汶川县草坡乡观音庙地热水系统及地热水化学特征分析

  摘 要：为科学开发汶川县草坡乡观音庙地热水，对该地区地热水系统及化学特征进行研究工作。初步分析认为：观音庙地热水矿物成份来自印支-燕山期的闪长岩侵入岩脉及结晶灰岩，热量来源深部地热场，总体受薛城-卧龙“S”构造控制，系深部循环的地热水；观音庙地热水以温热型，含碳酸、偏硼酸均超过有医疗价值浓度，含硫化氢、氟、偏硅酸达命名指标，中性低矿化泉水为特征，并含有锂、锶、铁、锰、银、钡等多种有益的微量元素，水质天然纯净，各限量指标均符合医疗矿泉水的要求。
 
  关键词：汶川县草坡乡 地源热泵 地热水系统 化学特征 医疗矿泉水
 
  1 引言。
 
  为进一步开发汶川旅游资源，提升汶川县震后旅游业的整体形象，加速灾区震后重建工作，促进地方经济发展，在“十二五”期间，早日取得研究成果，实现观音庙地热水的开发利用，特开展汶川县草坡乡地热水系数的研究工作。地热水开发是一项技术含量高，投资风险大，经济效益高的系统工程，只有在充分论证的基础上方能降低投资风险。本次研究工作，采用了钻探、物探、地形测量、地质和水文地质调查、槽探工程及水质分析等手段，初步查明地热极其外围的地层、构造、岩浆活动情况，地温异常范围，地热水的天然排放量、物理性质和化学成分，地热的地层结构，地热增温率，热储的埋藏深度、岩性、厚度与分布，为地热资源进一步研究与开发远景规划的制定提供了依据。
 
  2 地热地质条件分析。
 
  2.1 地层条件。
 
  志留系茂县群第三组（Smx3）是区内重要的含地热水储层，由一套深灰、灰色绢云母千枚岩、绢云石英千枚岩、及结晶灰岩、变质细砂岩和石英岩组成间互层，局部地段夹灰绿色绢云千枚岩与大理岩。由南西向北东厚度逐渐增大，灰岩层次增多，纯度增高，由砂质灰岩逐渐变为大理岩，向北东至纳普沟一带被断失。
 
  2.2 构造条件。
 
  观音庙地热地处九顶山华夏系构造、茂汶断裂与薛城-卧龙“S”构造交界地带，属龙门山推覆构造，是盆地与甘、青、藏地块的交汇接触地带。区域性的深大断裂和次级断裂、褶皱、裂隙构造十分发育，岩浆活动频繁。也是现代地质构造活动的强烈并突出的区域，为地热水的补给、运移、增温、矿化、储存和排泄提供了有利的条件。
 
  2.3 深层地下水水文地质特征。
 
  大气降水和浅层地下水沿侵入背斜核部的印支-燕山期闪长岩岩脉（ 1）接触带、褶皱构造裂隙和结晶灰岩的溶隙带下渗补给，渗入地下深部，经深部循环，被深部热源加热之后，地热流体通过控制性结晶灰岩溶隙、结构裂隙等通道及含水裂隙网络上升，受茂汶深大断裂 F2 阻隔而溢出地表而形成观音庙地热水。观音庙地热水的热源主要为深部热源，径流通道为志留系茂县群第三组中夹层结晶灰岩溶隙，而上覆的志留系千枚岩盖层起着热屏蔽作用，排泄于志留系茂县群第三组的灰岩中。
 
  3 地热水化学特征分析。
 
  3.1 地热水评价与定名。
 
  观音庙温泉具有汶川当地特有的水质成份，包括有益的微量元素成份、物理化学成分等，为地热水具有医疗价值提供了物质基础。汶川县观音岩地热水库尔洛夫表达式：
 
  观音庙温泉以温热型（42℃），含碳酸（CO2）（310mg/L）、含偏硼酸（HBO2）（23.1mg/L）均超过有医疗价值浓度，含硫化氢（H2S）（2.32mg/L）、含氟（F）（2.58mg/L）和偏硅酸（H2SiO3）（52.2mg/L）达命名指标，矿化度为 3430mg/L的中性低矿化泉水为特征，并含有锂（Li）、锶（Sr）、铁（Fe）、锰（Mn）、银（Ag）、钡（Ba）等多种有益的微量元素，水质天然纯净，各限量指标均符合医疗矿泉水的要求。观音庙温泉可定名为含碳酸、偏硼酸的氟、硫化氢、偏硅酸医疗矿泉水。
 
  3.2 地热水水文地球化学特点。
 
  据本次水化学成分检测资料，观音庙地热水化学成分中宏量元素及阴、阳离子含量对比结果，显示该地热水为中性（pH=6.34），碱质(K+Na)高，而钠钾比值悬殊(Na+/K+=9.73)，重碳酸根(HCO3-)比重大、高 Ca 低 Mg（Ca2+/Mg2+=5.96）的特点。
 
  水化学类型属HCO3-Na+型水，矿化度极高，该地热水矿化度为3.430g/L），为高矿化水，总硬度大（总硬度为 871mg/L），属极硬水。这一水化学特点通常认为应属闪长岩地区的水岩产物。
 
  地热水的特征化学成分及 H2SiO3、Li、Sr、Zn、Cu、Se、Mo 及 F、B、H2S 等标性元素均与印支-燕山期闪长岩岩株硅过饱和、高碱度(Na++K+)等地球化学特征（表 1）大致一致，表明观音庙地热水热源不仅来自深部地热场，且观音庙地热水与印支-燕山期岩浆岩岩脉的接触带构造相关联，亦即观音庙地热水的矿物成分来自印支-燕山期闪长岩岩脉。
 
 
  3.3 地热水热储特征与深度根据热传导原理，地热流体在水岩平衡条件下，水质成分与平衡温度之间存在依从关系，结合标性元素特征。
 
  表计算指标计算方法 SiO2地热温标法 钾镁地热温标法热储温度 T（℃）103.83129.02热储深度 H（m） 3917.62 5012.704 结论。
 
  经过近 1 年多的地热研究工作，初步查明了观音庙地热水矿物成份来自印支-燕山期的闪长岩侵入岩脉及结晶灰岩，热量来源深部地热场，总体受薛城-卧龙“S”构造控制，系深部循环的地热水。经过地热探采结合井揭露，其水温、水质、水量均达到预期要求，是汶川地区为数不多，质量较好的医疗矿泉水之一。