咸宁地热形成条件与保护

 

  咸宁地热属热水类型，“源、通、储、盖、滞”是地热形成的充分必要条件，“源”是根本，“通”是关键，“储、盖”是必备条件，“滞”是充分条件，即必须具备地热承压水滞留的环境条件。

 

  热“源”条件

 

  咸宁深层地热资源属于深循环加热型，主要来源高山大气降水经过远程地下运移过程中吸收大地热流释放热能而逐渐增温。咸宁城区地热来源主要为东南部与潜山背斜相距8 km 的大磨山背斜之高山裸露奥陶系灰岩受大气降水所致( 大磨山高程高出潜山高程20 倍，两地呈不对称“U”型箱状构造) 。其一，咸宁市温泉地热田地热流体中气体成分主要以N2、O2、CO2为主，其中N2占逸出气体的94． 60% ～ 95． 70%，占溶解气体的66． 30% ～ 68． 8%，高丰度的N2主要存在于大气中，地热流体中N2的来源，是由大气降水带入地下所致，地热流体以大气降水入渗补给为主。其二，地热流体中含H3，由于H3 来源于大气层，再次证明该地热流体由大气降水入渗补给为主。其三，咸宁地热流体中放射性元素氡含量低，氡含量与地热流体循环条件有关而与其化学成分无关，在地球深部岩石氡射气系数很小，这是咸宁地热流体为深层循环地下水的佐证。

 

  “通”道条件

 

  咸宁深层地热主要受新华夏晚期构造控制，主要与北北东和北西西向断层有关。北北东向多为压扭性断层，北西西向多为张性断层。咸宁潜山与大磨山之间形成较大规模不对称“U”型箱状构造，根据咸宁市温泉地热田成因机制模型图，潜山背斜主构造线方向与大磨山背斜主构造线方向基本一致，两处同属寒武、奥陶系灰岩含水层，但两地含水层出露高程相差20 倍左右，由于构造、岩溶等作用，形成深部地下水力联系通道，当地热流体迳流至潜山附近，遇到主控断裂———北北东温泉断裂( F1) 和一组北西西向( F13、F14) 断裂切割作用，造成潜山附近淦河内有多处泉眼出露。总之在构造、岩溶等作用下，大磨山高山裸露奥陶系灰岩与地热区岩溶系统( 岩溶通道) 具有水力联系，也为地下水深部运移提供了通道，同时北西西向断层( F13、F14) 为地热流体排泄提供了良好导水、导热通道。同样嘉鱼蛇屋山金矿区温泉、赤壁市茶庵岭龙佑温泉同属一个弧形构造带，与咸宁温泉地层构造相似。

 

  “储”热层条件

 

  咸宁深层地热流体的补给、运移和储存都是在奥陶系碳酸盐岩地层中进行的，并且在岩溶发育的碳酸盐岩地层中都获得了较丰富的地热流体，因此在硅化岩石和志留系粉砂岩地层之下的角砾状灰岩、结晶灰岩、龟裂纹灰岩、生物碎屑灰岩、白云质灰岩，其岩石裂隙、岩溶发育的局部地段是地热流体的主要储存场所，是良好的热储岩层。

 

  地热流体的分布主要是受导热导水构造的控制。

 

  断层破碎带和裂隙是地热流体运移和迳流的通道，在破碎带内也获得了丰富的地热流体。钻孔初见地热流体的深度在区内分布不均，在月亮湾一带较浅，钻孔揭露至构造破碎带后就可见及地热流体，并且水量丰富，在地热田东部较深，揭穿志留系地层之后可以获得地热流体。

 

  “盖”层条件

 

  咸宁温泉潜山背斜东侧—大磨山背斜北西翼之间的地层为志留系地层，岩性为泥质粉砂岩、页岩、粉细砂岩等岩石组成，据前人资料分析总厚度1 762 ～2 856 m，平均厚度2 264 m，由于岩石中泥质成分含量较高，透水和储水性能差，在局部地段发育的断裂和裂隙均被泥质充填，因此岩石的热传递性能较差，在大磨山与潜山之间形成“U”形箱状构造上部形成天然的盖层，阻止了热量的散失，对下伏热流场的热源起到了保温作用。在潜山一带，奥陶系表层硅化岩石主要由石英、玉髓和少量粘土矿物组成，岩性致密、坚硬，裂隙多为硅质和泥质充填，其透水和储水性能差，是地热区良好的隔热盖层。但在断裂带附近硅化岩石，由于受构造影响，岩石裂隙发育，具有一定的透水、储水能力，在与热储层沟通部位，可能赋存地热流体。奥陶系表层硅化岩石与周围志留系地层，在地热区形成了一个封闭区间，使得经过长距离深循环的地热流体在水热区内热量散失缓慢，因此奥陶系强硅化岩石与外围志留系地层组成的热流场盖层连成一体，而构成咸宁地热区的热储盖层。

 

  “滞”留条件

 

  潜山与大磨山两地高差20 倍，且成“U”形箱状构造，故而潜山深部地下水具有承压性。当大磨山裸露奥陶系灰岩受高山大气降水补给，经岩溶、构造作用大磨山与潜山两地产生地下水力联系，在远程地下运移过程中吸收了大地热流释放热能即深循环加热，据同位素元素H3 反映，这个过程经历了50 年以上的迳流时间，才进入地热区，当迳流至潜山附近时，在压扭性温泉断裂( F1) 附近滞留，部分热流沿节理裂隙或破碎带向下盘及地面扩散，部分地热流体沿以F13、F14为代表的北西西向张性断裂破碎带上涌，并以温泉或其它热异常的方式显示于地表。这些是咸宁地下热水的补给、迳流、排泄、蓄积、溢出等关键环节，也是具备地热承压水滞留的环境条件。

 

  浅层地热资源保护

 

  咸宁浅层地热资源开发存在无序开采、过量开采现象，造成水位明显下降，水质变差，排放的地热废液污染浅层地下水、地表土壤等系列坏境问题，在东北部月亮湾一带尤为突出。有必要采取措施对浅层地热资源进行保护: ①应该遵守国家矿产资源法及相关的法律规定，加紧制定地方性法规。②采取分区、分层次开采: 东北部应控制开采量，加大西南部地热勘查及开采工作，采取浅层地热与深层地热搭配开发模式。③按照总量控制原则，严禁过量开采地热资源。④淘汰落后的能耗设备。⑤强化地热井回灌技术。⑥采取循环经济模式开发地热资源。⑦开发利用的同时，建立资源保护系统，充分发挥刚组建的湖北省咸宁地质坏境监测保护站的作用，建立动态监测网，争取省级、国家级资金，建立地热流体监测点。