湖北省地质局第四地质大队 湖北咸宁 437100
摘要：在介绍松滋市曲尺河地热田区域地热地质条件的基础上，较详细阐述了地热田的地热地质条件及成因，对地热田地热资源进行了评价，针对地热田的状况得出结论和提出开发方案及建议。
关键词：地热田；地热地质条件；断裂破碎带；地热资源评价；曲尺河
引言
地热资源属于稀有的地下资源，是国家新能源和可再生能源政策大力推行的一种洁净绿色资源，利用地下热水（温泉）开展医疗保健、温泉旅游及温泉种植养殖等方面已有了良好的效益，目前正向合理开发、全面利用、提高效益、促进社会经济可持续发展的方向拓展。
在重点勘查两河口一带断裂破碎带的性质和规模的基础上，研究了断裂破碎带对地热流体分布的控制、地热流体的径流关系、地热流体补给与排泄通道等，计算评价了曲尺河地热田的可开采量、水质、水温等参数，取得了较好的勘查效果。
1区域地质环境条件及水文地质条件
1.1 水文、气象
勘查区气候属于亚热带湿润气候，雨量丰沛，暴雨频繁，四季分明。春秋季节冷暖多变，雨量不均，夏季炎热潮湿，雨量剧增，冬季较长。区内多年平均气温14～16.9℃，最高气温40.5℃，最低气温-10.9℃，年降水量1050～1300mm，勘查区位于洈水河流域上游，水系发育，河流均具有山间河谷的特征，雨季山洪飞溅，河水暴涨、暴落，枯水季流量甚微，河水直接接受大气降水补给，地表水系为洈水上游泗潭河。
1.2 地形、地貌
勘查区地处武陵山余脉，属湘鄂西构造侵蚀褶皱地貌区，地形以中深切割的中低山丘陵地形为主，山峦迭嶂，起伏较大，区内地势总的趋势为由西向东逐渐降低和南北两侧低、中间高。南北两侧由志留系碎屑岩组成的山体，地势较平缓，山顶浑圆，地面高程一般200～300m，中部由寒武系、奥陶系碳酸盐岩构成的山体，地势陡峻，地面高程多在300～500m，东南部最高点狮子淌高程551.6m，相对高差100～200m，坡角30～45°，部分地段两岸悬崖绝壁，危岩临空耸立，最低点在泗潭河河床，标高约125m，为勘查区最低侵蚀基准面。
1.3 地层岩性
地热田内出露地层见表1。
表1 地热田地层简表
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1.4 地质构造
1、褶曲
地热田处于子良坪背斜的西段，子良坪背斜轴部处于矿区南部界外，西起湖南省的子良坪，东延至松滋市西斋附近，长度大约30km，轴部波状起伏，核部地层由寒武系组成，两翼地层为奥陶系-志留系地层，南翼倾角10～20°，北翼地层倾角30～70°，局部地层倒转。
2、断层
地热田内共发现5条断层，在已发现的断层中，F1（曲尺河）断层落差约1000m，是区域性大断层，属逆断层；F2断层落差约60m，是次级断层，属张性正断层；F3断层是次级断层，水平断距约700m，垂直断距约60m，属正断层；F4断层是次级断层，水平断距约150m，属逆断层；F5断层是次级断层，正断层，顺泗潭河展布，被第四系及河水覆盖，断距约70m，各断层见图1。
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图1 地热田地热地质图
1、第四系冲洪积；2、第四系残坡积；3、志留系下统罗惹坪组；4、奥陶系上志留系下统龙马溪组；5、奥陶系下统分乡组；6、奥陶系下统南津关组；7、寒武系上统三游洞群；8、地质界线；9、地层产状；10、地热田估算范围；11、探矿权范围；12、断层；13、等水温线；14、温水范围（25-40）；15、温热水范围（40-60）；16、地热动态监测点位置及编号；17、本次抽水试验孔及水温；18、试营业抽水试验孔及水温；19、上升热泉及编号；
地热田内主要断层详述如下：
F1断层：位于地热田北西部，是区域性的大断层，在南北河两岸可见明显的错动现象，基本沿南北河展布，西起湖南省罐头咀，向东延至松滋市榨屋湾后被第四系覆盖匿迹，长约50km，走向70～75°，倾向SE，倾角约70～80°，属上盘逆冲或斜冲断层，断面在走向及倾向上呈舒缓波状，破碎带最宽几十米，断距最大约1000m，为该地热田的控热构造及北部隔水边界和沟通深部热源的区域性的大断层，属逆断层。
F5断层：位于地热田中部，断层两边的地层不能对接，是次级断层，断层走向约320°，倾向约70°，倾角约75°，断距约70m，沿泗潭河方向延展约580m，被河水及河床第四系覆盖，属隐伏张性正断层，曲尺河地热田处于该断层的北盘，沿断层展布有温泉溢出带，并且根据已施工钻孔SHK08、SHK10揭露，地表以下约20m均见地热异常现象，在20～250m的孔段水温不断增高，最高约49℃，在孔深200～250m的孔段，裂隙岩溶发育，岩石破碎，地热水活动明显，表明该孔段受断层F5破碎带的影响，F5断层为曲尺河地热田的导水导热构造。
2 地热田地热地质条件
2.1热储层
松滋市曲尺河地热田沿泗潭河区域为地热异常区，地热水出露点处于背斜核部奥陶系下统南津关组-寒武系上统的三游洞群之间的地层中，岩性主要为灰岩、白云质灰岩，属含水岩组，为地热田的主要热储层，地热田沿两河口向南东泗潭河两侧呈开放型分布，8个地热勘探孔遇到了规模、程度、形式不等的裂隙发育及岩溶现象，由于地热水多赋存于溶洞及溶蚀裂隙中，因此溶洞及溶蚀裂隙发育的钻孔其富水性和渗透性强，其抽水时降深较小，涌水量大于1000m3/d，而溶洞及溶蚀裂隙发育一般的钻孔其富水性和渗透性也一般，其抽水时降深较大，涌水量400-700m3/d，根据各施工钻孔计算了热储层的岩石裂隙率约为0.476%。
据钻孔揭露，热储层上覆为第四系含砾粉质粘土、砾卵石层，厚度一般2.28～10.62m，地热田内陡坡处多为基岩裸露，本地热田属于开放构造对流型地热田。
2.2控热、导水、导热构造
地热田为断裂对流型地热系统，F1是区域性的大断层，基本沿南北河展布，断面在走向及倾向上呈舒缓波状，属逆断层，是沟通深部地热源的大断裂；F3、F4、F5均为地热田区的次级断裂，次级断裂的综合作用，在水热区范围形成了裂隙和岩溶现象特别发育，控制了地热田的热对流，与地热田成因有密切关系，由于断层F5是断层F1的次级断层，和F1相连接，地热水在断层F1处受到阻隔后，沿张性断裂及裂隙向上运移，在地势较低的断层F5的地方溢出地表形成温泉，两个地热水自溢点都沿断层F5分布，因此可以推断，断层F5为地热田的主要导水、导热通道和热储层，地热田主要以F5为中心向两侧外延。
2.3地热田的形成原因分析
曲尺河地热田的形成是地形地貌、地质构造、地层岩性和水文地质条件等共同作用的结果。
根据同位素资料分析，区内地热流体的主要来源为大气降水，且为高山降水补给，曲尺河地热田的补给高程应在600m左右，根据地热井的测井测温资料，计算地热田的地温梯度平均值为8.3℃/100m。根据《地热资源地质勘查规范》（GB/T11615-2010），利用水质分析结果，针对该地热田为热储中低温地热田，可选用钾镁地热温标和无蒸汽损失的石英温标进行计算，计算得该地热田的基准温度约为82.5℃，由此可大致推算出地下热水的循环深度约为2000m。
曲尺河地热田的地下热水形成过程可归纳为：大气降水到达地表后，在地表基岩露头区下渗形成地下凉水，地下凉水一部分以侧流的形式向坡脚处以下降泉的形式排泄，更主要的部分是顺断层或裂隙下渗，参与深部循环，在向下渗的过程中，受地热田地热流体出露的断裂控制，F1北西部的志留系下统浅绿色粉砂岩、泥岩、页岩组成了相对隔水隔热层，推测该隔水层对地热田区深部地热水起到了保护作用，靠近F5断层旁侧的围岩断裂破碎带裂隙、溶洞发育，且连通性好，为地热流体的储存和运移提供了有利的空间，地下水通过断层深部循环并经地温本身加热而形成了热水，部分热流沿节理裂隙或破碎带向地面扩散，部分地热流体沿断裂破碎带上涌，并以温泉或其它热异常的方式显示于地表，形成地热田。
3.地热田地热资源量计算
根据曲尺河地热田的地热地质条件（包括盖层、热储、控热和导热构造等），结合《地热资源地质勘查规范》（GB/T 11615-2010）及有关地热资源评价方法的研究资料，利用热储法计算地热田的热储量。
经过计算，地热田的地热资源量为：9.835×1016J（焦耳），地热流体静储量为：6.661×108m3。
根据地热田地热地质环境条件，碳酸盐岩裂隙岩溶热储层回收率定为0.15，则可开采出的热量为：1.475×1016J。
根据开采试验法的群孔抽水试验结果，确定日开采量为：3900t。
曲尺河地热田按规范要求服务年限100年计算，地热资源每天产能为5.39MW，小于标准10MW的最低值，地热田规模为小型。
本次地热资源评价是在充分收集利用前人已有资料基础上进行的，查明了热储的基本特征，进行储量计算的主要参数可靠，通过对地热流体的动态监测，掌握了2年的动态监测资料，根据《地热资源地质勘查规范》（GB/T 11615-2010），该地热田达到可行性勘查控制的地热资源储量。
4.地热流体的质量评价
地热田地热流体质量主要指地热流体的温度（能量）、化学成份的品位，其品位的高低直接决定了地热田的开发利用社会经济价值，根据《地热资源地质勘查规范》（GB/T 11615-2010）地热田理疗热矿水水质评价表，对地热流体的质量进行评价，见表2。
表2 理疗热矿水水质评价表 （mg/L）
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从表中可以看出：该地热田的水质为低矿化度水温为40～49 ℃的温热淡水，地下热水中的氟、偏硅酸均达到医疗价值浓度，具有很好的理疗用途；经资料查证，含氟达到医疗用矿水命名程度的，长期洗浴会对人体各种皮肤和关节疾病以及创伤、烧伤、痔核病等具有良好的医疗保健作用，同时还可以湿润皮肤，促进机体各种代谢；而偏硅酸达到医疗价值矿水浓度，长期洗浴会对人体各种皮肤用粘膜有洁净洗涤消退作用，还可以治疗湿疹、牛皮癣、荨麻疹、瘙痒症、阴道炎、附件炎、妇女生殖器官粘膜疾病等。
5.结论与建议
5.1结论
松滋市曲尺河地热田水化学类型为硫酸重碳酸钙型（SO4·HCO3·Ca）水，地热流体温度为40～49 ℃，属低温地热资源的温热水，地热资源量为：9.835×1016J，地热流体静储量为：6.661×108m3，允许可开采量为：3900m3/d，地热田的每天产能为5.39MW，地热田规模为小型，地热流体为达到医疗价值浓度的氟水、硅水，适宜利用于理疗、洗浴、渔业养殖、温室、土壤加温等。
5.2 建议
针对本地热田的特点建议企业实体可采取以下措施以降低风险程度：调整开发策略，对开发地点、投资规模、开发模式、经营项目等进行综合比选，选择合适的布局方案，以求发挥出最大的投入与产出比，对地热田的地热资源的开发利用可走多阶段循序渐进的开发步骤，统一开发、综合利用，控制地热开采量，同时变集中为分散、变单一为多功能地进行开发，加强水量、水位、水质、水温的监测，定期对地热田的地热资源量进行核查。
参考文献：
[1]《湖北省松滋市曲尺河地热田可行性勘查报告》，湖北省地质局第四地质大队，2019。
[2]《地热资源地质勘查规范》（GB/T 11615-2010）中国标准出版社，2011。
[3]《地热资源评价方法》（DZ 40-85），1986。
作者简介：
董超（1971-），男，高级工程师，从事水工环地质工作，中国地质学会会员。