温汤温泉成因与运行的科学分析
2008-07-04 22:45阅读:
前言:
温汤的优势在于有大流量、高温、富硒的温泉。温泉枯干,也就没有多大投资价值。随着温汤投资项目的增多,一种温泉会否枯干的担心一直挂在心头。最近去温汤,在老俵的陪同下考察了温泉三个回灌井、三个出水口,对温汤温泉的回灌、出水的运作有了一定了解。为找到科学的解释,在网上搜索了一篇关于温汤地热水的成因与地质构造
,以及温汤温泉能否可持续开发的介绍,进一步对温汤特有的温泉有了科学认识。以下这篇一个地质专家的文章可科学解释这个奇特的温泉成因。
漫谈温汤温泉
发表于中国矿产资源报
●陆中光/文 耿鹏/图
但凡到温汤旅游观光的人,总不免要对地下热水的来龙去脉,特别是“回灌冷水,自流热水”的奥秘,产生好奇和神秘感。其实,这一切都是地质工作者揭示大自然奥秘,并巧妙加以利用的“天人合一”的佳作,是大自然对温汤人民的恩赐。
早在上世纪七十年代初,江西
省地质局水文地质大队年轻的地质工作者就来到这里。经过两年多的勘探研究,终于查明温汤地热田地质结构、水文地质条件和地热水赋存、运移、补给规律,得出地热水不因注入冷水而降低温度,不因注入冷水而改变其水化学类型,而水量显著增加的结论,并成功地进行了回灌技术开采利用地热水的生产实践。此后,多年来又数次派员组织扩大回灌开采试验。到目前为止,回灌常温冷水量达到每日一万余立方米,获得摄氏66—67度地热水日开采量七千余立方米,并有进一步扩大开采的前景。
地热地质勘探的成败,在于能否找到它赋存的构造和运移出露的通路,并能否获得有开采利用价值的地热水储量。温汤地热田处于武功山复背斜的西北翼,与这个古老的结晶地块相伴,产生了一系列规模很大的、北东走向的压扭性断裂,其表现形式是控制温泉分布的区域性硅化破碎带。尔后的地质时期中,在承袭某些老构造特征的基础上,以新的方式仍在进行活动。从钻孔揭露中,鉴定出含炭质糜凌岩(压扭角砾岩)和沸石化胶结岩(张扭角砾岩),证实了断裂的活动性,并在钻探地质剖面上确定了挽近活动性断裂的存在。这就是从属于北东向区域性压扭性大断裂并切割它的近东西向的张扭性断裂。前者为控热构造,它控制了温汤地热的分布;后者是地热田储热构造和导热构造,它决定了温汤地热水的储存、运移、补给的基本形式与特征。
揭露上述两条断裂的钻孔资料编制的等水温线图,颇为清晰地反映了高温带的展布与张扭带的一致性:浅部高温中心在天然露头(古井)附近,深部渐次移向东南,就像一只斜置的喇叭,喇叭口朝向东南。地热水从东南深处,沿着近东西向断裂与北东向断裂的复合部位向西北方向运动。
当年,判定地热田的构造模式,确定地热田的控热、储热、导热构造是相当困难和复杂的。年轻的地质工作者们凭着坚实的构造学、矿物岩石学、水文地质学基础和勇于探索的科学精神,在江西地热田勘探最基本的规律问题上取得了可贵的突破。在全国同类型地热探采上,也有十分重要的指导意义。
温汤地热田低矿化度地热水,现已回灌开采达36年之久,水温水质基本不变,流量逐渐加大,人们不禁要问:“回灌冷水,自流热水”,冷水和热水在地下不混合吗?温度、水质为什么不变化呢?回灌的冷水到哪里去了?温汤地热水会开采完吗?当年的勘探者们也曾在这些问题上激烈争论、探讨过,最后统一为如下的理论认识:原来在地下岩石特有的非均质裂隙管网系统中,回灌的冷水与依靠渗透压力从深部向地表运移的地热水形成了不同比重的两种流体——“异重流”和异重流锋面,冷水流体依托裂隙介质系统和自身比重大的物理性质,从地热水上升通道的一侧“压迫”着热水流体,减少了地热水上升途中侧向扩散的压力损失和流量损失,使地热水比较集中的从主通道上流出,从而“提高”了地热水的压力与流量。这两种异重流是在岩石裂隙系统空间内渗透与交融,(不同于容器中热水与冷水的自由混合交融)并形成了各自渗透、径流、补给系统而基本不混合,所以冷水回灌、热水自流,温度、流量基本不变。当然,在冷热直接接触的界面,会有极少量的热水温度下降变低,但比例很小,无碍于两种异重流在动态运动下保持着各自的特色。
地质报告的作者在叙述这一特征时,引用当地老百姓的一段经验之谈作为佐证。现今古井,当年曾设有男浴池,男浴池外面下坪河中有一个小坝,老百姓称之为“热水壁”,这“壁”现今仍在河中。坝内水满时,浴池中温度就高些,反之亦然。回灌冷水的实质就是在地下造成这样的“热水壁”。
关于回灌冷水的去向,当时有两种假设,未有定论。一是顺断裂流向地下深处“加热”后随地热水上升通道返流地表;二是随着常温地下水的补给,径流系统进行着自身的循环。关于温汤地热水是否能够持续地开采下去,当今地热地质研究成果可以回答这一问题。世界地热田大抵可分两种类型,一种是盆地型地热田,另一种是裂隙型地热田。前者似同于以静储量为主的油田,资源是有限的,因而开采期也是有限的;后者属于以动储量为主,是有自身补给、径流、排泄系统的类似于脉状、网状裂隙地下水的地热田(例如温汤地热田)。这类地热田,在无特别严重的区域性地质构造变动和持续的区域气候变动的情况下,在合理开采量的前提下一般可维持长期开采。
在我即将结束这篇短文时,不禁想起了38年前来这里进行地热地质勘探的同事们——王兆英、黄德彭、唐培南等等同志,作为这个项目的技术负责人王兆英已经溘然作古。在“冲冲杀杀”的年代里,他们却埋头在这里的地热地质、冷水热水种种奇怪复杂的自然现象里钻研。多少个朝霞夕阳,多少次争论争执,终于统一在高水平的《温汤地热田水文地质勘探报告书》中,凭他们的智慧与辛勤劳动,把当年温汤这个不起眼的农村小镇,变成今天这样温泉疗养院成群、名扬国内外的旅游圣地。亲爱的同志们,让我们在尽情热水浴、旅游的同时,饮水思源,不要忘记他们。(作者系原江西地质矿产局副总工程师)