黔東南州北西部溫泉地?zé)崴瘜W(xué)及同位素特征研究

高福興

摘要：對(duì)黔東南州北西部出露的12處溫泉的水化學(xué)特征、同位素特征進(jìn)行了分析，得出黔東南州北西部溫泉水的來主要為大氣降水補(bǔ)給、年齡以現(xiàn)代水為主。黔東南州北西部溫泉水與圍巖礦物未達(dá)到完全平衡，不適宜用Na、K、Mg地?zé)釡貥?biāo)，玉髓的地?zé)釡貥?biāo)顯示黔東南州北西部溫泉熱儲(chǔ)溫度在42.3℃～75.6℃。對(duì)下一步黔東南州北西部的溫泉地?zé)峥辈?、開發(fā)利用具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：溫泉；水化學(xué)特征；同位素；溫標(biāo)；黔東南州

1.前言

黔東南州北西部地區(qū)是貴州省省溫出露較為密集的地區(qū)，目前已發(fā)現(xiàn)的自然出露溫泉有4處，著名的有劍河溫泉。溫泉地水已在洗浴、水療、供暖、淡水養(yǎng)殖、旅游業(yè)等方面得到廣泛的開發(fā)利用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著黔東南州經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的提高，溫泉地?zé)崴_發(fā)利用的規(guī)模日益加大，盲目擴(kuò)大溫泉地?zé)崴拈_采所產(chǎn)生的問題也隨之而來。

2.地?zé)岬刭|(zhì)條件及地?zé)豳Y源分布特征

2.1地層與構(gòu)造

研究區(qū)大地構(gòu)造位置分屬華南褶皺帶及揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)黔北臺(tái)隆遵義斷拱的貴陽復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)，主要經(jīng)歷了雪峰期、加里東期、燕山期及喜山期，形成了一系列褶皺及斷裂。研究區(qū)東南部雷山、劍河及臺(tái)江等地區(qū)的大地構(gòu)造上屬華南褶皺帶。其構(gòu)造主要以北東向一北北東向?yàn)橹?，主要褶皺有：崇梭溪背斜、白枝山背斜、雷公坪向斜、三穗向斜等；主要斷裂有：革東斷層、施洞口斷層等。區(qū)內(nèi)鎮(zhèn)遠(yuǎn)一施秉帶，有兩條平行延伸的東西向斷層，北面為蕉溪斷層，南面為震源斷層，兩側(cè)伴隨若干次級(jí)同向斷層，亦全稱為鎮(zhèn)遠(yuǎn)東西向斷裂帶。研究區(qū)地層除侏羅系、三疊系外，從青白口系至第四系均有出露，以青白口系和寒武系分布最為廣泛。

2.2地?zé)岙惓５牡厍蚧瘜W(xué)特征

通過本次研究區(qū)內(nèi)的RaA剖面測(cè)量成果顯示：一般情況下，研究區(qū)內(nèi)RaA射線脈沖背景值一般為10個(gè)～20個(gè)/5分鐘，在挽近期活動(dòng)斷層破碎帶附近，曲線呈高值突變，其5分鐘的異常值可達(dá)30個(gè)～40個(gè)，高于背景值2倍～3倍以上，說明勘研究區(qū)內(nèi)的挽近期活動(dòng)斷裂是氡氣遷移、賦存的最有利的地質(zhì)條件，有利于地?zé)崴男纬伞⑦w移、賦存。

2.3地溫場(chǎng)分布特征

研究區(qū)總體地?zé)嵩鰷芈市∮?.0℃/100m～2.0℃/100m，地?zé)嵩鰷芈士傮w偏低，在平面上由南東向北西整體呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，有西向東呈近似等值區(qū)分布，其中劍河、雷山呈現(xiàn)突變趨勢(shì)。再垂向上，通過對(duì)區(qū)內(nèi)的8個(gè)地?zé)峋木疁販y(cè)試，一定深度下遇斷裂構(gòu)造帶，其地溫變幅、地?zé)嵩鰷芈势?，上盤地?zé)嵩鰷芈蚀笥谙卤P地?zé)嵩鰷芈?，區(qū)內(nèi)熱源主要是由于深大斷裂構(gòu)造帶溝通地幔的熱源，與挽近期活動(dòng)斷裂及深大斷裂構(gòu)造帶密不可分。

綜上，區(qū)內(nèi)地溫增溫率總體偏低，但在挽近期活動(dòng)斷裂帶及與之相關(guān)的分支斷裂帶會(huì)出現(xiàn)地溫“異?！?，即增溫率高值區(qū)。

2.4地?zé)豳Y源分布特征

研究區(qū)內(nèi)地?zé)岙惓｜c(diǎn)共12處，其中天然溫泉點(diǎn)4處，人工揭露地?zé)峋?處。

根據(jù)研究區(qū)地?zé)岙惓？臻g分布、所處地質(zhì)構(gòu)造部位等來看，其地?zé)豳Y源分別主要有以下規(guī)律：（1）區(qū)內(nèi)的地?zé)豳Y源出露點(diǎn)均分布于東西向、北北東向斷裂及次生斷裂帶上，說明區(qū)內(nèi)的斷裂帶及次生斷裂對(duì)地?zé)崴男纬杉斑w移起主要作用。（2）區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源出露點(diǎn)分布的斷裂帶大都為第三紀(jì)以來的斷裂，主要表現(xiàn)在切割了區(qū)內(nèi)的第三系，說明新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是控制地?zé)崴纬傻牧硪粋€(gè)重要因素。

綜上，研究區(qū)內(nèi)地地?zé)豳Y源出露點(diǎn)與區(qū)內(nèi)挽近期的斷裂帶及次生斷裂關(guān)系密切，是控制地?zé)崴纬傻闹饕蛩亍?/p>

3.地?zé)釡厝乃瘜W(xué)特征

3.1礦化度及pH值特征

對(duì)區(qū)內(nèi)測(cè)定的8個(gè)地下熱礦水點(diǎn)中，pH6～7的0個(gè)，pH7～8的4個(gè)，占總數(shù)的50%；pH8～9的4個(gè)，占總數(shù)的50%。說明區(qū)內(nèi)的地下熱水主要為中偏弱堿性。礦化度一般都很低，均小于1g/L，屬淡水。

3.2主要離子特征分析

根據(jù)區(qū)內(nèi)地?zé)崴治鰷y(cè)試表明：區(qū)內(nèi)地?zé)崴饕M分中陽離子為K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、主要陰離子為Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^-，少數(shù)有碳酸根離子、氟離子。

3.3地?zé)崃黧w的化學(xué)類型

區(qū)內(nèi)的地?zé)崃黧w化學(xué)類型與其出露的地層有直接關(guān)系，通過取樣分析，有如下特征：（1）寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群一下統(tǒng)清虛洞組熱儲(chǔ)含水層的地?zé)崴瘜W(xué)類型為HCO₃-Ca²⁺型，在凱里大中出露的地?zé)崴渌瘜W(xué)類型為HCO₃-Ca²⁺、Mg²⁺型，可能是區(qū)內(nèi)的二疊系中統(tǒng)棲霞一茅口組熱儲(chǔ)含水層對(duì)其共同補(bǔ)給的原因造成。（2）板溪群清水江組變質(zhì)巖地層地下熱水化學(xué)類型為HC03-Na型。

3.4有益元素特征分析

寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群一下統(tǒng)清虛洞組熱儲(chǔ)含水層地下熱水有益組分包括二氧化碳、鍶、鐵、鋇、偏硅酸，其中二氧化碳濃度為31.09mg/L、鍶濃度為1.04mg/L～3.3mg/L、鐵濃度為0.166mg/L、鋇濃度為0.05mg/L、偏硅酸濃度為23.97mg/L～38.09mg/L。其中偏硅酸含量達(dá)到“醫(yī)療熱礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”，具有良好的醫(yī)療價(jià)值。

板溪群清水江組變質(zhì)巖地層地下熱水有益組分包括二氧化碳、鍶、鐵、鋇、偏硅酸、鋰，其中二氧化碳濃度為1.94mg/L、鍶濃度為0.64mg，L、鐵濃度為0.4mg/L、鋇濃度為0.14mg/L、偏硅酸濃度為39.36mg/L、鋰濃度為1mg/L。其中偏硅酸、鋰含量達(dá)到“醫(yī)療熱礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”，具有良好的醫(yī)療價(jià)值。

4.地下熱水的同位素地球化學(xué)特征

4.1地?zé)崴a(bǔ)給來源

利用δD-δ¹⁸O關(guān)系曲線可判斷地下水的補(bǔ)給來源，根據(jù)水樣檢測(cè)結(jié)果繪制δD-δ¹⁸O散點(diǎn)圖，從圖1可以看出，δD-δ¹⁸O點(diǎn)均落在大氣降水線附近，說明地?zé)崴饕獮榇髿饨邓霛B補(bǔ)給。圖1中數(shù)據(jù)點(diǎn)分布還為認(rèn)識(shí)地?zé)崽镱愋吞峁┝俗C據(jù)。一般來說，高溫地?zé)崴貛?huì)表現(xiàn)出顯著的氧漂移。黔東南州北西部溫泉熱水并沒有表現(xiàn)出顯著的氧同位素單向富集（氧漂移），證明了該區(qū)地?zé)崽飳儆谥械蜏仡愋汀?/p>

4.2同位素估算古水、現(xiàn)代水的混合比例

對(duì)地下水氚含量的研究，有助于地下水補(bǔ)給時(shí)期的判斷，并推算地?zé)岬V水1953年以前的水與近代水（1953年后）的混合比例。根據(jù)附近河水的氚含量和有關(guān)熱礦水的氚含量，其熱礦水中1953年以前的水和現(xiàn)代水的混合比例可按下式作粗略估算。

α=[（T3—T2）/（T1-T2）]×100%

式中：α為近代水在熱水中的比例；T1、T2、T3分別為近代水、古水和熱礦水中的氚含量；根據(jù)毛健全等對(duì)貴州省溫泉中氚含量的初步研究，貴州省溫泉附近水樣氚含量T1平均值30Tu，地下熱水本來無氚，T2取值1Tu。區(qū)內(nèi)的地?zé)崴?953年以后大氣降水的影響是很小的。

5.熱儲(chǔ)溫度的估算

該次工作選用無蒸汽損失的玉髓作為地化溫標(biāo)，對(duì)黔東南州北西部溫泉熱儲(chǔ)溫度分別進(jìn)行計(jì)算，黔東南州北西部溫泉熱儲(chǔ)溫度在42.3℃～75.6℃，相差33.3℃。大部分溫泉的熱儲(chǔ)溫度都在地球化學(xué)溫標(biāo)方法被廣泛地運(yùn)用于地?zé)崴疅醿?chǔ)溫度估算，但是在運(yùn)用過程中時(shí)常會(huì)產(chǎn)生偏差，其根本原因是用溫標(biāo)估算水樣熱儲(chǔ)溫度時(shí)，不滿足礦物（或巖石）—水溶液間的相平衡條件。

6.結(jié)語

黔東南州北西部地區(qū)是貴州省天然溫泉分布較密集的地區(qū)，溫泉水溫22℃～48℃，均出露于2組斷裂交會(huì)處或不同巖體接觸帶。溫泉熱水來源以大氣降水溶濾補(bǔ)給為主。熱水年齡多小T40a，小部分溫泉年齡大于40a。研究區(qū)溫泉屬于中低溫地?zé)崽镱愋?，熱?chǔ)溫度在43.3℃～75.6℃。