湖南省长沙市麻林桥地热资源评价

黄馨莹 郑鹏飞 何建军

摘 要：作者通过对长沙市麻林桥地区地热资源勘查工作，基本查明了该区地热地质条件和热储特征，并对勘探控制区内地热资源进行了计算评价，为后续麻林桥地热资源的开发利用和管理提供了依据。

关键词：地热；资源评价；湖南长沙；马林桥

1 区域地质背景

1.1 地理位置

麻林桥温泉位于长沙市北东部郊区，距市区约15km，交通便捷，地理位置优越。

1.2 地层岩性

区内地层简单，仅有冷家溪群（Ptln）和第四系（Q）地层分布，花岗岩为燕山晚期第二次侵入的大型中深相岩基，侵入于冷家溪群内，岩性为似斑状中——细粒二云母二长花岗岩。

1.3 主要控热构造

燕山晚期以来构造运动频繁，断裂构造发育，为地热水运移、储存的通道和空间。工作区及附近规模较大的断裂见图1。

（1）麻林桥断层（F1）

走向北北东，倾向北西，倾角48～85°，具压扭性，由糜棱岩及角砾岩组成。位于广福奄溪沟底（麻林桥处），硅化断层角砾岩裂隙带有32℃的温泉水涌出，是一条地热显示明显的断裂带。DR01孔在37m处揭露该破碎带即发生涌水现象，孔口水温最高达36℃。

（2）F109断层

该断层与F1断层交于麻林桥附近，断层走向北东，倾向南东，倾角75～85°，为一正断层。

（3）F188断层

该断层走向北西，倾向北东，倾角60～70°，与F1和F109断层交于麻林桥温泉附近，并将F1和F109断层错断，为一张扭性平移断层。受该断裂影响，DR02孔上部岩芯均很破碎，抽水试验降落漏斗长轴沿北西向呈带状分布。≥20℃浅层地温异常长轴方向亦沿该断裂带展布。

（4）F113断层

该断层为一推测断裂，东西走向。断层破碎带为糜棱岩化细粒花岗岩，并有石英脉与伟晶岩脉穿插，因风化严重，断层产状与规模不清。

（5）F2断层

为物探推定。断层走向北东，倾向南东，产状较陡。被北西向F188断层截断，推测为与F109断层同期次形成的次级断层。

2 区域水文地质条件

区内地下水类型可分为富水性中等松散岩类孔隙水、含水贫乏花岗岩风化裂隙水、变质岩裂隙水及富水性中等——丰富的断裂构造水。前三类地下水因条件简单不详述，后者按其走向分为：

（1）北东向断裂构造裂隙水

主要由F109、F1及其次级断裂组成，断裂破碎及影响带宽100～150m。钻孔岩芯可见明显的地下水溶蚀现象，断层上、下盘花岗岩体节理裂隙发育，含、透水性好，地下水活动强烈。钻孔揭到构造裂隙带即发生涌水现象，水头高出地面0.3～2.0m，钻孔单位涌水量2.17～2.52L/s.m，平均2.37L/s.m。含丰富的构造裂隙水。

（2）北西向断裂构造裂隙水

主要由F188及其次级断裂组成，断裂破碎及影响带宽50～150m。断裂下盘含、透水性较好，钻孔单位涌水量0.17-0.32L/s.m，平均0.23L/s.m，含中等构造裂隙水。

3 地热地质条件及特征

3.1 地热地质条件

麻林橋地热异常区位于望湘岩体东部的花岗体内，有多条不同方向活动性断裂在温泉出露处及附近交汇，呈放射状分布，表明该处为一地应力集中区。F188、F1断裂在本区，既是控热构造又是导水构造，其上下盘花岗岩为隔水、保温层。断裂沟通深部，岩浆余热及岩体内放射性元素蜕变是其热源。

根据《GB/T11615-2010》附录A，本区热储埋藏于不太深的低温地热区，适宜采用钾、镁地热温标计算热储温度，求得的平均温度（t）为78.35℃。

采用无蒸汽损失SiO2地热温标法计算地热水形成时在水热（岩）交换区平均温度为132.24℃。对应地热水形成（循环）深度约2187m。

根据DR02钻孔岩芯分析，热储层岩石密度均值为2.58 g/cm3、热导率均值为1.89W/m·K、比热均值为0.67kJ/kg·K。

3.2 地热水流场及动态变化特征

3.2.1 地热水流场特征

据DR01、DR02多孔抽水试验观测资料，DR01、DR02、ZK1及ZK4孔均位于北西向F188断裂上，其中DR01、ZK1及ZK4孔位于北西向F188断裂与北东向F1、F109断裂交汇处附近（见图2），抽水降落漏斗长轴方向与断裂走向方向一致，表明断裂间的水力联系密切，地下水沿断裂构造带自北西及南西二个方向向麻林桥地热区径流、排泄，并与浅层地温异常分布区一致。

3.2.2 地热水动态特征

据ZK1孔一个水文年的观测资料，井口水温最高33℃，最低32℃，年变幅1℃，流量最大82.5m3/d（出现于1986年6月23日），最小流量62.41m3/d（出现于1987年2月24日），年变幅20.1m3/d，涌水量明显受季节控制，动态变化大约滞后2～3个月。

3.3 地温场特征

3.3.1 浅层地温平面分布特征

据工作区110余处民井及钻孔浅层地温测量的等值线图（图3），≥18℃浅层地温分布范围以北东向和北西向断裂交汇处为中心，顺地形沿麻林河向下游河谷扩散，≥20℃地温异常区范围主要沿北西向F188断层展布明显，分布范围以麻林桥温泉为中心，长轴呈北西—南东走向。

3.3.2 垂向地温场变化特征

据勘查区6个孔深大于300m钻孔测温资料区内平均地温梯度为5.26℃/hm，增温幅度大的区段主要为F1断层上盘。

3.4 地热流体化学特征

浅层地下水化学类型属HCO3-Ca型淡水。

地热水物理性质良好，水质无色透明，具硫化氢味。地热水化学类型为HCO3.SO4-Na型的低矿淡水。水中偏硅酸、H2S、氡的含量均达到医疗矿泉水标准。

据二十多年采样对比，热水中阴阳离子、微量元素等含量变化不大，化学类型基本稳定。

4 地热资源计算与评价

按照地热资源地质勘查规范（GB/T11615-2010）要求，结合区内地热地质条件和实际工作程度，采用热储法和钻孔抽水试验资料（解析法）对该区地热资源储量进行评价，并计算热储中的地热储量（J）、地热水储存量（m3）、可开采量（m3/d）和可利用的地热能（kW）。

4.1 主要计算参数

4.1.1 地热孔参数：详见表1。

4.1.2 热储几何参数

①热储水平面积A=1.62×106m2；

②热储垂向厚度M=200m。

4.1.3 热储物理性质

热储岩石的平均密度（ρr）为2580kg/m3、比热（Cr）为670 J/kg.℃、热导率（kr）为1.89W/m.℃、热储岩石空隙率φ=0.635%、热储温度tr为56.2℃、地热水密度ρw取985.2kg/m3、比热Cw取4180J/ kg.℃、井口地热水温度tw取35℃、当地平均气温t0取17.2℃。

4.2 地热储量计算结果见表2

地热储量计算结果见表2。

4.3 地热水可开采量计算评价

4.3.1 地热水可采资源量计算评价

利用DR01、DR02孔抽水，ZK1、ZK4孔为观测孔多次稳定流抽水试验和一次干擾抽水试验成果，采用水动力学法承压完整井公式计算的水文地质参数，求得的相关水量见表3、表4、表5。

4.3.2 可利用的热能量计算评价

根据地热资源地质勘查规范（GB/T11615-2010）给出的（公式）计算。计算结果见表6。

4.3.3 地热水资源可开采量

B级（探明的）可采水量16.87L/s（1458m3/d），可采热能量2.45×1013J /a；

B+C级（控制的）可采水量33.74L/s（2915m3/d），可采热能量4.89×1013J /a；

B+C+D级（推断的）可采水量47.02L/s（4063m3/d），可采热能量6.81×1013J /a。

参考文献

[1] 湖南省区域地质志[R].1988.湖南省地质矿产局.

[2] 1：20万浏阳幅区域地质调查报告[R].1978.湖南省地质局区测队.

[3] 湖南省长沙市地下热水资源普查阶段性工作成果总结[M].2011.湖南省地质矿产勘查开发局四○二队.

[4] 彭和求，贾宝华等.湘东北望湘岩体的热年代学与幕阜山隆升[J].地质科技情，2004，23（1）：11-15.