贵州息烽温泉地质成因分析(完整版)

贵州息烽温泉地质成因 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 宋小庆1、2、3， 段启杉2、3，孟凡涛1、2、3，曹振东1、2、3 （1.中国地质大学（武汉）环境学院，武汉 430074；2.贵州省地质矿产勘查开发局111地质大队，贵阳 550008；3.贵州地质工程勘察院，贵阳 550008） 摘要：贵州息烽温泉富含氡、锶等对人体有益的微量元素，素有“天下第一汤”之美誉。文章在分析息烽温泉形成的地质背景基础上，利用构造地质、水化学和稳定同位素等手段，对温泉的成因进行了研究。认为其水源为大气降水，热源为深循环加热，循环深度约3000m，热储温度达100℃以上。在洋水背斜北倾伏端，地热水受碎屑岩阻隔并混合浅表地下水而排出。为保障息烽温泉的可持续性，其周边磷矿勘探、开采的同时，应加强地热水的勘查和保护工作。 关键词：息烽温泉；地质成因；同位素；水化学 中图分类号：P641.3     文献标识码：A 引言 息烽温泉地处贵州省贵阳市北部，位于息烽县城东北40公里的天台山脚下，是国内著名的优质“含偏硅酸和锶的重碳酸钙型氡”泉，全国著名八大温泉之一，素有“天下第一汤”之称。富含微量元素的温泉水对慢性风湿性关节炎、外伤后遗症及原发性高血压等多种疾病具有良好疗效[3]。息烽温泉具有悠久的历史，据《大清一统志》记载，早在清期当地农民挖坑为池，露天沐浴等，迄今为止，已有一百多年的历史。息烽温泉的水文地质调查工作始于20世纪40年代，1942年地质学家乐森浔对息烽温泉进行踏勘，并对温泉成因作了初步探讨[12]。1957年-1988年，贵州省地矿局111地质大队、105地质大队、贵州大学、贵州工学院等多家单位分别对息烽温泉水化学特征、水文地质条件等进行了调查研究。1982年中科院地化所姚在永等人对息烽温泉的环境地球化学就行了初步研究[3]。 基金项目:贵州省地质勘查基金资助项目（ZZKC2012-06） 作者简介:宋小庆（1986-），男 ，贵州龙里人，硕士研究生，工程师，主要从事水文地质、环境地质、地热地质工作。E-mal:376109559@qq.com 息烽温泉所处地质条件特殊，出露于我国著名的开阳洋水背斜磷矿生产基地内，受深部磷矿开采的影响，温泉水的水文地质环境正遭受前所未有的破坏，这将可能导致温泉水质的污染，甚至断流。本文总结了息烽温泉的地质、水文地球化学、同位素及地温场等特征，在分析温泉热源、水源及导热通道等要素的基础上提出了温泉的地质成因模式，这将对今后息烽温泉的资源利用及保护起到指导作用。 1 温泉出露特征 1.1 温泉概况 息烽温泉地处黔中隆起东南部，山脉走势、河流流向与构造线方向近于一致。自喜山运动以来，随着贵州高原大幅度间歇隆升，区内地形受切割较为剧烈，多为侵蚀、溶蚀构造的中低山，海拔700-1300米，山体坡度30°-50°，温泉正出露于强烈切割的狭窄菱形谷地之中，是由三口泉眼组成的上升泉泉群，泉点平均出露标高694m。经多年来长期观测，泉水温度介于53℃-56℃，总水量12.85-13.08l/s，多年观测显示其水温、水量变化均较小。 1.2 区域地质背景 研究区位于扬子准地台黔北台隆遵义断拱贵阳复杂构造变形区，属新华夏系构造体系，区域构造线方向以北北东向、北东向为主，由西向东主要分布朝阳断层、石头田断层及沙坝断层等挽近期活动断裂，发育的主要褶皱为洋水短轴背斜。洋水短轴背斜为一构造形迹较为完整的圆弧状中常斜歪褶皱，轴面微倾南东，核部出露前震旦系上统板溪群变质岩、震旦系南沱组冰碛砾岩及震旦系统灯影组白云岩。息烽温泉出露于洋水背斜北倾伏端震旦系下统南沱组冰碛砾岩中，受断裂切割，前震旦系及震旦系下统地层抬升，形成一平面呈三角形的地垒，整个地区受到强烈挤压，裂隙发育（图1）。 研究区地层属扬子地层区黔中分区的开阳小区[2]，主要由下古生界-元古界组成，出露前震旦系板溪群（Ptbnb）变质岩及震旦系（Z）白云岩、寒武系（∈）砂岩、页岩、白云岩，其中，震旦系底部的陡山沱组生物化学沉积磷块岩是区内磷矿的主要开采层。周边地层主要为中生界-上古生界二叠系、三叠系碳酸盐岩夹碎屑岩。 1.3 地热地质特征 洋水背斜南段及两翼出露的震旦系上统灯影组是区内主要的热储含水层，厚度240-350m，岩性以颗粒白云岩、藻屑白云岩为主，其构造裂隙及古岩溶较发育[18]，具有较好透水和储水性；灯影组上覆的寒武系下统金顶山组、明心寺组及牛蹄塘组是主要的热储盖层，岩性为砂岩、页岩及炭质页岩，累计厚度大于500m，具有很好的隔水、保温作用。 图1 区域地质构造图 Fig.1 regional tectonics map 1.挽近期活动断裂; 2.一般断裂; 3.地质界线；4.地层年代；5.温泉；6.城镇 贯穿洋水背斜的北北东向朝阳断裂、沙坝断裂和石头田断裂发育深度大，且具有挽近期活动断裂的性质，是研究区内导通地热流体的主要通道。 2 地温场特征 研究区远离板块边缘，无年轻岩浆体分布，属板内地热系统，区域地温梯度2.5～3.0℃/100m（图2），热流值50～60 mW/m2，属于低地温梯度背景区[10]。据地温测量等值线分析，温泉地热场受断裂构造控制，形成以温泉泉群为中心，南北向、北东向扩展的近椭圆形，温泉泉群处温度最高，向四周则温度渐降。等温线圈定的地热富集带长约130m，宽40-60m，面积约6500m2。 3 水化学特征 息烽温泉1988-2011年多次采集水样进行了物理、化学、放射性、生物指标等 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 的水质分析，共检测72项指标。多年监测水质分析结果显示（表1），温泉水质变化较小，为无色、无味、无嗅、透明；Ph值6.6-7.4，属中性水；总硬度12.5-12.9德 图2 贵州省地温梯度等值线图 Fig.2 contour map of geothermal gradient in Guizhou province 1.地温梯度等值线；2.行政驻地；3.省界；4.息烽温泉 国度，属硬水，矿化度316.66-388 mg/l，属低矿化度水；水化学类型属于HCO3·SO4-Ca·Mg型；温泉水中含30余种微量元素，其中锶、硒、锌、氟、铁、锰、铬、钒等14种矿物元素，是人体所必须的矿物元素；含氡（11海马/升）、偏硅酸44.2-60.9mg/l、氟1.3-1.93mg/l，三者均已达到医疗价值浓度指标，根据中华人民共和国国家标准《地热资源地质勘查规范》（GB/T11615-2010），氡、偏硅酸含量达到命名矿水浓度指标，可命名为氡水、硅水。此外，由于温泉水含氟化物（1.3-1.93mg/l）超标，所以不易作为饮用天然矿泉水。 表 1 息烽温泉水化学主要成分分析结果对比表 Table.1 correlation table of Xifeng hot spring principal component analysis 检测项目 检测时间 检测项目 检测时间 1988年 2004年 2011年 1988年 2004年 2011年 Ca2+（mg/l） 60.17 54.68 53.86 H2S（mg/l） 0.00 - 0.02 Mg2+（mg/l） 18.13 26.26 21.00 Sr（mg/l） 2.75 2.7 - Fe（mg/l） 0.00 0.00 0.00 Zn（mg/l） 0.018 0.014 - K+（mg/l） 3.15 3.15 5.56 Rn（Bq/l） 151.39 - - Na+（mg/l） 15.78 16.00 21.52 Ra（mg/l） 3.57×10-12 - - Cl-（mg/l） 13.81 5.51 1.64 U（μg /l） 3.9×10-7 - - SO42-（mg/l） 82.18 - 94.78 Th（μg /l） ＜0.5 - - HCO3-（mg/l） 192.21 193.70 175.91 亚硝酸盐（mg/l） - 0.00 - NO3-（mg/l） 2.00 - 1.97 偏硅酸 44.20 - 60.896 F-（mg/l） 1.32 1.30 1.93 Ph值 6.60 7.30 7.10 SiO2（mg/l） 36.00 - 46.84 总硬度(以CaCO3) 220.54 223.21 220.72                 4 同位素地球化学特征 4.1 同位素测定 息烽温泉地热水样品于2013年7月上旬采集，后送至国土资源部岩溶地质资源环境监督检测中心进行检测，采用MAT253气体稳定同位素质谱仪测定氢、氧同位素的组成，检测结果为：δD（V-SMOW）‰=-59.7，δ18O(V-SMOW)‰=-8.82。 4.2 温泉水来源 上世纪80年代，郑淑慧、张理钢和刘东升等通过研究定义了我国的大气降水线，即D和18O的关系（图3）。从图中可看出，息烽温泉点氘氧同位素分布于大气降水线附件，这说明地热水主要为大气降水起源。 图3 息烽温泉地热水δD与δ18O关系图 Fig.3 relational graph of δD andδ18O about Xifeng hot spring 4.3 同位素估算温泉补给区温度 温度是影响降水同位素组成的实质因素，Dansgaard、Yurtsever及王东升分别总结了大气降水的同位素和年平均温度的关系[16]。根据相关公式估算出息烽温泉地热水补给区的地面平均温度（表2），结合区内大气降水入渗区的年平均温度，认为利用王东升总结的公式计算出的结果较为接近，为10.77℃。 表2 息烽温泉补给区地面平均温度计算结果表 Table.2 the computation sheet of the average temperature of the ground in Xifeng hot spring recharge area 计 算 公 式 δD δ18O 补给区地面平均温度（℃） Dansgaard δ18O=0.69t-13.6 -59.7 -8.82 6.93 Yurtsever δ18O=（0.521±0.014）t-（13.6±0.21） -59.7 -8.82 9.84 王东升 δD=3t-92 -59.7 -8.82 10.77           4.4 同位素估算温泉补给区高程 根据同位素高程效应原理[17]，选取中国大气降水的高程效应公式进行温泉补给区高程计算： δD=-0.02ALT-27 由上式估算出息烽温泉地热水的补给区高程在1600m左右。 根据同位素估算的补给区温度及高程，结合息烽温泉周边的气候、地势及水文地质等条件，推断补给区在息烽温泉南25km外的盐井冲-白马一带，该区域海拔1400-1600m，出露地层以震旦系上统灯影组及寒武系中上统娄山关群为主，岩层构造裂隙及地表岩溶发育，降水入渗能力强。 5 热储温度、循环深度 5.1 热储温度 利用地热温标方法可以估算地热水的热储温度。常用的地热温标有二氧化硅温标、阳离子温标和同位素温标等。对温泉的热储温度进行估算前，需先对地热水的水-岩平衡状态进行判断。通过Na-K-Mg三角图的分析，息烽温泉地热水处于未成熟水区域，由此不适宜用阳离子温标进行估算。二氧化硅矿物的溶解度在溶液的蒸汽压下是温度的函数，而且压力和矿化度的改变对300℃以下的石英和非晶质硅的溶解度影响小。这样，在温泉水中SiO2的浓度可作为化学地热温标[4]。因此可以根据息烽温泉地热水的SiO2含量估算热储温度。SiO2温标公式如下： 图4 息烽温泉地质成因模式图 Fig.4 The geological genetic model of the Xifeng hot spring 1.灰岩; 2.砂岩; 3.泥砾岩; 4.冰碛砾岩; 5.页岩; 6.凝灰岩; 7.板岩; 8.炭质页岩; 9.断层; 10.地热水流向; 11.温泉; 12.寒武系下统明心寺组; 13.寒武系下统牛蹄塘组; 14.震旦系下统灯影组; 15.震旦系下统陡山坨组; 16.震旦系下统南沱组; 17.前震旦系板溪群 由上式估算出息烽温泉地热水热储温度约为99℃。考虑到可能有浅表地下水的混合，温泉水的热储温度还会更高，因此地热水温度应大于100℃。 5.2 地热水循环深度 地热水循环深度 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 为： 式中：恒温点温度为16.2℃； 地温梯度为3.0℃/100m； 恒温点深度为30m。 由上式估算出息烽温泉地热水循环深度在3000m左右。 6 息烽温泉成因模式 息烽温泉出露于扬子准地台黔北台隆的元古界震旦系地层中，远离板块边缘，温泉之下的地壳浅部不存在年轻岩浆岩体等特殊热源。地热水是在正常的区域地温梯度背景下，由25km外的盐井冲-白马洞一带的大气降水入渗，经北北东向沙坝、石头田等挽近期活动断裂的深循环，将洋水背斜3000m深度内的热量收集起来，并在上覆寒武系碎屑岩隔水、保温盖层的作用下，于震旦系灯影组白云岩中形成深部热储。在洋水背斜北倾伏端，前震旦系变质岩、震旦系南沱组碎屑岩地层的抬升，使得由南向北运移的深部地热水受阻而排泄，从而形成了以“天下第一汤”为中心的低温地热资源（图4）。 7 结语 息烽温泉是在正常地温梯度背景下，大气降水通过深循环吸收洋水背斜3000m深度内的围岩热量而形成，热储温度达100℃以上。在洋水背斜北倾伏端，地热水受断裂控制抬升的前震旦系变质岩、震旦系南沱组碎屑岩阻隔而排出，因浅表地下水的混合而形成低温温泉。 灯影组下覆的陡山沱组是贵州开阳磷矿生产的主要开采层，且开采区多位于洋水背斜北段至北倾伏端，这些区域多为息烽温泉地热水的下迳流区和近排泄区。近年来，随着磷矿开采强度和深度的增加，息烽温泉的水文地质环境正面临着遭受严重破坏的危险，随时可能出现水质恶化或断流的状况。为保障息烽温泉的可持续性，建议在其周边和迳流区 规划 污水管网监理规划下载职业规划大学生职业规划个人职业规划职业规划论文 温泉保护区和准保护区，并在磷矿的开采或勘探中，增加矿区地热水勘查的专项工作，以判断磷矿开采对温泉水的危害程度。 参考文献： [1] 韩至钧，金占省，等．贵州省水文地质志[M]．北京：地震出版社，1996． [2] 贵州省地层古生物工作队．西南地区区域地层表，贵州省分册[M]．北京：地质出版社，1977． [3] 姚在永，成忠礼，王俊文．息烽氡泉环境地球化学的初步研究[J]．地球化学，1982，(1)：78-81． [4] 宋小庆，彭  钦，夏颜乐．瓮安老坟嘴变质岩区SK08-2井地热水热储温度和循环深度估算[J]．节水灌溉，2012，(10)：24-26． [5] 方  斌，周  训，梁四海．青海贵德县扎仓温泉特征及其开发利用[J]．现代地质，2009，23(1)：58-63． [6] 张世丛．贵州热矿水的基本类型及特征[J]．贵州地质，1994，11(4)：331-333． [7] 胡  静，涂良权，刘会平．河南省九龙山汤池温泉地热地质特征及成因机制[J]．地质科技情报，2012，31(4)：86-90． [8] 王  蔚，张景荣，胡桂兴，等．湘西北地区现代温泉地球化学[J]．中国科学（B辑），1995，25(4)：427-433． [9] 范祥发，王  亮，朱大友．黔中-黔东南地区深部地质构造和“黔中隆起”重力异常初步解释[J]．构造地质，1998，15(3)：229-233． [10] 袁玉松，马永生，胡圣标，等．中国南方现今地热特征[J]．地球物理学报，2006，49(4)：1118-1126． [11] 汪集旸，熊亮萍，庞忠和．中低温对流型地热系统[M].北京：科学出版社，1993． [12] 姚在永，马昌华，李春远，等．贵州息烽天然饮用矿泉水普查评价 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 [R] ．贵州省地矿局第一水文地质工程地质大队，1988． [13] 高志友，尹观，范晓，等．四川稻城地热资源的分布特点及温泉水的同位素地球化学特征[J]．矿物岩石地球化学通报，2004，23(2)：134-139． [14] 朱家玲，王坤，王东升．环境同位素在研究地热资源形成过程中的应用[J]．太阳能学报，2008，29 (3)：263-266． [15] 李向全，侯新伟，周志超，等．高黎贡山南段主要热泉水化学同位素特征研究[J]．中国地质，2011，38 (5)：1347-1354． [16] 苗慧帅．云南省下关温泉和安宁温泉的特征及成因研究[D]．中国地质大学(北京)，2009． [17] 王恒纯．同位素水文地质概论[M]．北京：地质出版社，1991． [18] 曹建文，梁彬，张庆玉，等．黔中隆起及周缘地区灯影组古岩溶储层发育特征和控制因素[J]．地质通报，2012，31(11)：1902-1909． Geological genesis analysis of the Xifeng hot spring in Guizhou SONG Xiao-qing1、2、3, DUAN Qi-shan2、3, MENG Fan-tao1、2、3,CAO Zhen-dong1、2、3 (1.School of Environmental Studies,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China;2. 111 Geological Party,Guizhou Bureau of Geology and Mineral Exploration & Development,Guiyang 550008,China;  3.Geo-engineering investigation institute of guizhou province, Guiyang  550008,China) Abatract: Xifeng Hot Spring in Guizhou, which is rich in trace elements such as radon and strontium that are good for people, has always enjoyed its laudatory title“The No.1 hot spring in the world”.On the basis of geological background analysis of the formation of the hot spring, the article studied the causes of the hot spring, using structural geology, hydrochemical and stable isotope etc. The article indicate the water supplies of the hot spring is atmospheric precipitation; The source of heat is deep circulation heating, circulation deep is about 3000m, the temperature of the reservoir is above 100℃. On the north dip of Yangshui anticlinal, the geothermal water exits mixing with ground water after blocked by clastic rock. For the sustainable development of Xifeng hot spring, the company should protect the hot spring when prospect and exploit for phosphate rock nearby. Key Words: Xifeng hot spring；geological genesis；isotoper；hydrochemistry