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天津地区地热水水文地球化学特征 天津拥有丰富的地热资源。地热资源通常用于城市居民的冬季供暖、生活用水、温泉清洁、水产养殖、工业使用等用途，极大地改善了天津的城市环境和生活条件。蓟县系雾迷山组热储层是天津地区主要的开采热储层之一,合理开采对天津地区地热资源的可持续发展至关重要,因此,对钻探该热储层类型的地热井的地质与地热流体水文地球化学特征的研究,对于指导可持续利用具有重要意义。 1 热对井的控制和引导作用 区域上大的构造主要有2组:北北东向褶皱断裂带和北西西向断裂带,地热异常区的形成明显受活动性断裂的控制,基底凸起对地热异常也有很大影响。 SR28、SR29地热对井位于天津市东丽区东丽湖温泉旅游度假区内,井位坐标分别为SR28:x=20 542 092,y=4 339 340;SR29:x=20 542 470;y=4 340 215。对井在地质构造上处于沧县隆起之大小东庄凸起的西缘,沧东断裂带附近,山岭子地热异常区中心(图1)。该地热对井地热流体的存储和运移明显受到沧东断裂带的影响和控制。赵苏民等认为:沧东断裂在上地壳浅部能将下部热储层高位热能以热对流形式传递到浅部,影响范围随远离断裂带而减弱,整体上断裂带及两盘岩体具有广泛的从北东向南西的较强导水能力,但在局部有一定的差异性。另外,地热对井所处的山岭子地热田为地 热水的有效来源。该地热田位于沧县隆起北端的大小东庄凸起之上,是以元古界地层为核心的短轴半背斜。地热田主要由中元古界碳酸盐岩形成的岩溶—裂隙型热储和新近系碎屑岩形成的孔隙—裂隙型热储组成,第四系形成地热田的盖层。 2 中、上元古界 天津地区绝大部分被第四系覆盖,基岩露头仅出现在蓟县北部。在广大覆盖区内,第四系之下存在中、上元古界,古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系,中生界三叠系、侏罗系、白垩系和新生界新近 系。SR28、SR29地热对井所处区域属于新生代冲积平原,钻遇的地层深度及岩性描述见表1 。 3 井底层裂隙厚度 中元古界蓟县系雾迷山组热储层是天津地区主要的开采热储层之一,其地热水赋存条件好,水温高,单井出水量大,水质好,回灌效果佳,SR28、SR29地热对井采用此热流体储集层作为开采和回灌目的层。根据测井解释成果图,SR28井目的层揭露厚度508.99 m,一、二类有效取水层裂隙厚度分别为32.1 m和26.6 m,孔隙度为2.52%~8.65%,渗透率为(0.1~3.71)×10-3μm2,泥质含量为4.01%~8.68%;SR29井目的层揭露厚度为534.01 m,一、二类有效取水层裂隙厚度分别为14.65 m和36.72 m,孔隙度为4.46%~19.05%,渗透率为(0.86~101.98)×10-3μm2,泥质含量为4.93%~9.65%。通过抽水试验测得:SR28井出水温度为102 ℃,出水量为132.99 m3/h;SR29井出水温度为98.5 ℃,出水水量为126.04 m3/h。通过水质化学全分析,测得地热水中各元素组分含量见表2。 3.1 主要的离子函数 3.1.1 热井na+与k+摩尔浓度配比 阳离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+与阴离子Cl-、SO2-42?4、HCO-3是SR28、SR29地热井的主元素。其中Na+与K+是天津地热流体中最主要的阳离子,但是K+的含量远远小于Na+,这是因为K+在地壳中为营养元素容易被植物吸收,另外K+为成矿元素,尤其在较高的温压条件下大量参与并形成不溶于水的次生矿物,如水云母、蒙脱石、绢云母等,SR28、 SR29地热井Na+与K+摩尔浓度百分比之和均占到整个阳离子的89%。Ca2+、Mg2+碱土金属主要来源于碳酸盐的溶解与迁移,在地下水中,一般Ca2+比Mg2+含量要高,因为Mg2+容易参与次生矿物的形成,SR28、SR29地热井Ca2+约是Mg2+的3倍之多。Cl-主要来源于地下水流经含氯岩盐矿床或岩石中的岩盐(NaCl、MgCl、CaCl等)而聚集的,Cl-不容易被地层所吸附而大量存在于地下水溶液中,SR28、SR29地热井也显示了这一地下水特征,Cl-的摩尔浓度百分比均占到整个阴离子的近50%。SO2-42?4一般认为是地下水流经含石膏矿物的岩石时将岩石中的石膏等硫酸盐溶滤形成的,另外硫化物矿床氧化带氧化产物的溶解也是地下水中SO2-42?4来源之一,SO2-42?4也是地热温泉水中的主要阴离子。在地下水中,当pH值在5~8时,碳主要以HCO-3型式出现,SR28、SR29这两口井的地热水pH值分别为7.96和7.82,HCO-3主要来源于碳酸盐岩的溶解,碳酸盐岩在本区域内广泛存在,如奥陶系和寒武系的灰岩、青白口系的泥灰岩、蓟县系雾迷山组的白云岩,都是HCO-3的有效来源。 3.1.2 地下水渗流对抗高、废水污染的成分 Mn与Fe在内生条