安徽省六安市异域风情小镇地热资源特征分析

朱彤

摘要：地热资源作为一种矿产资源，开采历史悠久，普遍应用于医疗及保健领域，同时可拉动周边旅游产业，提高就业率。本文以安徽省六安市异域风情小镇地热资源为例，对其水文地质特征及地热环境特征进行分析，浅析成矿机理及开采前景，为下一步开发利用提供参考依据。

关键词：地热资源；地热流体；六安市

1.工程概况

六安市金安区位于安徽省中西部，大别山北麓，六安市区以东。全区总面积1657km2，全区总人口85万人。

六安市金安区属北亚热带湿润季风气候区，无霜期222天，多年平均气温15.5℃，蒸发量多年平均为1400mm，多年平均降水量1095.0mm。

研究区位于江淮分水岭东南侧，水系属长江流域，为丰乐河上游，流经研究区范围及周边的水系规模均不大。区域地貌属江淮丘陵、平原区，从地貌形态上分为高丘、中低丘、岗地、河漫滩地四种类型。区域地形以西南、北东地形较高，西北、东南地形稍平缓。

本次工作在物探的基础上，施工了一处钻孔，孔深为2003.19m（ZK01），出水量约156.72m3/d，出水温度为39℃，对地热流体采取了水质分析样和热物理学样。

2.地热富存地质背景

研究区除西侧少量第三系正阳关组地层出露外，其余绝大部分地区为第四系覆盖。底部为巨厚层侏罗系周公山组“红层”，厚度大于1900m，岩性多为紫红色含砾砂岩，与上覆地层呈角度不整合接触。

据物探成果，在本区域内解释出4条断层，F1、F2、F3是西北—东南向正断层，F4是东北—西南向正断层。F1断层规模较大，特征明显。F2、F3断层规模较小，特征不明显。优先选择F1和F4断层交汇处东南角ZK01号点作为地热井施工位置。1000m以上水层不采用，BD-7超低频电磁探测仪曲线上1000m～1960m之间相对低幅值区域，解释为含水层。

3.热储特征及其埋藏条件

3.1地热资源类型

结合本区地热井测温资料及抽水试验资料，热储及地热流体温度为39℃，为低温地热资源，属温水型。地热含水层分布受构造控制，呈脉状，面积不大，以带状为主。

3.2热储层特征

研究区热源主要是大地自然增温形成的地下热水。地球内部所蕴藏的巨大热能，在温度差的的驱动下向地表流动、散失[1]。本区岩石富水性较弱，地下水主要赋存在断层破碎带中，地下水作为热量的载体呈带状分布。断层脉状水经深循环，通过地温增热。钻孔揭露裂缝层25条，结合裂缝层孔隙度、渗透率及钻孔过程中出水情况，主要出水断层埋深1734m左右，厚度约27m。

3.3地热流体动态特征

利用本次施工的地热井ZK01孔进行长期监测，并收集了六安市金安区气象台降水量与之比对，结果显示水位变化与降水量关系不大，反映了深层地下水的特点。

3.4地温场特征

①浅部地温场

本次测井的终井温度为55.9℃，平均地温梯度为2.0℃/100m。根据ZK01测温资料，大致确定恒温带深度在21m，对应的温度为21.7℃。（见图1）。

②热储温度的推算

在一定温度条件下，地热流体与围岩间达到动态化学平衡，在随后热流体温度降低时，这一平衡仍予保持[2]。因此，利用各种地球化学温标可推算热储层的基础温度，以预测地热田的潜力。通过钾镁地热温标法计算，其热储基础温度为54.48℃左右。通过钾钠地热温标法计算，其热储基础温度为87.06℃左右。

4.地热流体化学特征

4.1地热流体化学组份特征

①常量元素

见HCO3-、SO42-、CI-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+等常见离子，偏硅酸含量为51.43毫克/升。其中SO42-、K+含量较低，一般小于10毫克/升，地热水含量最高的分别是Ca2+、Na+、HCO32-，含量一般50毫克/升以上，地热水水质类型为HCO3-Na·Ca型水，地表民井水质类型以HCO3·Cl-Na·Ca·Mg型为主。

②微量元素

主要为Br、Sr、F、B、Rb、Li、I、Al、Fe等。总重量百分含量<10-2，其中Sr含量1.295mg/L，含量相对较高，其它元素含量均<1mg/L。

③超微量組分

Cu、Cd、Se、Pb、Zn、Mn、Ni、Ag、Hg、Ti等，总重量百分含量<10-5，本地热田以上元素含量均很低。

④特殊元素

特殊元素主要为放射性元素，具体测试结果详见表1。从上表1可以看出放射性元素含量及强度均很低，接近地表水体水平，为弱放射性水，说明热水交替循环强烈。

⑤其它组分及物理性质

溶解性总固体含量1.701g/L，为微咸水；pH值为8.68，为偏碱性水；总硬度48.04mg/L（以CaC03计）为软水；色度<5，浑浊度2.6NTU，无色无味。

4.2同位素化学特征

大量研究表明，大气降水和地下水之间δD和δ18O的分布具有明显的差异[3]，本次勘查ZK01取样测试结果δD平均为-47‰，而δ18O平均为-6.6‰。样品的数据点位于克雷格降水线的附近（下方）（图2），说明该地热井热水水源和蒸发浓缩环境有一定关系，地热水源可能有古降水成分。另外，该区大气降水可能会从地形高处，沿断裂带中深循环至此，被ZK01孔揭露，热水上升过程中沿途会有部分冷水掺入，故不排除有现代大气降水补给的可能性。

5.地热资源特征

5.1概念模型

蕴藏于地下的热能随着深度的增加，温度一般以一定的梯度增加[4]。根據前期物探工作成果，勘查区存在F1、F4两条断层，推测为区域大断裂的次级断裂，其中F1断层规模较大，特征明显。两条断裂交汇处，岩体破碎，为地下水的富集、运移、升温提供了场所。

5.2可开采量

根据本次工作抽水试验结果计算，含水层渗透系数K= 0.0187m/d，降深418.87m时，影响半径为572.9m。由于含水层渗透系数较小，出水量小，本次工作将抽水试验稳定涌水量的60%定为可开采量，为100m3/d。

5.3地热流体质量评价

通过对热储层地热水多期进行水质测试，氟、水温、偏硼酸、偏硅酸分别达到有医疗价值的浓度，其中偏硼酸、偏硅酸达到矿水浓度，为偏硅酸、偏硼酸理疗热矿水，可以作为理疗热矿水开发利用。

6.结论

六安市异域风情小镇地热类型为小型低温地热资源。地热流体主要贮存在断层破碎带中，自然大地增温率是热源，属断裂交汇型地热。经抽水试验，最大降深为418.87m，涌水量为156.72m3/d，确定地热流体可开采量大致为100m3/d，出水温度为39℃。对地热流体采取了水质分析样，其中氟、水温、偏硼酸、偏硅酸分别达到有医疗价值的浓度，偏硼酸、偏硅酸达到矿水浓度，为偏硅酸、偏硼酸理疗热矿水，可以作为理疗热矿水开发利用。

参考文献：

[1]汪啸.广东沿海典型深大断裂带地热水系统形成条件及水文地球化学特征[D].中国地质大学， 2018.

[2]李广，章新平，张立峰，王跃峰，邓晓军，杨柳，雷超桂.长沙地区不同水体稳定同位素特征及其水循环指示意义[J].环境科学， 2015， 36（06）：2094-2101.

[3]关锌.地热资源经济评价方法与应用研究[D].中国地质大学， 2014.

[4]周立岱.中低温地热系统形成机制及评价研究[D].辽宁工程技术大学，2005.

[5]吴志杰，何国金，黄绍霖，王猛猛，林金堂.南方丘陵区植被覆盖度遥感估算的地形效应评估[J].遥感学报， 2017， 21（01）：159-167.

[6]徐涵秋，王美雅.地表不透水面信息遥感的主要方法分析[J].遥感学报， 2016， 20（05）：1270-1289.