湖南省長沙市麻林橋地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)

黃馨瑩 鄭鵬飛 何建軍

摘 要：作者通過對長沙市麻林橋地區(qū)地?zé)豳Y源勘查工作，基本查明了該區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件和熱儲(chǔ)特征，并對勘探控制區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源進(jìn)行了計(jì)算評(píng)價(jià)，為后續(xù)麻林橋地?zé)豳Y源的開發(fā)利用和管理提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地?zé)?；資源評(píng)價(jià)；湖南長沙；馬林橋

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 地理位置

麻林橋溫泉位于長沙市北東部郊區(qū)，距市區(qū)約15km，交通便捷，地理位置優(yōu)越。

1.2 地層巖性

區(qū)內(nèi)地層簡單，僅有冷家溪群（Ptln）和第四系（Q）地層分布，花崗巖為燕山晚期第二次侵入的大型中深相巖基，侵入于冷家溪群內(nèi)，巖性為似斑狀中——細(xì)粒二云母二長花崗巖。

1.3 主要控?zé)針?gòu)造

燕山晚期以來構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁，斷裂構(gòu)造發(fā)育，為地?zé)崴\(yùn)移、儲(chǔ)存的通道和空間。工作區(qū)及附近規(guī)模較大的斷裂見圖1。

（1）麻林橋斷層（F1）

走向北北東，傾向北西，傾角48～85°，具壓扭性，由糜棱巖及角礫巖組成。位于廣福奄溪溝底（麻林橋處），硅化斷層角礫巖裂隙帶有32℃的溫泉水涌出，是一條地?zé)犸@示明顯的斷裂帶。DR01孔在37m處揭露該破碎帶即發(fā)生涌水現(xiàn)象，孔口水溫最高達(dá)36℃。

（2）F109斷層

該斷層與F1斷層交于麻林橋附近，斷層走向北東，傾向南東，傾角75～85°，為一正斷層。

（3）F188斷層

該斷層走向北西，傾向北東，傾角60～70°，與F1和F109斷層交于麻林橋溫泉附近，并將F1和F109斷層錯(cuò)斷，為一張扭性平移斷層。受該斷裂影響，DR02孔上部巖芯均很破碎，抽水試驗(yàn)降落漏斗長軸沿北西向呈帶狀分布?！?0℃淺層地溫異常長軸方向亦沿該斷裂帶展布。

（4）F113斷層

該斷層為一推測斷裂，東西走向。斷層破碎帶為糜棱巖化細(xì)粒花崗巖，并有石英脈與偉晶巖脈穿插，因風(fēng)化嚴(yán)重，斷層產(chǎn)狀與規(guī)模不清。

（5）F2斷層

為物探推定。斷層走向北東，傾向南東，產(chǎn)狀較陡。被北西向F188斷層截?cái)?，推測為與F109斷層同期次形成的次級(jí)斷層。

2 區(qū)域水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)地下水類型可分為富水性中等松散巖類孔隙水、含水貧乏花崗巖風(fēng)化裂隙水、變質(zhì)巖裂隙水及富水性中等——豐富的斷裂構(gòu)造水。前三類地下水因條件簡單不詳述，后者按其走向分為：

（1）北東向斷裂構(gòu)造裂隙水

主要由F109、F1及其次級(jí)斷裂組成，斷裂破碎及影響帶寬100～150m。鉆孔巖芯可見明顯的地下水溶蝕現(xiàn)象，斷層上、下盤花崗巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，含、透水性好，地下水活動(dòng)強(qiáng)烈。鉆孔揭到構(gòu)造裂隙帶即發(fā)生涌水現(xiàn)象，水頭高出地面0.3～2.0m，鉆孔單位涌水量2.17～2.52L/s.m，平均2.37L/s.m。含豐富的構(gòu)造裂隙水。

（2）北西向斷裂構(gòu)造裂隙水

主要由F188及其次級(jí)斷裂組成，斷裂破碎及影響帶寬50～150m。斷裂下盤含、透水性較好，鉆孔單位涌水量0.17-0.32L/s.m，平均0.23L/s.m，含中等構(gòu)造裂隙水。

3 地?zé)岬刭|(zhì)條件及特征

3.1 地?zé)岬刭|(zhì)條件

麻林橋地?zé)岙惓^(qū)位于望湘巖體東部的花崗體內(nèi)，有多條不同方向活動(dòng)性斷裂在溫泉出露處及附近交匯，呈放射狀分布，表明該處為一地應(yīng)力集中區(qū)。F188、F1斷裂在本區(qū)，既是控?zé)針?gòu)造又是導(dǎo)水構(gòu)造，其上下盤花崗巖為隔水、保溫層。斷裂溝通深部，巖漿余熱及巖體內(nèi)放射性元素蛻變是其熱源。

根據(jù)《GB/T11615-2010》附錄A，本區(qū)熱儲(chǔ)埋藏于不太深的低溫地?zé)釁^(qū)，適宜采用鉀、鎂地?zé)釡貥?biāo)計(jì)算熱儲(chǔ)溫度，求得的平均溫度（t）為78.35℃。

采用無蒸汽損失SiO2地?zé)釡貥?biāo)法計(jì)算地?zé)崴纬蓵r(shí)在水熱（巖）交換區(qū)平均溫度為132.24℃。對應(yīng)地?zé)崴纬桑ㄑh(huán)）深度約2187m。

根據(jù)DR02鉆孔巖芯分析，熱儲(chǔ)層巖石密度均值為2.58 g/cm3、熱導(dǎo)率均值為1.89W/m·K、比熱均值為0.67kJ/kg·K。

3.2 地?zé)崴鲌黾皠?dòng)態(tài)變化特征

3.2.1 地?zé)崴鲌鎏卣?/p>

據(jù)DR01、DR02多孔抽水試驗(yàn)觀測資料，DR01、DR02、ZK1及ZK4孔均位于北西向F188斷裂上，其中DR01、ZK1及ZK4孔位于北西向F188斷裂與北東向F1、F109斷裂交匯處附近（見圖2），抽水降落漏斗長軸方向與斷裂走向方向一致，表明斷裂間的水力聯(lián)系密切，地下水沿?cái)嗔褬?gòu)造帶自北西及南西二個(gè)方向向麻林橋地?zé)釁^(qū)徑流、排泄，并與淺層地溫異常分布區(qū)一致。

3.2.2 地?zé)崴畡?dòng)態(tài)特征

據(jù)ZK1孔一個(gè)水文年的觀測資料，井口水溫最高33℃，最低32℃，年變幅1℃，流量最大82.5m3/d（出現(xiàn)于1986年6月23日），最小流量62.41m3/d（出現(xiàn)于1987年2月24日），年變幅20.1m3/d，涌水量明顯受季節(jié)控制，動(dòng)態(tài)變化大約滯后2～3個(gè)月。

3.3 地溫場特征

3.3.1 淺層地溫平面分布特征

據(jù)工作區(qū)110余處民井及鉆孔淺層地溫測量的等值線圖（圖3），≥18℃淺層地溫分布范圍以北東向和北西向斷裂交匯處為中心，順地形沿麻林河向下游河谷擴(kuò)散，≥20℃地溫異常區(qū)范圍主要沿北西向F188斷層展布明顯，分布范圍以麻林橋溫泉為中心，長軸呈北西—南東走向。

3.3.2 垂向地溫場變化特征

據(jù)勘查區(qū)6個(gè)孔深大于300m鉆孔測溫資料區(qū)內(nèi)平均地溫梯度為5.26℃/hm，增溫幅度大的區(qū)段主要為F1斷層上盤。

3.4 地?zé)崃黧w化學(xué)特征

淺層地下水化學(xué)類型屬HCO3-Ca型淡水。

地?zé)崴锢硇再|(zhì)良好，水質(zhì)無色透明，具硫化氫味。地?zé)崴瘜W(xué)類型為HCO3.SO4-Na型的低礦淡水。水中偏硅酸、H2S、氡的含量均達(dá)到醫(yī)療礦泉水標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)二十多年采樣對比，熱水中陰陽離子、微量元素等含量變化不大，化學(xué)類型基本穩(wěn)定。

4 地?zé)豳Y源計(jì)算與評(píng)價(jià)

按照地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范（GB/T11615-2010）要求，結(jié)合區(qū)內(nèi)地?zé)岬刭|(zhì)條件和實(shí)際工作程度，采用熱儲(chǔ)法和鉆孔抽水試驗(yàn)資料（解析法）對該區(qū)地?zé)豳Y源儲(chǔ)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，并計(jì)算熱儲(chǔ)中的地?zé)醿?chǔ)量（J）、地?zé)崴畠?chǔ)存量（m3）、可開采量（m3/d）和可利用的地?zé)崮埽╧W）。

4.1 主要計(jì)算參數(shù)

4.1.1 地?zé)峥讌?shù)：詳見表1。

4.1.2 熱儲(chǔ)幾何參數(shù)

①熱儲(chǔ)水平面積A=1.62×106m2；

②熱儲(chǔ)垂向厚度M=200m。

4.1.3 熱儲(chǔ)物理性質(zhì)

熱儲(chǔ)巖石的平均密度（ρr）為2580kg/m3、比熱（Cr）為670 J/kg.℃、熱導(dǎo)率（kr）為1.89W/m.℃、熱儲(chǔ)巖石空隙率φ=0.635%、熱儲(chǔ)溫度tr為56.2℃、地?zé)崴芏圈褀取985.2kg/m3、比熱Cw取4180J/ kg.℃、井口地?zé)崴疁囟萾w取35℃、當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁豻0取17.2℃。

4.2 地?zé)醿?chǔ)量計(jì)算結(jié)果見表2

地?zé)醿?chǔ)量計(jì)算結(jié)果見表2。

4.3 地?zé)崴砷_采量計(jì)算評(píng)價(jià)

4.3.1 地?zé)崴刹少Y源量計(jì)算評(píng)價(jià)

利用DR01、DR02孔抽水，ZK1、ZK4孔為觀測孔多次穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)和一次干擾抽水試驗(yàn)成果，采用水動(dòng)力學(xué)法承壓完整井公式計(jì)算的水文地質(zhì)參數(shù)，求得的相關(guān)水量見表3、表4、表5。

4.3.2 可利用的熱能量計(jì)算評(píng)價(jià)

根據(jù)地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范（GB/T11615-2010）給出的（公式）計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見表6。

4.3.3 地?zé)崴Y源可開采量

B級(jí)（探明的）可采水量16.87L/s（1458m3/d），可采熱能量2.45×1013J /a；

B+C級(jí)（控制的）可采水量33.74L/s（2915m3/d），可采熱能量4.89×1013J /a；

B+C+D級(jí)（推斷的）可采水量47.02L/s（4063m3/d），可采熱能量6.81×1013J /a。

參考文獻(xiàn)

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