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广东省从化温泉热矿水水化学与同位素特征

  从化温泉(又名流溪河温泉,位于广东省从化市东北温泉镇附近,距广州75km,中心区坐标为23°39′N,113°38′E,海拔45m~52m。在明清两代已被利用,以其水质好、水温高和泉景奇特闻名于世。从化温泉是一种含氡元素及多种元素的苏打泉,水质晶莹,水温适宜,矿化度低无色无味,被誉为岭南第一温泉。自1931年由岭南大学冼玉清的一篇介绍文章引起了世人关注,此后便开始了一定规模的开发利用从化温泉区原有天然泉眼 9处 ,总流量 19137L / s,水温 40~63℃①,由于温泉天然流量无法满足用水需求,1961年开始在泉眼处围泉成井,或在泉眼附近打井抽水,开采量逐年增加。到 1984年时,实际开采井有7眼,开采量达到1500m3/d,区内温泉全部断流①,温泉区的天然泉眼已全部为钻井取代。20世纪90年代中后期水位下降到地面以下16~2013m,水温下降 216~13℃[1]。近几年来由于热水开采量有所减少,致使地下水位有所恢复。从化温泉的形成与演变逐渐引起人们的关注,前人先后对从化温泉热水进行了勘察和评价,提出了合理开发利用与保护的建议。本文利用样品测试资料,同时结合前人资料,分析从化温泉热水的水化学和同位素特征,以及近 30年来从化温泉水质的变化,探讨温泉的补给来源、滞留时间、热储温度等方面的问题。
 
  2.  从化地热资源概述
 
  地热是指地球内部所蕴藏的热能,它来源于地球的熔融岩浆和放射性元素衰变时发出的热量。地热资源是在当前技术经济条件和地质条件下,能够从地壳内科学、合理地开发出来的岩石热能量、地热流体热能量及其伴生的有用组分,它与太阳能风能、生物能、海洋能等统称为新能源,将太阳能风能、潮汐能与地热能加以比较,地热能新能源中最为现实的能源地热资源按赋存形式可分4种类型:一是热水型,即地球浅处(地下100~4500m)所见到的热水或水蒸汽;二是地压地热能,即在某些大型沉积盆地深处(3~6 km)存在着高温、高压流体,其中含有大量甲烷气体;三是干热岩地热能,由于特殊地质构造条件造成高温但少水甚至无水的干热岩体;四是岩浆热能,即储存在高温(7001 200℃)熔融岩浆体中的巨大热能;根据地热水的温度地热能可分为高温型(>l50℃)、中温型(90~150℃)和低温型(<90℃)三大类,高温地热资源主要用于地热发电,中、低温地热资源主要用于地热直接利用
 
  从化温泉位于广东省从化市东北,地处广从断裂带北东段,泉点沿 NW及 NE向次级断裂出露,热水出露于燕山期花岗岩中。温泉为中低温、 偏碱性的低矿化水。热水中的阳离子以K+、Na+、Ca2 +为主,阴离子以HCO-3为主,属于HCO3-Na及HCO3 - Na·Ca水。热水中偏硅酸、氟含量较高,同时含有锂、锶、钡、硼酸等微量组分及放射性组分镭、氡。由D和18O组分表明热水起源于大气降水。根据玉髓温标计算的热储温度为 82114~93152℃。拥有热泉13个,温泉地下热水日自涌量达10000立方米,每年可供700万人次享用。从化温泉是含有氟离子和弱放射性氡以及钠、钙、钾、镁、二氧化硅等多种对人体有益元素的重碳酸钠型热泉,有重要的医疗价值,被誉为“岭南第一泉”,是世界上名泉之一。是全世界除瑞士之外、仅有的一个含有氡元素的温泉。 3.  地质背景  从化温泉位于粤中坳陷带恩平—新丰断裂带的中段,在NE向的广(州)从(化)断裂北东段上盘、佛岗复式岩体的南东边缘③。如同广东省东部 NE向的海丰—大埔断裂和东江断裂控制着温泉的分布一样,广从断裂对从化温泉的出露起着重要的控制作用[2 ]。温泉区位于流溪河中上游温泉疗养院一带,面积约115km2。该区断裂构造发育,可分为 EW向、NE向、NNW向及NW向四组断裂。EW向断裂形成最早,为一压性断裂,起到阻水作用;次为NE向断裂,属于广从断裂带,规模较大、切割较深,起到沟通深部热源的作用;之后生成的是NNW向、NW向断裂,与 NE向断裂交错,沿断裂附近裂隙发育,是地下热矿水的富水地带和热异常区,多数温泉沿 NW向断裂出露.
 
  4.水文地质背景
 
  北东向的广州—从化断裂伴生的一系列北西向断裂控制着本区温泉的出露,属于断裂—深循环型地下热水,温泉大多位于流溪河河床及河漫滩上(图2)。该区地下水类型主要有松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。大气降雨是本区地下水的主要补给来源,地下水主要以泉、侧向渗流的方式汇入河流排泄,井孔抽水也是一个重要的排泄方式.
 
  11第四系砂砾层; 21侏罗系中上统流纹斑岩; 31侏罗系下统砂砾岩; 41石炭系下统灰岩; 51泥盆系上统砂页岩; 61燕山期霞石角闪石正长岩; 71燕山期第四期花岗岩; 81燕山期第三期黑云母花岗岩; 91断裂; 101取样点及编号
 
  5.  从化温泉的开发历史和现状
 
  早在中国明朝时期,“百丈飞泉”列为从化县八景之一。1930年代,温泉一度兴起开发旅游热潮。中华人民共和国建国后,温泉有计划地进行大规模的开发建设,特别是80年中华人民共和国代改革开放后的开发动作较大。从化温泉早在明清时已列为游览胜地。明崇祯七年(1634年)《从化县志》中有“汤泉”和“百丈飞泉”的记载,并将“百丈飞泉”列为从化县八泉之一。清朝从化知县孙绳称温泉为“枕漱”佳境,适于隐居休养。明清时期,温泉已闻名遐迩,外地名士常到温泉游览。民国期间,从民国21~25年(1933~1936年)在温泉兴起开发旅游热,短短数年,建有各式别墅和房屋37栋。  中华人民共和国建国后,温泉风景区从50年代起便有计划地建设,广东省干部疗养院和广东温泉宾馆都先后建了一批楼宇。地热也随之掀起开发大潮。
 
  从化温泉区原有天然泉眼9处,流量19137L / s,水温40~63℃① ,由于温泉天然流量无法满足用水需求,1961年开始在泉眼处围泉成井,或在泉眼附近打井抽水,开采量逐年增加。到1984年时,实际开采井有7眼。
 
  6.  地热资源开发利用
 
  从化的地热属90°C以下的低温地热,由于其温度适宜,清洁无污,富含多种对人体有益的矿物质而用途十分广泛。从化的低温地热可以在一下方面进行开发:
 
  (1) 浴疗保健  从化的地热水属于低温热矿水,富含锂,氟、氡、偏硼酸、偏硅酸等多种矿物质,有一定的医疗、保健、养生的作用。经常用热矿水进行洗浴,对高血压、冠心病、心血管病、风湿病、皮肤病等有一定的疗效。热矿水入室,无疑会大大提高居民的生活质量。
 
  (2) 娱乐、旅游  依托温泉浴疗,可以开发旅游馆、嬉水乐园、康乐中心、会议中心、疗养中心温泉饭店、温泉度假村、高级宾馆等一系列娱乐旅游项目。
 
  (3) 种植养殖  可以依托地热井,建造温泉温室种植名优花卉,特种蔬菜(供给大的饭店、宾馆、酒楼之需)等,也可以用来发展旅游农业
 
  热水养殖,可以大大缩短多种水生物的孵化期和生长周期。可以依托地热资源发展高产鱼类养殖业等养殖产业。
 
  (4) 余热供暖  用于洗浴、娱乐等方面的地热水在使用后,热水温度依然很高,仍含有大量的热能,如果能有效地加以利用,就会带来巨大的经济效益和社会效益。
 
  为了充分利用资源,创造更多的价值,对地热资源开发应做到一水多用、综合利用。冬天,条件适合,可以先用热水直接供暖供暖后的谁用于洗浴保健,洗浴保健后的水经处理后用来进行种植、养殖或者余热供暖
 
  7.  结语
 
  从化温泉位于广从断裂带北东段,温泉区内共发育EW向、NE向、NNW向及NW向4组断裂。广从断裂对温泉的形成有着重要的控制作用,而 NW向断裂控制着温泉区泉眼的具体出露位置,是分布和出露于燕山第三期、第四期和第五期花岗岩的温泉,属于断裂-深循环型地下热水
 
  大气降水渗入地下深处 ,在径流过程中与围岩反应 ,同时被深部热源加热 ,沿着断裂破碎带上升出露地表[5],上升过程中可能存在与浅部冷水的混合。因此从化温泉的补给来源充分,热水的径流时间较短,深部温度较高,只要钻井热水总开采量不大于天然温泉的总流量,或者总开采量略大于温泉流量,但采用采停交替的开采方式,使热水得到恢复补充,可以实现其长期持续利用。从化温泉氡含量较高 ,在修建洗浴设施时应注意通风条件。