梁宏偉

(福建省121地質(zhì)大隊(duì)， 福建 龍巖 364021)

地?zé)崾翘N(yùn)藏在地球內(nèi)部的一種巨大的“綠色能源寶庫(kù)”，作為一種潔凈的、可再生能源，是21世紀(jì)繼水能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、核能等之外的另一種新型清潔能源，具有可持續(xù)和可再生等特點(diǎn)，不僅資源儲(chǔ)量大而且分布廣泛，開發(fā)利用地?zé)崮芫哂辛己玫纳鐣?huì)效益、環(huán)境效益，市場(chǎng)潛力巨大。在全球面臨能源危機(jī)時(shí)期，若能充分開發(fā)利用地?zé)豳Y源，不僅可增加能源儲(chǔ)備，節(jié)約大量的標(biāo)準(zhǔn)煤，還可緩解煤礦開采、運(yùn)輸、加工和燃燒等引發(fā)的一系列破壞耕地、水土流失、地面沉降及大氣污染等問(wèn)題。探尋地?zé)豳Y源的方法多種多樣，而淺層測(cè)溫方法比較常用、簡(jiǎn)單且快速。若與地質(zhì)填圖、水文地球化學(xué)及地球物理勘探等方法配合使用，效果會(huì)更好。采用此法亦不受晝夜溫度變幅的影響，年溫度變幅的影響也極其微小。

1 福建省地?zé)豳Y源狀況分析

福建省地處臺(tái)灣海峽西岸，水熱活動(dòng)頻繁，地?zé)豳Y源極為豐富。全省現(xiàn)有水熱異常區(qū)總面積77 km2，預(yù)測(cè)水熱異常區(qū)總面積約有560 km2。經(jīng)粗略估算，全省地?zé)豳Y源儲(chǔ)量在2 000 m深度以內(nèi)可達(dá)50 000×1018J，相當(dāng)于17 000億 t標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量，目前具有開發(fā)利用價(jià)值的地?zé)豳Y源約為339×1018J，相當(dāng)于115億 t標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量，為我國(guó)三大地?zé)釕?yīng)用有前景的地區(qū)之一，溫泉出露點(diǎn)僅次于西藏、云南、四川、廣東，位居第五位，出露最高溫度位于西藏、云南、臺(tái)灣之后，位居第四位，具有廣闊的開發(fā)前景。

2 勘查區(qū)地質(zhì)條件

龍巖雙車地?zé)崽镂挥谌A南加里東褶皺帶東部，閩西南晚古生代凹陷區(qū)明溪—武平凹陷南部。

2.1 地形地貌

雙車勘探區(qū)周圍地貌屬構(gòu)造侵蝕低中山地形，山坡坡度一般30°～40°，切割深度強(qiáng)烈，V型谷發(fā)育。植被發(fā)育，森林茂密，主要為松、杉、雜木等。區(qū)內(nèi)河流為麻林溪，由西南向東北流入九龍江北溪，河谷狹窄，岸壁陡峭。

2.2 地層

勘探區(qū)內(nèi)出露地層為：

第四系沖洪積層(Q4al-pl)，分布于河流兩側(cè)階地及山間溝谷，由含砂、礫、卵石粘土、亞粘土組成，結(jié)構(gòu)松散，厚度一般3～10 m。

燕山早期花崗巖(γ52(3)c)：區(qū)內(nèi)大面積分布，巖石的主要礦物成份為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母；淺肉紅色，中粗粒似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石致密堅(jiān)硬。

2.3 構(gòu)造

影響區(qū)內(nèi)地?zé)嵝纬芍饕校?/p>

北東向構(gòu)造： F1斷層自上杭古田至新羅白砂，走向NE45°～60°，長(zhǎng)度大于30 km，傾向NW，傾角70°～75°，沿麻林溪河床上大片基巖裸露，可見巖石破碎，巖石節(jié)理裂隙十分發(fā)育，節(jié)理面平直光滑均為X型剪節(jié)理。該斷裂在勘探區(qū)大多隱伏于第四系之下，為本區(qū)主要導(dǎo)熱構(gòu)造。

北西向構(gòu)造：主要為F3張性斷裂，傾向SW，傾角65°～85°，斷裂帶上巖石破碎，斷裂規(guī)模較小，被F1斷裂所切，該斷裂為本區(qū)的主要導(dǎo)水構(gòu)造。

2.4 巖漿巖

勘探區(qū)范圍及周邊分布出露燕山早期侵入的中粗粒黑云母花崗巖(γ52(3)C)，屬古田巖體，巖石呈塊狀構(gòu)造，呈灰色、深灰、肉紅色，礦物成份主要有鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母等，礦物形態(tài)為半自形-它形晶，呈不規(guī)則鑲嵌，形成多種復(fù)雜的交代結(jié)構(gòu)。巖漿物質(zhì)來(lái)源于地幔，上侵過(guò)程中不同程度的受地殼物質(zhì)的混染。

圖1 淺層測(cè)溫孔布設(shè)位置示意圖

3 淺層測(cè)溫方法基本原理

地溫是地?zé)釄?chǎng)的直接量度，可以查明地?zé)釄?chǎng)的空間分布狀況，圈定地?zé)岙惓７秶?、指?dǎo)地?zé)峥碧讲?duì)地溫異常做出評(píng)價(jià)。地?zé)岙惓^(qū)，即地殼深部存在的熱流的地溫梯度值高于地殼平均值的地區(qū)。目前，一般測(cè)定地殼平均熱流值為115熱流單位，地殼平均地溫梯度為3.0℃/100m。

測(cè)溫勘探基本原理是依據(jù)存在于地球內(nèi)部的熱量可以通過(guò)熱的傳導(dǎo)作用而不斷向地表擴(kuò)散，這樣根據(jù)在地表以下一定深度的溫度測(cè)量，便可圈定出地?zé)岙惓^(qū)，大致地推斷出地下熱水的分布范圍，有時(shí)也能反映出一定深度上的地?zé)岙惓Ｖ行奈恢?，指?dǎo)勘探深部的隱伏熱儲(chǔ)。

勘探區(qū)淺層測(cè)溫工作在地?zé)岬刭|(zhì)、水文地質(zhì)測(cè)量成果的基礎(chǔ)上以雙車天然溫泉出露點(diǎn)為中心布置14個(gè)淺層測(cè)溫孔，由內(nèi)向外擴(kuò)展孔距放稀，內(nèi)圈網(wǎng)度50×50 m，外圍網(wǎng)度加大至100×100 m(見圖1)。采用小鉆機(jī)施工，開孔口徑不小于146 mm，終孔口徑不小于91 mm。鉆機(jī)施工過(guò)程中進(jìn)行取芯，在終孔后完成鉆孔巖芯地質(zhì)編錄，并作鉆孔柱狀圖。同時(shí)成孔以后用Φ75 mmPVC管隔離淺層地下水，待地溫穩(wěn)定后由孔口至孔底連續(xù)測(cè)溫，測(cè)點(diǎn)間距1 m。測(cè)溫儀器使用深井?dāng)?shù)字測(cè)溫儀，精度±0.1℃。

該天然溫泉常年出水，溫度在52℃左右，水量在0.25 L/s左右小幅波動(dòng)。實(shí)際孔深以打穿第四系覆蓋層至基巖風(fēng)化帶為準(zhǔn)，并依據(jù)淺層測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)圈定地?zé)岙惓^(qū)范圍。

4 淺層測(cè)溫成果及應(yīng)用

通過(guò)在雙車天然溫泉出露點(diǎn)四周的淺層測(cè)溫工作，記錄基巖面溫度(見表1)，繪制地溫等值線圖(見圖2)，圈定地?zé)岙惓^(qū)范圍，為下一步地?zé)徙@孔的施工位置及施工孔深做出了一定的指導(dǎo)。雙車地?zé)岙惓^(qū)形狀不規(guī)則，面積約0.039 2 km2。

本次工作取25℃地溫值作為該區(qū)背景值，近似劃為地?zé)岙惓＿吔?。本次劃定的地?zé)岙惓^(qū)，主要位于25℃地溫等值線所圍的西北部,地溫值均高于背景值。總的趨勢(shì)是沿F3斷層帶，由中心向東南部外沿逐漸降低。同時(shí)麻林溪沖洪積扇的邊緣，由于沉積物顆粒較細(xì)，且交錯(cuò)互層，形成相對(duì)隔水隔熱的熱田邊界，形成儲(chǔ)量豐富、補(bǔ)給充沛、具有開發(fā)利用價(jià)值的地?zé)豳Y源。

表1 淺層測(cè)溫孔情況一覽表

圖2 雙車地?zé)岙惓^(qū)等溫線示意圖

采用淺層測(cè)溫方法，通常只能了解所揭露深度內(nèi)的熱水情況，不能提供深層熱儲(chǔ)信息。水文地球化學(xué)和物探方法則為深層熱儲(chǔ)的研究提供了一種有效的手段。

在溫泉出露區(qū)，利用地球化學(xué)溫標(biāo)來(lái)估算熱儲(chǔ)溫度，所取溫標(biāo)為SiO2溫標(biāo)和K-Na溫標(biāo)兩種，

然后取其平均值作為雙車地下熱水的熱儲(chǔ)溫標(biāo)(以下為以雙車天然溫泉點(diǎn)離子含量作為計(jì)算)。

(1)SiO2溫標(biāo)

式中：C為水中SiO2的濃度(mg/L)

(2)K-Na地?zé)釡貥?biāo)

式中： C1為水中鉀的濃度(mg/L)；C2為水中鈉的濃度(mg/L)

所以，取 =156.01℃作為該溫泉的深部熱儲(chǔ)溫度。

參照福建省內(nèi)恒溫帶長(zhǎng)期觀測(cè)結(jié)果，恒溫帶位置為20 m時(shí)溫度為20.5℃，地溫梯度參照周邊地?zé)岙惓^(qū)系統(tǒng)測(cè)溫成果取3.5℃/100m計(jì)算，則雙車地?zé)岙惓^(qū)的熱儲(chǔ)埋藏深度為3 892 m。

在地?zé)岬刭|(zhì)、水文地質(zhì)填圖、水文地球化學(xué)特征等資料研究分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合淺層測(cè)溫劃定的地?zé)岙惓^(qū)，增設(shè)兩條物探剖面線，以控制深部導(dǎo)水?dāng)嗔褞?，查明控?zé)峒皩?dǎo)水構(gòu)造的位置及深度，明確地?zé)徙@孔的施工位置及施工孔深。在后期勘探過(guò)程中也證明了，利用淺層測(cè)溫工作成果結(jié)合各項(xiàng)地質(zhì)資料綜合分析確定的地?zé)徙@孔，取得了良好效果，孔口水溫高達(dá)58℃，水量可觀。證實(shí)了本區(qū)深部地質(zhì)構(gòu)造對(duì)淺層熱異常的控制作用，即斷裂形成了地下熱流的良好通道，導(dǎo)致了淺部地?zé)岙惓５某霈F(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

淺層測(cè)溫方法不僅能圈定淺部地?zé)岙惓?，還可指導(dǎo)探查隱伏的地下熱水，為地?zé)峥碧教峁┛茖W(xué)依據(jù)，評(píng)價(jià)地?zé)岙惓?。該方法能夠了解所揭露深度?nèi)地溫變化，為深層熱儲(chǔ)提供信息，與水文地球化學(xué)、物探等方法配合使用，有利于下一步勘探工作的進(jìn)行，可以為最終地?zé)崽讲山Y(jié)合孔的布置提供更可靠有效的依據(jù)。通過(guò)淺層測(cè)溫方法在本區(qū)地?zé)崽锏膽?yīng)用，說(shuō)明該方法在溫泉出露區(qū)尋找地下熱水，簡(jiǎn)單、成本低，比較直接有效，科學(xué)合理。

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