水文地質測繪與淺層測溫法在地熱資源勘查調查階段的應用
水文地質測繪與淺層測溫法在地熱資源勘查調查階段的應用
摘要：地熱資源勘查可以通過遙感解譯、水文地質測繪、淺層測溫、電阻率測深、激電測深、測溫孔鉆探等多種地質工作手段圈定地下熱水異常區，在地熱資源勘查的調查階段，為了以小的投入獲取大的收益，綜合應用水文地質測繪法與淺層測溫法圈定地下熱水異常區是較直觀、經濟、有效的方法之一，下面以新泉地熱異常區為例加以說明；圈定地下熱水異常區的技術方針和思想體系，也為今后在類似地區開展地熱資源勘查與研究提供了理論和實踐案例。
關鍵詞：地熱資源勘查 地下熱水異常區 水文地質測繪 淺層測溫
勘查區內地貌[2]屬侵蝕丘陵和盆地相間地貌類型，中為河谷盆地四周為丘陵山區，高點位于勘查區東南部的小山包，海拔標高 477.5m，低點于舊縣河的河床中海拔標高 280m，相對高差197.5m。區內東南部、東部沉積巖區，山脊多呈波狀起伏，山頂多為圓狀、圓錐狀，溝谷不發育，山坡一般較陡，植被發育一般；西北部、西部花崗巖區，山頂多渾圓狀，山坡較陡，多凸坡，植被較發育；中部新泉盆地，地勢平坦，現為稻田及居民區。舊縣河分布于勘查區中南部，其北岸有一小溪匯入，交匯處及其附近即為地熱田出露區。
2 區域地質概況
2.1 地層巖性
調查區內分布有侏羅系坂頭組、白堊系沙縣組和第三系、第四系地層。
(1)：坂頭組（J3b）：分布于地熱田西南側及東北側一帶，巖性為長石石英
砂巖，呈灰白、淺灰色，產狀為255∠59°，局部,夾有薄層泥巖、泥質粉砂巖，呈灰白、灰黃色。受構造斷裂和地熱田熱能影響，局部巖石受變質略呈硅化、絹云母化。
(2)：沙縣組（k2s）：分布于地熱田東側，巖性為紫紅色泥巖、粉砂巖夾砂
礫巖、含礫粉砂巖。
(3):第三系（Q3al-pl）：分布于盆地內舊縣河南岸及其支流小溪的西岸的二級
階地，上部含礫砂質分析粘土層，下部為礫砂、卵石層。
(4):第四系（Q4）：分布于盆地內舊縣河及其支流小溪兩岸一級階地，上部
為含礫砂質粉質粘土層，下部為礫砂、卵石層，構成，鉆孔控制的厚度
4.50-11.05m。
2.2 地質構造
新泉地熱異常區位于閩西南拗陷帶內清流—連城北東向斷褶皺帶和上杭—云宵北西向斷褶帶的接合部。盆地西部分布為二長花崗巖（ηγ1
4-l）、淺灰白、
灰黃夾灰黑、淺肉紅色，中粗粒似斑狀結構或條帶狀、片麻狀構造。組成巖石的礦物有較強的自變質現象。高嶺土化、綠泥石化和葉臘石化、絹云母化明顯。根據收集資料表明，盆地基地巖性也為二長花崗巖及其蝕變巖。區內地層為單斜層，褶皺不發育，但斷裂構造發育有走向北東向30-40°、走向北西向330-340°兩組。
(1):北北東向斷裂。據區域地質資料，北北東向斷層分布新泉盆地以東成為盆地東部邊界斷層。斷層兩側沙縣組和坂頭組斷層接觸，坂頭組頁巖有明顯硅化破碎。斷層帶向西傾斜、傾角70°左右。
(2):北西向斷裂，據區域地質資料該斷層呈北北西向，沿舊縣河支流小溪方向延展，在本地熱田，該斷層隱覆于第四系之下，野外調查期間未發現明顯跡象，具體走向尚需結合后期物探資料進一步論證。
2.3 巖漿巖（ηγ1
4-5）
盆地的基底及其以西分布二長花崗巖、淺灰白色，中粗粒似斑狀結構或條帶
狀、片麻狀構造。組成巖石的礦物有較強的自變質現象。高嶺土化、綠泥石化和葉臘石化、絹云母化明顯。
3 地質調查方法
3.1 地質、水文地質測繪
地質、水文地質測繪同步進行，測繪時間選擇在枯季（2011年12月-1月）。測繪面積8.2km2。測繪底圖采用1∶10000地形圖，野外采用雙星ＧＮＳＳ(RTK)測量儀定點。測繪方法采用沿斷層、溝谷追索法，輔以路線穿越法。測繪時以溫泉自涌點和熱水井點為中心，逐漸向四周擴展，共定地質、水文地質測繪點80個，其中熱水泉點1個，冷水泉點2個，熱水孔調查8個，冷水孔調查2個，溪溝測流點2處。地質測量以填繪斷裂構造為重點，水文地質測繪以尋找天然溫泉露頭點、分析熱水井點分布范圍，注意觀察與地下熱水有關的巖石蝕變，裂隙發育特征為重點。水文地質測繪期間，共采取水質全分析樣5件，簡分析樣11件，送福建省地質測試研究中心實驗室分析，取樣過程符合有關規范要求。
3.2 水化學特征
根據取樣結果綜合分析：新泉地下熱水陽離子以Na 為主，陰離子以HCO3-為主，水質類型為HCO3-—Na型；熱水井點及泉點的F與SiO2離子含量較溪溝水、
河水含量偏高。從簡分析取樣結果分析：以HX3點的測試結果作為本底值，靠近溫泉自涌點附近區域F與SiO2離子含量偏高，PH值偏小，由此圈定出地球水化學異常區范圍圖（見圖1）。
3.3 淺層測溫
淺層測溫主要采用深度1.0m左右的測溫。測溫點定位采用雙星ＧＮＳＳ(RTK)測量儀，精度為1.0mm；測溫采用便攜式AR882紅外測溫儀，精度0.1℃。測溫點觀測線距25—60m，點距15—30m。根據測溫點畫出等溫線圖，在于地熱異常區外圍的本底值對比后圈定出地熱異常區范圍圖（見圖2）。
4 地熱異常區特征
4.1 異常區平面分布特征
從水文地質測繪及熱水孔、溫泉分布位置及1m淺層測溫綜合分析，勘查區
地熱主要沿F1、F2隱伏斷裂帶分布，沿F1斷裂走向帶圈定出3個地熱異常區，其中以ZK2孔為中心的異常區溫度高。異常區形狀呈長條狀，沿北東15°左右方向展布，長約700m，寬90-180m不等,異常區面積0.091Km2（見圖1）。水文地質測繪取樣測試結果分析，根據PH、SiO2、F離子含量的不同，圈定出地球異常范圍，異常區形狀上不規則橢圓形形，以舊縣河及其支流交匯處為中心，沿其流域方向展布，異常區面積0.151Km2。通過1m淺層測溫與地球化學調查分別圈定出異常范圍，然后疊加，圈定出公共異常區范圍，異常區面積為0.167 Km2。
圖1 水化學分析法圈定地熱異常區范圍圖
4.2 估算熱儲溫度[4]
在溫泉出露區，利用地球化學溫標來估算熱儲溫度，所取溫標為SiO2溫標和K-Na溫標兩種，然后取其平均值作為新泉地下熱水的熱儲溫標。
圖2 淺層測溫法圈定地熱異常區范圍圖
（1）SiO2溫標
Tr1?1309?273.155.19?lgC
式中：Tr1—熱儲溫度（℃）
C—水中SiO2的濃度（mg/L） 1309?273.15 即Tr1?5.19?lg70.33
=118.43℃
（2）K-Na地熱溫標
Tr2?1309?273.15 1.75?lg(C1C2)
式中：Tr2—熱儲溫度（℃）
C1—水中鉀的濃度（mg/L）
C2—水中鈉的濃度（mg/L）
即Tr2?1309?273.15 1.75?lg(13.210)
=170.33℃ Tr1?Tr2所以，取Tr?2
9 結束語 =144.38℃作為新泉溫泉深部的熱儲溫度。
水文地質測繪法和淺層測溫法簡單、方便、且經濟實惠，尤其在地熱資源勘查的調查階段，工作量和工作經費的投入有限，綜合水化學調查測試分析法和淺層測溫法圈定地熱異常區和估算熱儲溫度，可以以較小的投入獲取較大的成果。 參考文獻[1] 地熱資源地質勘查規范，GB/T 11615-2010，中國標準出版社，2011年2月1日實施；
[2] 工程地質手冊（第三版）〔M〕，中國建筑工業出版社，1992年12月，605～606；
[3] 孫希滿 隋學文．地熱資源的勘查方法手段．黑龍江科技信息，2011年 28期；
[4] 董穎 曹曉娟 黃文啟 鄭克棪. 寧波九龍湖地熱資源勘查研究． 中國地球物理學會第二十七屆年會論文集，2011年。
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