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地热资源以其污染小、储量大、成本低等优势,正日益受到人们的青睐。我国地热资源总量仅次于美国,居世界第二位,约占全球地热资源总量的7.9%。自然界存在的地热资源主要以中低温为主,截止2010年,我国查明的中低温地热资源达2900多处。随着生活水平的提高,人们在工作之余越来越注重休闲娱乐,温泉旅游就这样应运而生,作为旅游开发的一般均为中低温地热资源。本文以湖北省钟祥市客店地区为研究区,以区内出露的温泉为研究对象,在搜集整理和综合分析前人资料的基础上,较为系统地论述了研究区地热形成的各种条件,从而为合理开发利用该地区地热资源提供参考,这对促进当地经济发展具有十分重要的意义。
研究区位于秦岭褶皱系和扬子准地台的过度地段,区内主要出露的地层有元古界震旦系,古生界寒武系、奥陶系、志留系和新生界第四系。出露地层总体上是从南西往北东方向由老向新递变。温泉出露于山前地带,附近地层岩性主要为第四系松散沉积层、页岩、灰岩、白云岩等。断裂构造发育,初步认定地热成因为断裂活动型。其中主要控热构造为落花潭-罗家岭北北西向逆断层,该断层延伸38km,断层面倾角30°,推断能够切割地层深度很深。另外温泉点附近发育有北西向逆断层F1和北东向正断层F2,这两个断层规模较小,物探推测长度只有几百至上千米,但是却与研究区地热形成密切相关。断层F1和F2交汇的部位岩层破碎程度极高、裂隙解理也非常发育,有温泉在交汇的部位自然出露,F1属于阻水断层;F2则为地热水上升至地表的通道。深部构造特征显示,研究区所在区域莫霍面向上隆起,地壳深部热流容易到达地壳浅部,所以研究区存在偏高的大地热流值。根据物探、钻探等工作结果分析,地热水的热储盖层由第四系(Q4)粘土、亚粘土和志留系(S)粉砂岩、炭质泥岩组成,这套盖层相对较厚,起到很好的保温隔热效果:古生界奥陶系(O)灰岩及构造破碎带组成的储水岩层为良好的储水介质,构成了地热系统的热储层。
研究区地热水主要阳离子为:Na+、K+、Ca2+、Mg2+;主要阴离子为:Cl-、HCO3-、SO42-,次要离子为:NO3-;另外地热水中还含有普通地表水中没有检测到的Li、Se、Sr、F等微量元素。地热水的主要化学类型为HC03·S04-Ca·Mg型,矿化度小,为低矿化度的地热水。研究区多年平均降雨量充沛,地下水补给来源充足,通过区域构造和水文地球化学分析得知地热水补给来源主要为大气降水,补给区为南部及西南部的基岩山区。化学温标计算得地热水热储藏温度为56℃,为低温性质的地热水,地热水的循环深度达922m,为深循环地热水。
通过综合分析研究区构造背景、地层岩性、水文地球化学特征等与地热形成有关的要素。概括地热水形成的基本模式为:基岩山区地下水沿断裂带下渗,并且在自身重力驱动作用下进行深部循环;莫霍面存在隆起区,缩短了地壳深部热流至地壳浅层的距离,深大断裂沟通了地壳深部,使深循环地下水容易吸取围岩热量;地下水经围岩加热后先沿水平方向运移,在适当的位置沿构造通道上升,并储存在断裂破碎带和基岩裂隙形成的热储层中。在有新近断裂构造揭穿到热储层的地方沿断裂通道上升形成温泉。
研究区地热资源的开发利用从上世纪七十年代就已经开始,但是仅限于经济开发,对地热系统的成因没有系统的理论研究。本文通过系统性的搜集研究区地热的相关资料、运用物探、钻探和水化学分析等手段,得出了研究区地热系统的基本特征,并给出了地热形成的地质模式,为以后研究区进行地热资源研究、开发利用等提供依据。