摘 要 永泰縣地熱資源豐富,已發現或探明的地熱資源有13處,分布于9個鄉(鎮),可采流體資源量17 102 m3/d,大部屬中低溫堿性、低礦化度重碳酸、硫酸鈉型水,具較好醫療保健價值。根據地質、熱儲、地溫場、地熱資源量及水質等地熱資源特征的研究分析,提出了地熱資源開發利用方向和前景,為永泰縣地熱資源的可持續發展提供科學的參考依據。

 

  關鍵詞 地熱資源 熱儲特征 開發利用 永泰縣。

 

  永泰縣位于福州市西南62 km處,縣域總面積2 241 km2。縣域內旅游資源豐富,有青云山、姬巖、方廣巖閩山勝地等人文、自然景觀116處。永泰縣地熱資源經過多年的開發利用,積累了較豐富經驗、取得了豐碩成果,為此,中國礦業聯合會授予了永泰縣/中國溫泉之鄉0稱號。近年來,永泰縣規劃和引進了一批規模大、檔次高的溫泉度假村或別墅、酒店等項目,如青云山御溫泉酒店等,推動了永泰縣地熱資源的開發深度。隨著對地熱資源的需求量不斷增加,永泰縣的地熱資源能否滿足可持續發展的需要,已成為決策部門十分關心的問題。因此,了解永泰縣地熱資源的特點及開發利用前景對地熱資源的合理開發利用有著十分重要的意義。

 

  1 地質概況。

 

  永泰縣地處戴云山脈東北延伸部位,構造位置上處于閩東火山斷坳帶中部,以燕山期中酸-酸性火山巖、侵入巖廣泛出露為特征[1]。地貌特征以中低山、丘陵為主,地勢從西往東傾斜,大部分海拔在400 m以上,受地質構造控制,山脈走向呈北北西、北東、南北向,地形切割強烈。縣域內水系主要為自西南向東北流向的大樟溪水系,大漳溪為閩江下游最大支流,境內支流有后亭溪、潼關溪、赤壁溪、一都溪,境內水力資源充足。永泰縣地熱資源主要分布于大樟溪主干流域的兩側(圖1)。

 

  111 地層。

 

  縣域內地層由老到新依次有震旦系、二疊系下統童子巖組、三疊系上統文賓山組、侏羅系上統長林組、南園組、白堊系下統石帽山群及第四紀,其中,南園組之前的地層呈小面積分布于永泰縣西部、西北部,南園組和石帽山群,呈厚層狀,在縣域內大面積出露,為地熱田出露的主要地層巖性。

 

  南園組:呈北東向帶狀廣布于縣域西部和偏北部,分四個巖性段,總厚達7 600 m,主要巖性為英安質凝灰巖、流紋質晶屑凝灰巖、流紋質晶屑凝灰熔巖、凝灰熔巖、流紋巖、流紋斑巖、角礫熔巖、酸性碎斑熔巖、英安巖等,夾薄層灰色砂巖、砂頁巖、粉砂巖,偶夾薄層英安質晶屑凝灰巖、凝灰熔巖、少量安山巖等。

 

  石帽山群:大面積分部于縣域的東南部和北部,分上、下兩組及四個巖性段,總厚2 560 m,主要巖性為流紋質熔結凝灰巖、含礫凝灰巖、晶屑凝灰熔巖流紋巖、流紋斑巖、碎斑熔巖、石泡流紋巖等,夾薄層暗紫色、淺灰色安山玄武巖、層凝灰巖,偶見薄層狀凝灰質粉砂巖、細砂巖、雜砂巖、含礫雜砂巖夾硅泥巖、長石砂巖。

 

  第四系:第四系小面積分部于大樟溪主干流域和一級支流兩側,僅發育上全新統長樂組沖積層,主要為河谷沖積砂、礫、卵石、粘土質砂、砂質粘土夾泥煤等,常形成一、二級河谷階地。

 

  112 侵入巖。

 

  縣域內的侵入巖均屬燕山晚期,巖性主要為花崗巖、鉀長花崗巖、石英二長斑巖、花崗斑巖、石英正長斑巖等,呈巖株、巖瘤、巖墻狀;其次有輝長巖、石英閃長巖等中-基性巖體,出露面積不大,規模小,呈巖株、巖瘤狀;脈巖發育,主要有輝綠巖脈、閃長玢巖脈、花崗斑巖脈、石英正長斑巖脈、正長斑巖脈等,一般寬數十厘米至數米,延伸數米至幾百米。地熱區內均有酸-堿性巖體或巖脈出露。勘查資料表明,溫泉多出露在巖體或巖脈(或火山巖)的裂隙中,其化學成分與巖體或巖脈密切相關。

 

  113 構造。

 

  縣域內的地質構造以斷裂構造為主,連江)永定北東東向斷裂和浦城)永泰南北向區域性大斷裂在區內通過[2],主要有北東東、北北東、北西、南北向斷裂及火山環狀、幅射狀斷裂。北東東、北北東向斷裂具壓扭性特征,較早發育,控制整個構造格局,部分被北西向斷裂切割;北西向斷裂為張扭性斷裂,縣域內的地熱區均分部在北西向斷裂帶上,是地熱區主要的導熱和控熱構造。南北向斷裂為壓性斷裂,僅在縣域西部嵩口一帶發育;環狀、幅射狀斷裂為火山機構伴、派生斷裂構造。

 

  2 熱儲特征。

 

  根據區內地下熱水貯存特征,永泰地熱田可分為基巖裂隙熱儲系統和第四系孔隙熱儲系統。

 

  211 基巖裂隙熱儲系統。

 

  主要沿北北西和北西向斷裂呈帶狀分布,出露巖性為酸-堿性巖體(或巖脈)和侏羅系上統南園組、白堊系下統石帽山群火山巖。地熱異常中心大多數位于北北西、北西向斷裂與北北東、北東東向斷裂的交匯部位,其溫度高,壓力大,水量豐富,遠離地熱異常中心溫度逐漸降低。地下熱水貯存于斷裂破碎帶或圍巖與侵入巖接觸帶的節理裂隙中,其主要補給來源為大氣降水通過斷裂構造經深循環加熱形成,循環深度2~3 km,依據放射性同位素氚測定循環時間40~50 a?。

 

  福建省第四地質大隊,福建省永泰縣地熱資源調查評價報告, 2007。212 第四系孔隙熱儲系統分布在山間盆地,直接覆蓋于基巖裂隙熱儲之上,由泥、砂質礫卵石層組成,厚度不均,大多數小于10 m,個別在10~30 m。第四系孔隙儲熱含水層所貯存的地下熱水來源于基巖裂隙熱水及大氣降水、地表水和第四系松散沉積層孔隙地下水補給,呈層狀熱水層,水位埋藏淺,一般2~15 m,在地熱異常中心部位溫度較高。

 

  第四系孔隙熱儲系統與基巖裂隙熱儲系統呈上覆、下伏關系,第四系孔隙儲熱含水層的熱能傳遞方式為傳導型,其水位、水溫及出水量受季節、地形變化和開采量影響明顯;而基巖裂隙熱儲則不明顯,其熱能傳遞方式為對流型,若超量開采,其水位、水溫及出水量會受影響。

 

  福建省地質調查研究院,福建省永泰縣葛嶺地下熱水勘查報告, 2007。

 

  福建工程學校,福建省永泰縣大湯地熱詳查報告, 2002。

 

  福建省地質工程勘察院,福建省永泰縣城關南門橋溫泉水勘查報告, 2004。3 地溫場、地熱資源量特征311 地溫場特征。

 

  對葛嶺地熱、大湯地熱、城關南門橋地熱區采用高精度磁測、淺層測溫、聯合電剖面測量、電阻率測深、瞬變電磁測量等綜合物探方法進行了勘查,通過地熱區地質特征和物探資料等綜合分析,并經鉆井驗證,表明這些地溫異常區與斷裂構造帶有密切關系,在平面上地溫異常區均位于北東向與北西向斷裂構造帶交匯地帶,呈橢圓狀、不規則狀,地溫異常區的溫度異常強度、梯度變化較大,中心區溫度較高,遠離中心區溫度低;根據鉆井測溫和采用SiO2溫標計算,地溫與深度呈近似正比。

 

  312 地熱資源量特征。

 

  根據勘查報告資料和實地調查的開采量資料,永泰地熱資源可采流體資源量為17 102m3/d???,熱儲資源總量為183164@1013kJ,折合標準煤621666@106t,熱能26 813198kW,若開采年限按100年計算,相當于大型中低溫地熱田(表2)。

 

  福建省地質調查研究院,福建省永泰縣葛嶺地下熱水勘查報告, 2007。

 

  福建工程學校,福建省永泰縣大湯地熱詳查報告, 2002。

 

  福建省地質工程勘察院,福建省永泰縣城關南門橋溫泉水勘查報告, 2004。4 水質特征永泰縣地下熱水水質類型大部分為重碳酸、硫酸納型水,個別水溫較低者屬重碳酸鈣鈉型, pH值一般為7~815,屬堿性型水?,溶解性總固體一般為240~660 mg/L,水中富含鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、鍶、鋰、氡、偏硅酸等二十多種對人體有益的元素及化合物,特別是氡含量達1 030~1 050 Bg/L,在全國的眾多溫泉水中并不多見。根據GB11615 -895地熱資源勘察規范6附錄C醫療熱礦要求[3],永泰地下熱水中氟、偏硅酸達到命名礦水濃度,部分地下水氡含量達到礦水濃度,此外還含有鋰、鍶、硼、鐵、鋇、錳有益微量元素。因此,綜合評價永泰地下熱水屬重碳酸、硫酸鈉型中低溫堿性、低礦化度的醫療礦水,具有較好的醫療保健價值。

 

  5 地熱資源開發利用方向和前景。

 

  511 開發利用現狀及存在問題。

 

  (1)永泰地熱資源開發利用已有1000多年的歷史,上世紀80年代初開始在溫泉出露地及其附近地區陸續開展了地熱資源勘查,鉆鑿地熱井,對地熱資源的開發從自然狀態轉向了較自覺的狀態, 90年代末達到高潮,主要用于種植與養殖、溫泉旅游、居室供熱、洗浴療養、健身保健等。現平均年開采量為172132@104m3(在利用共7口井),占可供年開采總量6151672@104m3的28%。

 

  (2)目前永泰縣地熱資源開發利用較為集中,主要分布在縣城城區和葛嶺鎮兩地,對該兩地的地熱資源影響較大,通過近幾年對該兩地溫泉的自流量監測數據的分析,顯示溫泉的自流量呈較大幅度減少。

 

  (3)近期地熱資源的開發利用主要在縣城城區和葛嶺鎮,由于管理上的局限性,個別地熱井超強度開采,導致局部地熱水的水位逐年下降。

 

  (4)現階段地熱資源開發規模小,每年開采量僅為172132@104m3,綜合利用程度較低,管理比較粗放,綜合效益較差。

 

  512 開發方向。

 

  (1)按照/創休閑生態縣0的目標,并根據地熱資源儲量分布狀況,與永泰縣地熱資源開發利用規劃及城、鎮發展規劃和永泰縣旅游總體規劃、大樟溪流域旅游規劃、風情大道旅游規劃等相結合,對現有資源進行統籌調配,在統一管理的基礎上,根據市場需求變化進行統一資源配置,避免因不正當競爭,而造成資源散失、浪費,確保地熱資源科學合理、有序均衡地開發利用。

 

  (2)加強對永泰地熱資源保護和利用管理,遵循著/在保護中開發,在開發中保護0的原則,實現/統一開發,統一管理0,減少地熱井之間的相互干擾。同時,并制定和實施鼓勵投資地熱資源開發和深度開發的各項政策措施,擴大地熱資源的開發規模,進一步提升地熱資源的保護與開發利用的管理水平。并加大對地熱資源的勘探力度,努力做好地熱資源的儲備工作。

 

  福州市科學技術委員會,福州地區地熱資源評價及其開發利用對策。

 

  (3)加大地熱資源的保護力度,在地熱儲藏區劃出保護區,以明確保護范圍,保護好保護區的生態環境,在保護區不批建不利于資源保護的建筑物,并設立衛生防護帶,杜絕一切污染源;積極采取新技術、新工藝,防止溫泉廢水對環境的污染,并努力推廣溫泉水的二次利用和水位回灌。

 

  (4)在大力倡導轉變經濟增長方式、節能減排、低碳經濟的大環境下,作為能源礦產資源,今后對地熱資源的開發,不僅注重在發展旅游業、房地產業上的利用,更應注重其能源的利用,要積極探索并推進地熱資源用于發電、溫室種植等領域。同時,要建立綜合利用、梯級利用、循環利用的模式,有效地利用地熱水的/熱、礦、水0潛在價值,讓其發揮最大的社會經濟效益、資源效益和環境效益。

 

  513 開發利用前景。

 

  (1)永泰地熱田分布廣,且面積大,地熱資源儲量豐富。現有的開采量只占可開采量的28%,開采的潛力很大。

 

  (2)永泰地熱田以其緊鄰省會城市福州的區位優勢和發達便捷的交通條件,優良的水質及豐富的儲量,具備良好的開發利用前景。

 

  (3)永泰地熱田地熱資源的開發,必將帶動旅游業的蓬勃發展,對優化旅游產業結構,將發揮十分重要的作用。

 

  (4)永泰地熱田地熱資源的開發,將推動文化娛樂、休閑業的迅速發展。已建成投入運營的青云山御溫泉酒店,規劃建設中的慈心園俱樂部、櫻花泉、赤壁溫泉山莊等項目,都具有現代休閑理念的酒店和休閑度假勝地,以突出溫泉文化為特色,感受溫泉文化為主題,把地熱資源的開發利用提升到一個新高度。

 

  (5)永泰地熱田地熱資源的開發,帶動了房地產業的大發展。隨著吉祥溫泉小區等大型溫泉住宅小區的建成,必將改善人們的居住環境。

 

  (6)永泰地熱田地熱水中氟、偏硅酸及氡等含量達到熱礦水命名濃度,鋰、鍶等微量元素的含量達到有醫療價值濃度,發展溫泉療養事業的空間很大。

 

  (7)永泰地熱田地熱資源可利用于蔬菜溫室、水產養殖、孵化業和發電等項目,這也是開發利用地熱資源的重要方面。

 

  (8)開發利用地熱資源,還將帶動相關產業的發展,增加就業機會,必將為構建和諧社會作出貢獻。

 

  6 結語。

 

  (1)永泰地熱田可分為基巖裂隙熱儲系統和第四系孔隙熱儲系統,第四系孔隙熱儲系統與基巖裂隙熱儲系統呈上覆、下伏關系,熱儲埋藏淺,斷裂構造發育,富水性好,水溫42e~76e,其補給源近,直接接受基巖裂隙水及大氣降水、地表水和第四系松散沉積層孔隙地下水補給,補給量大,易于開發利用。

 

  (2)永泰縣地熱田分布廣,且面積大,其地下熱水資源儲量大,允許開采量為17 102m3/d。

 

  (3)永泰縣地下熱水水質屬重碳酸、硫酸納型水, pH值一般為7~815屬弱堿性,溶解總固體為240~660 mg/L屬低礦化度淡溫泉水,永泰地下熱水普遍含氟、偏硅酸,均達157第 2 期林仙彪:永泰地熱資源特征及開發利用前景命名礦水濃度,氡含量也達到礦水濃度,具有較好的醫療保健價值。永泰縣地下熱水水質為優質醫療熱礦水。

 

  (4)應珍惜和合理地保護利用好地熱資源,遵循著/梯級開發、綜合利用0和/在保護中開發,在開發中保護0的原則,根據地熱資源的溫度和水質選擇適合的利用途徑,做到可持續發展。

 

  (5)永泰縣地下熱水資源豐富,用途廣泛,開發利用地熱資源的前景廣闊,必將帶來良好的經濟、社會及環境效益。