廣東省從化溫泉熱礦水水化學與同位素特征

  從化溫泉（又名流溪河溫泉，位于廣東省從化市東北溫泉鎮附近，距廣州75km，中心區坐標為23°39′N，113°38′E，海拔45m~52m。在明清兩代已被利用，以其水質好、水溫高和泉景奇特聞名于世。從化溫泉是一種含氡元素及多種元素的蘇打泉，水質晶瑩，水溫適宜，礦化度低無色無味，被譽為嶺南第一溫泉。自1931年由嶺南大學冼玉清的一篇介紹文章引起了世人關注，此后便開始了一定規模的開發利用。從化溫泉區原有天然泉眼 9處 ,總流量 19137L / s，水溫 40～63℃①，由于溫泉天然流量無法滿足用水需求，1961年開始在泉眼處圍泉成井，或在泉眼附近打井抽水，開采量逐年增加。到 1984年時,實際開采井有7眼，開采量達到1500m3/d，區內溫泉全部斷流①,溫泉區的天然泉眼已全部為鉆井取代。20世紀90年代中后期水位下降到地面以下16～2013m，水溫下降 216～13℃[1]。近幾年來由于熱水開采量有所減少，致使地下水位有所恢復。從化溫泉的形成與演變逐漸引起人們的關注，前人先后對從化溫泉熱水進行了勘察和評價，提出了合理開發利用與保護的建議。本文利用樣品測試資料，同時結合前人資料，分析從化溫泉熱水的水化學和同位素特征，以及近 30年來從化溫泉水質的變化，探討溫泉的補給來源、滯留時間、熱儲溫度等方面的問題。

 

  2.  從化地熱資源概述

 

  地熱是指地球內部所蘊藏的熱能，它來源于地球的熔融巖漿和放射性元素衰變時發出的熱量。地熱資源是在當前技術經濟條件和地質條件下，能夠從地殼內科學、合理地開發出來的巖石熱能量、地熱流體熱能量及其伴生的有用組分，它與太陽能、風能、生物能、海洋能等統稱為新能源，將太陽能、風能、潮汐能與地熱能加以比較，地熱能是新能源中最為現實的能源。地熱資源按賦存形式可分4種類型：一是熱水型，即地球淺處(地下100～4500m)所見到的熱水或水蒸汽；二是地壓地熱能，即在某些大型沉積盆地深處(3～6 km)存在著高溫、高壓流體，其中含有大量甲烷氣體；三是干熱巖地熱能，由于特殊地質構造條件造成高溫但少水甚至無水的干熱巖體；四是巖漿熱能，即儲存在高溫(7001 200℃)熔融巖漿體中的巨大熱能；根據地熱水的溫度地熱能可分為高溫型(>l50℃)、中溫型(90～150℃)和低溫型(<90℃)三大類，高溫地熱資源主要用于地熱發電，中、低溫地熱資源主要用于地熱直接利用。

 

  從化溫泉位于廣東省從化市東北，地處廣從斷裂帶北東段，泉點沿 NW及 NE向次級斷裂出露，熱水出露于燕山期花崗巖中。溫泉為中低溫、 偏堿性的低礦化水。熱水中的陽離子以K+、Na+、Ca2 +為主,陰離子以HCO-3為主,屬于HCO3-Na及HCO3 - Na·Ca水。熱水中偏硅酸、氟含量較高,同時含有鋰、鍶、鋇、硼酸等微量組分及放射性組分鐳、氡。由D和18O組分表明熱水起源于大氣降水。根據玉髓溫標計算的熱儲溫度為 82114～93152℃。擁有熱泉13個，溫泉地下熱水日自涌量達10000立方米，每年可供700萬人次享用。從化溫泉是含有氟離子和弱放射性氡以及鈉、鈣、鉀、鎂、二氧化硅等多種對人體有益元素的重碳酸鈉型熱泉，有重要的醫療價值，被譽為“嶺南第一泉”，是世界上名泉之一。是全世界除瑞士之外、僅有的一個含有氡元素的溫泉。 3.  地質背景  從化溫泉位于粵中坳陷帶恩平—新豐斷裂帶的中段，在NE向的廣(州)從(化)斷裂北東段上盤、佛崗復式巖體的南東邊緣③。如同廣東省東部 NE向的海豐—大埔斷裂和東江斷裂控制著溫泉的分布一樣，廣從斷裂對從化溫泉的出露起著重要的控制作用[2 ]。溫泉區位于流溪河中上游溫泉療養院一帶，面積約115km2。該區斷裂構造發育，可分為 EW向、NE向、NNW向及NW向四組斷裂。EW向斷裂形成最早，為一壓性斷裂，起到阻水作用；次為NE向斷裂，屬于廣從斷裂帶，規模較大、切割較深，起到溝通深部熱源的作用；之后生成的是NNW向、NW向斷裂，與 NE向斷裂交錯，沿斷裂附近裂隙發育，是地下熱礦水的富水地帶和熱異常區，多數溫泉沿 NW向斷裂出露.

 

  4.水文地質背景

 

  北東向的廣州—從化斷裂伴生的一系列北西向斷裂控制著本區溫泉的出露，屬于斷裂—深循環型地下熱水，溫泉大多位于流溪河河床及河漫灘上(圖2)。該區地下水類型主要有松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。大氣降雨是本區地下水的主要補給來源，地下水主要以泉、側向滲流的方式匯入河流排泄，井孔抽水也是一個重要的排泄方式.

 

  11第四系砂礫層; 21侏羅系中上統流紋斑巖; 31侏羅系下統砂礫巖; 41石炭系下統灰巖; 51泥盆系上統砂頁巖; 61燕山期霞石角閃石正長巖; 71燕山期第四期花崗巖; 81燕山期第三期黑云母花崗巖; 91斷裂; 101取樣點及編號

 

  5.  從化溫泉的開發歷史和現狀

 

  早在中國明朝時期，“百丈飛泉”列為從化縣八景之一。１９30年代，溫泉一度興起開發旅游熱潮。中華人民共和國建國后，溫泉有計劃地進行大規模的開發建設，特別是80年中華人民共和國代改革開放后的開發動作較大。從化溫泉早在明清時已列為游覽勝地。明崇禎七年（1634年）《從化縣志》中有“湯泉”和“百丈飛泉”的記載，并將“百丈飛泉”列為從化縣八泉之一。清朝從化知縣孫繩稱溫泉為“枕漱”佳境，適于隱居休養。明清時期，溫泉已聞名遐邇，外地名士常到溫泉游覽。民國期間，從民國21~25年（1933~1936年）在溫泉興起開發旅游熱，短短數年，建有各式別墅和房屋37棟。  中華人民共和國建國后，溫泉風景區從50年代起便有計劃地建設，廣東省干部療養院和廣東溫泉賓館都先后建了一批樓宇。地熱也隨之掀起開發大潮。

 

  從化溫泉區原有天然泉眼9處，流量19137L / s,水溫40～63℃① ,由于溫泉天然流量無法滿足用水需求，1961年開始在泉眼處圍泉成井，或在泉眼附近打井抽水，開采量逐年增加。到1984年時，實際開采井有7眼。

 

  6.  地熱資源的開發利用

 

  從化的地熱屬90°C以下的低溫地熱，由于其溫度適宜，清潔無污，富含多種對人體有益的礦物質而用途十分廣泛。從化的低溫地熱可以在一下方面進行開發：

 

  （1） 浴療保健  從化的地熱水屬于低溫熱礦水，富含鋰，氟、氡、偏硼酸、偏硅酸等多種礦物質，有一定的醫療、保健、養生的作用。經常用熱礦水進行洗浴，對高血壓、冠心病、心血管病、風濕病、皮膚病等有一定的療效。熱礦水入室，無疑會大大提高居民的生活質量。

 

  （2） 娛樂、旅游  依托溫泉浴療，可以開發旅游館、嬉水樂園、康樂中心、會議中心、療養中心溫泉飯店、溫泉度假村、高級賓館等一系列娛樂旅游項目。

 

  （3） 種植、養殖  可以依托地熱井，建造溫泉溫室，種植名優花卉，特種蔬菜（供給大的飯店、賓館、酒樓之需）等，也可以用來發展旅游農業。

 

  熱水養殖，可以大大縮短多種水生物的孵化期和生長周期。可以依托地熱資源發展高產魚類養殖業等養殖產業。

 

  （4） 余熱供暖  用于洗浴、娛樂等方面的地熱水在使用后，熱水溫度依然很高，仍含有大量的熱能，如果能有效地加以利用，就會帶來巨大的經濟效益和社會效益。

 

  為了充分利用資源，創造更多的價值，對地熱資源開發應做到一水多用、綜合利用。冬天，條件適合，可以先用熱水直接供暖，供暖后的誰用于洗浴保健，洗浴保健后的水經處理后用來進行種植、養殖或者余熱供暖。

 

  7.  結語

 

  從化溫泉位于廣從斷裂帶北東段,溫泉區內共發育EW向、NE向、NNW向及NW向4組斷裂。廣從斷裂對溫泉的形成有著重要的控制作用，而 NW向斷裂控制著溫泉區泉眼的具體出露位置，是分布和出露于燕山第三期、第四期和第五期花崗巖的溫泉,屬于斷裂-深循環型地下熱水。

 

  大氣降水滲入地下深處 ,在徑流過程中與圍巖反應 ,同時被深部熱源加熱 ,沿著斷裂破碎帶上升出露地表[5],上升過程中可能存在與淺部冷水的混合。因此從化溫泉的補給來源充分，熱水的徑流時間較短，深部溫度較高，只要鉆井熱水總開采量不大于天然溫泉的總流量，或者總開采量略大于溫泉流量，但采用采停交替的開采方式，使熱水得到恢復補充，可以實現其長期持續利用。從化溫泉氡含量較高 ,在修建洗浴設施時應注意通風條件。