流—连城北东向断褶皱带和上杭—云宵北西向断褶带的接合部。盆地西部分布为二长花岗岩（ηγ1
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8 K6 \- N7 `, @" s5 g+ s' q/ q2 H4-l）、浅灰白、
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/ ?2 S, G0 L1 z灰黄夹灰黑、浅肉红色，中粗粒似斑状结构或条带状、片麻状构造。组成岩石的矿物有较强的自变质现象。高岭土化、绿泥石化和叶腊石化、绢云母化明显。根据收集资料表明，盆地基地岩性也为二长花岗岩及其蚀变岩。区内地层为单斜层，褶皱不发育，但断裂构造发育有走向北东向30-40°、走向北西向330-340°两组。' @, m: }+ P, l: u3 u
# ?/ b* @ k# [ q6 k" }(1):北北东向断裂。据区域地质资料，北北东向断层分布新泉盆地以东成为盆地东部边界断层。断层两侧沙县组和坂头组断层接触，坂头组页岩有明显硅化破碎。断层带向西倾斜、倾角70°左右。& e" E5 ~( ~; d2 u" @$ r$ o
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(2):北西向断裂，据区域地质资料该断层呈北北西向，沿旧县河支流小溪方向延展，在本地热田，该断层隐覆于第四系之下，野外调查期间未发现明显迹象，具体走向尚需结合后期物探资料进一步论证。3 H! z3 [1 {5 g: n' F" `1 V# S
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2.3 岩浆岩（ηγ1
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7 r" H, W+ ^, g4-5）) M3 d9 O& c, M* b: N
' K6 X( B- O7 @2 D. ~' j盆地的基底及其以西分布二长花岗岩、浅灰白色，中粗粒似斑状结构或条带
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状、片麻状构造。组成岩石的矿物有较强的自变质现象。高岭土化、绿泥石化和叶腊石化、绢云母化明显。# u- d+ K3 [5 l$ h( U2 p
+ p9 l" V# Z4 B" C0 f3 地质调查方法 / U* o8 k' q7 u% ?" ^
3.1 地质、水文地质测绘
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* |% H9 Y) q* E0 u: s& I地质、水文地质测绘同步进行，测绘时间选择在枯季（2011年12月-1月）。测绘面积8.2km2。测绘底图采用1∶10000地形图，野外采用双星ＧＮＳＳ(RTK)测量仪定点。测绘方法采用沿断层、沟谷追索法，辅以路线穿越法。测绘时以温泉自涌点和热水井点为中心，逐渐向四周扩展，共定地质、水文地质测绘点80个，其中热水泉点1个，冷水泉点2个，热水孔调查8个，冷水孔调查2个，溪沟测流点2处。地质测量以填绘断裂构造为重点，水文地质测绘以寻找天然温泉露头点、分析热水井点分布范围，注意观察与地下热水有关的岩石蚀变，裂隙发育特征为重点。水文地质测绘期间，共采取水质全分析样5件，简分析样11件，送福建省地质测试研究中心实验室分析，取样过程符合有关规范要求。: f0 C- o& ^) x/ q# ^
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3.2 水化学特征0 n4 d: i* a f r
% e( j6 B2 O0 b J; s根据取样结果综合分析：新泉地下热水阳离子以Na 为主，阴离子以HCO3-为主，水质类型为HCO3-—Na型；热水井点及泉点的F与SiO2离子含量较溪沟水、9 O: F6 ^- o6 y8 B0 U
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河水含量偏高。从简分析取样结果分析：以HX3点的测试结果作为本底值，靠近温泉自涌点附近区域F与SiO2离子含量偏高，PH值偏小，由此圈定出地球水化学异常区范围图（见图1）。
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3.3 浅层测温; H( u. g) k/ h( j. J
! I( j* [ }1 H( r# B- a8 m浅层测温主要采用深度1.0m左右的测温。测温点定位采用双星ＧＮＳＳ(RTK)测量仪，精度为1.0mm；测温采用便携式AR882红外测温仪，精度0.1℃。测温点观测线距25—60m，点距15—30m。根据测温点画出等温线图，在于地热异常区外围的本底值对比后圈定出地热异常区范围图（见图2）。 6 t0 |- D0 p* l, F
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4 地热异常区特征% s# H# i% t' |
4 _' }$ ^/ F0 }3 X8 o1 v4.1 异常区平面分布特征: t" E, Q O* ^4 |* [
- g8 j* f8 R; I- S2 ]从水文地质测绘及热水孔、温泉分布位置及1m浅层测温综合分析，勘查区, H( U9 X2 v0 K3 B5 U
9 L, W' t. E9 w- {" h8 G
地热主要沿F1、F2隐伏断裂带分布，沿F1断裂走向带圈定出3个地热异常区，其中以ZK2孔为中心的异常区温度高。异常区形状呈长条状，沿北东15°左右方向展布，长约700m，宽90-180m不等,异常区面积0.091Km2（见图1）。水文地质测绘取样测试结果分析，根据PH、SiO2、F离子含量的不同，圈定出地球异常范围，异常区形状上不规则椭圆形形，以旧县河及其支流交汇处为中心，沿其流域方向展布，异常区面积0.151Km2。通过1m浅层测温与地球化学调查分别圈定出异常范围，然后叠加，圈定出公共异常区范围，异常区面积为0.167 Km2。) O, A' b- @( H
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: K4 U( V/ L" o- x) j2 k ; h/ O0 ?1 v! v
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图1 水化学分析法圈定地热异常区范围图4 z2 r, I1 j, l7 J8 x6 J3 n
! a; f( t3 N! B; _: W' F- g/ [
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* r& @0 O* \$ R$ b" {$ U0 a& K8 [4.2 估算热储温度[4]
7 ~9 H4 {" s! K$ p4 |0 [ ( Z0 \ `/ @" I( m' _# l" _: I
在温泉出露区，利用地球化学温标来估算热储温度，所取温标为SiO2温标和K-Na温标两种，然后取其平均值作为新泉地下热水的热储温标。
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6 C& J& ?; P e: n3 U/ B9 }/ k : O, s$ v, H# b2 _ G; R' v
图2 浅层测温法圈定地热异常区范围图* o) a% t+ T2 N' `- `' k4 L
& A0 i- P/ R" a, Z6 Z
（1）SiO2温标, r4 M) E9 G7 ]- F7 K; {! y4 G
5 u( {/ M3 V& M7 U9 c, x
Tr1?1309?273.155.19?lgC
2 K" ~4 D" N; g4 M* [6 i
) X2 W0 A. o5 h' e式中：Tr1—热储温度（℃）2 A' I" z' m0 A
- }) P# D; W! ?0 w. v8 zC—水中SiO2的浓度（mg/L） 1309?273.15 即Tr1?5.19?lg70.337 f2 s# ? |8 s; R8 l+ o* n
9 _ E9 t5 k8 N [- L4 v
=118.43℃2 W' L5 F) w) ^' f/ M1 c% d& [4 Q
( O" t# ~) @; p& ?: K: }; Q
（2）K-Na地热温标
' q8 x! D1 W9 E6 X, O6 \- t. R; N# R 3 y& u- T" }) R' c8 f1 P
Tr2?1309?273.15 1.75?lg(C1C2)
+ ^* I- g+ F+ C# m9 l1 o $ z, W5 Y3 ]0 Z% p
式中：Tr2—热储温度（℃）
K5 L- q$ ^/ M
% S' \8 _: a* Z( q4 O ^! n) ^ @C1—水中钾的浓度（mg/L）. Q6 a2 ?( S& A c' O
, z |: o5 O; } Z9 l% t9 e
C2—水中钠的浓度（mg/L）
" ^6 x& ~; s" z* k( S: K U. K
3 }: S; e5 S f: i* Y; {+ P; [- y即Tr2?1309?273.15 1.75?lg(13.210)* {# Q& F5 x* J* W p, }
* ]" _3 O, A1 j, O- c; l4 F=170.33℃ Tr1?Tr2所以，取Tr?2
2 E1 N* P9 T$ S( K/ _6 z6 R : f- D8 w7 C' [! y4 ^
9 结束语 =144.38℃作为新泉温泉深部的热储温度。/ P, L+ k8 L8 `. Z
6 v' R4 [1 s* {. K+ I水文地质测绘法和浅层测温法简单、方便、且经济实惠，尤其在地热资源勘查的调查阶段，工作量和工作经费的投入有限，综合水化学调查测试分析法和浅层测温法圈定地热异常区和估算热储温度，可以以较小的投入获取较大的成果。 参考文献[1] 地热资源地质勘查规范，GB/T 11615-2010，中国标准出版社，2011http://www.wenkuxiazai。。ｃｏｍ/doc/308880262af90242a895e597.html年2月1日实施；
6 h& y" c, D3 ]0 n, m, l6 o 4 {1 D1 s# U' p5 W# B9 R* K
[2] 工程地质手册（第三版）〔M〕，中国建筑工业出版社，1992年12月，605～606；
- g# [4 O! S4 Z& I. I
: W8 L5 \1 c. k# o% n[3] 孙希满 隋学文．地热资源的勘查方法手段．黑龙江科技信息，2011年 28期；1 Q U+ T2 [, n( b3 _* A5 R( R
" [" U' B. {6 F& K
[4] 董颖 曹晓娟 黄文启 郑克棪. 宁波九龙湖地热资源勘查研究． 中国地球物理学会第二十七届年会论文集，2011年。
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