咸寧地?zé)岬刭|(zhì)野外實(shí)習(xí)指導(dǎo)書

1、武漢大學(xué)地球物理專業(yè)本科生地?zé)岬刭|(zhì)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院張雙喜、張晨編4年一. 咸寧地?zé)岬刭|(zhì)野外實(shí)習(xí)要求通過(guò)野外實(shí)習(xí)了解咸寧地?zé)釁^(qū)的地質(zhì)背景、咸寧地?zé)釁^(qū)的地?zé)岵亟Y(jié)構(gòu)；參觀太乙洞的Karst地貌及地質(zhì)結(jié)構(gòu)；體會(huì)咸寧地?zé)豳Y源的利用狀況；對(duì)環(huán)境保護(hù)與資源開發(fā)利用的平衡提出獨(dú)立的見解；編寫實(shí)習(xí)報(bào)告。在此基礎(chǔ)上，認(rèn)知我國(guó)地?zé)岵仡愋?、地?zé)岵乜碧降囊?guī)范。本實(shí)習(xí)指導(dǎo)書主要由參考文獻(xiàn)改編而成，僅供學(xué)生地?zé)釋W(xué)課間野外實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)參考。要求：認(rèn)知地?zé)岵?；特寫局部?gòu)造；特寫地?zé)岬木植坷?；必須個(gè)人獨(dú)立完成實(shí)習(xí)報(bào)告，重復(fù)內(nèi)容太多將視為抄襲。野外實(shí)習(xí)方式：分組考察局部構(gòu)造和地?zé)岬木植坷?；集體活動(dòng)：參觀太乙洞；注意：安全

2、第一。二. 咸寧地?zé)岬刭|(zhì)背景1-22.1湖北省區(qū)域地質(zhì)背景2007年，湖北省境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的地?zé)狳c(diǎn)有67處。其中,溫泉58處, 其余皆為鉆孔或礦坑揭露發(fā)現(xiàn)的。水溫高于90 的中溫地?zé)嵊?處,高于80 的低溫地?zé)豳Y源中的熱水有1處, 皆為鉆孔揭露溫度, 主要分布于江漢盆地的江陵、潛江和鄂東北的羅田; 6080 的熱水有6處, 主要分布在該省東部的英山、羅田、應(yīng)城及京山等地; 水溫4060 的地下熱水屬低溫地?zé)豳Y源中的溫?zé)崴? 溫?zé)崴?7處, 主要分布于該省東部地區(qū), 其次是鄂西南地區(qū); 水溫2540 的溫水有41 處, 主要分布于大洪山、鄂西及鄂東南等地。詳見湖北省地?zé)岱植寂c構(gòu)造體系關(guān)系圖。根據(jù)地?zé)?/p>

3、形成的地質(zhì)構(gòu)造條件和賦存特征, 可將其劃分為兩種基本成因類型, 即斷裂深循環(huán)型地?zé)岷统两蹬璧芈癫卦鰷匦偷責(zé)?。咸寧溫泉地處江漢盆地邊緣，為沉降盆地埋藏增溫型地?zé)岵亍：笔^(qū)域經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng), 其中前震旦紀(jì)的晉寧運(yùn)動(dòng)和中生代的燕山運(yùn)動(dòng)最為顯著, 它奠定了省內(nèi)新老構(gòu)造的基本輪廓, 根據(jù)地質(zhì)力學(xué)的觀點(diǎn)可劃分為若干個(gè)不同的構(gòu)造體系。其中北西向構(gòu)造體系、淮陽(yáng)山字型構(gòu)造體系的弧頂和前弧西翼、東西向構(gòu)造體系和新華夏構(gòu)造體系為省內(nèi)最基本的構(gòu)造骨架。而江漢盆地和南襄盆地屬新華夏第二沉降帶的一部分, 盆地周邊與隆起帶多呈斷階相接。江漢盆地是在白堊紀(jì)初期下陷形成的內(nèi)陸鹽湖沉積盆地, 控制了白堊系第四系的沉積, 盆

4、地內(nèi)中新生代碎屑巖堆積厚度8001000m 。由于多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的復(fù)合, 盆地內(nèi)形成了五凹、五隆、一塹的構(gòu)造格局, 存在大小斷層800多條, 其中一級(jí)斷層6條, 二級(jí)斷層30條。一級(jí)斷層具有延伸遠(yuǎn)、斷距大和長(zhǎng)期活動(dòng)的特點(diǎn)。另外在盆地形成和沉積時(shí)期, 有過(guò)多次巖漿活動(dòng), 白堊系下第三系地層中普遍有玄武巖分布。這些斷層和巖漿活動(dòng)對(duì)地溫場(chǎng)的變化和地下熱水的生存起著控制作用。湖北省省內(nèi)地殼厚度變化在2845km 之間, 總的變化趨勢(shì)是東部薄、西部厚。這一規(guī)律恰恰與地?zé)岱植紶顟B(tài)相吻合。地?zé)狳c(diǎn)在數(shù)量上東部多于西部且東部水溫高, 西部低, 東部地?zé)狳c(diǎn)占總數(shù)的69% , 西部?jī)H占31%，而60 以上的熱水全部分

5、布在東部的英山、羅田、應(yīng)城及京山等地,40 以上的溫?zé)崴ń吓璧刂械臒猁u水和靠近中部的松滋卸甲坪兩個(gè)溫泉外, 其余也全部分布在東部。這種現(xiàn)象的解釋是: 地殼較薄的部位, 有利于深部熱流向地表傳遞。咸寧市處于淮陽(yáng)山字型弧頂西側(cè)北西西向構(gòu)造帶與東西向構(gòu)造帶以及新華夏北北東向構(gòu)造的復(fù)合、聯(lián)合部位, 出露溫泉11處, 最高溫度60。咸寧市溫泉鎮(zhèn)地?zé)豳Y源豐富。隨著地?zé)豳Y源作為綠色能源被廣泛利用,日益受到重視。21世紀(jì)初期，湖北省咸寧市溫泉地?zé)崽锏責(zé)豳Y源進(jìn)入詳查工作,對(duì)潛山帶構(gòu)造形跡的性質(zhì)、規(guī)模及其與地?zé)崃黧w的分布、徑流及排泄的關(guān)系,計(jì)算評(píng)價(jià)可開采量為13320m3/d, 最高水溫達(dá)55。2.區(qū)域地

6、質(zhì)環(huán)境條件1) 氣象水文咸寧市城區(qū)屬亞熱帶濕潤(rùn)性氣候類型,四季分明,雨量充沛,多年平均降雨量1550mm,最大降雨量1992mm (1980年) ,降水量多集中在5月7月份,占全年降水量的44% ,多年平均氣溫15.7,最高氣溫40,最低氣溫零下9。咸寧市城區(qū)主要河流為淦河,自南向北貫穿城區(qū),最后匯入斧頭湖,年均水位20.9m (黃海高),最低水位20.26m。圖湖北省地下熱水分布與構(gòu)造體系(2,2007)2) 地形地貌咸寧市位于幕阜山脈北緣丘陵地帶與江漢平原南緣相接,總體地勢(shì)為南高北低。在汀泗橋吳家灣馬橋曾家鋪線以南為低緩的丘陵地形,在市區(qū)東南方大磨山一帶最高,高程為300-500m,上述地

7、區(qū)以北逐漸過(guò)渡為平原。地?zé)崽锓植挤秶鷥?nèi)地貌單元主要類型為丘陵和平原,其中潛山帶為奧陶系碳酸鹽巖組構(gòu)造溶蝕丘陵;王山寨、溫泉經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、紅光中學(xué)一帶,則由志留系碎屑巖組構(gòu)成剝蝕構(gòu)造丘陵;其余地方為平原地貌,在淦河及其支流兩岸則分布一級(jí)、三級(jí)階地。3) 地層巖性地?zé)崽锓秶鷥?nèi)分布的主要地層有第四系全新統(tǒng)、志留系和奧陶系地層。全新統(tǒng)地層主要有沖積層(Q4al) 和坡洪積層(Q4dl-p1) 。志留系地層主要為下統(tǒng)高家邊組,主要見于橋頭呂、休干所、溫泉鎮(zhèn)、余家灣、紅光中學(xué)等地,呈條帶狀分布。上部為灰黃色泥質(zhì)粉砂巖夾粉砂質(zhì)頁(yè)巖,中部為黃色頁(yè)巖、中厚層狀,局部為薄層狀石英砂巖,因斷裂切錯(cuò)而缺失下部地層。

8、奧陶系地層上中下統(tǒng)均有分布,巖性主要為隱晶質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r泥質(zhì)瘤狀灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r、含炭質(zhì)灰?guī)r,表層硅化現(xiàn)象強(qiáng)烈。4) 地質(zhì)構(gòu)造咸寧市地質(zhì)構(gòu)造位于為揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)梁子湖坳陷與咸寧臺(tái)褶束的交接部位,從屬于大幕山復(fù)式背斜北翼的次級(jí)構(gòu)造高橋向斜、孫鑒鋪倒轉(zhuǎn)背斜、賈家山倒轉(zhuǎn)向斜的西延部分,由一系列的緊密褶皺組成區(qū)內(nèi)的基本構(gòu)造骨架。新華夏晚期構(gòu)造體系在潛山帶表現(xiàn)強(qiáng)烈,其中大義山式斷裂有明顯的反映。這些不同的構(gòu)造體系互相干擾、復(fù)合,不僅控制了區(qū)內(nèi)的巖性組合、地貌、巖溶發(fā)育,而且也嚴(yán)格控制了地下水的分布及其補(bǔ)給、徑流和排泄。潛山背斜是地?zé)崽锏闹饕獦?gòu)造骨架,其特點(diǎn)是呈梳狀,且向南東倒轉(zhuǎn),區(qū)內(nèi)溫泉斷裂規(guī)模最大,且是經(jīng)過(guò)多

9、次構(gòu)造變動(dòng)的復(fù)合性斷裂,先期為縱張斷裂且以垂直運(yùn)動(dòng)為主,后期表現(xiàn)為逆向復(fù)合,并受逆時(shí)針的應(yīng)力作用而顯壓扭性特征,是深切割斷裂,也是控制區(qū)內(nèi)地?zé)崃黧w分布的主要斷裂。2.溫泉地?zé)崽锏責(zé)岬刭|(zhì)條件1) 熱儲(chǔ)蓋層在潛山背斜東側(cè)至大磨山背斜北西翼之間的地層為志留系地層,巖性為泥質(zhì)粉砂巖、頁(yè)巖、粉細(xì)砂巖等巖石組成,總厚度約1762-2856m,平均厚度為2264m。由于巖石中泥質(zhì)成分含量較高透水和儲(chǔ)水性能差,在局部地段發(fā)育的斷裂和裂隙均被泥質(zhì)充填,因此巖石的熱傳遞性能較差。在大磨山與潛山之間形成“U”形箱狀構(gòu)造上部形成天然的蓋層,阻止了熱量的散失,對(duì)下伏熱流場(chǎng)的熱源起到了保溫作用,是地?zé)釁^(qū)的熱儲(chǔ)蓋層。2)

10、控?zé)帷?dǎo)熱構(gòu)造在區(qū)內(nèi),溫泉斷裂是具有代表性的主干斷裂,它的切割深度和規(guī)模也是最大的,在潛山南東一帶,他控制了志留系地層與奧陶系地層的接觸邊界,在碳酸鹽巖中徑流的地?zé)崃黧w,至溫泉斷裂附近時(shí)徑流受阻,為區(qū)內(nèi)的控?zé)釘嗔?。另外在月亮灣一?北西西向發(fā)育的張性斷裂為導(dǎo)熱導(dǎo)水?dāng)嗔选?) 熱儲(chǔ)根據(jù)鉆探所獲得的資料分析,地?zé)崃黧w的補(bǔ)給、運(yùn)移和儲(chǔ)存都是在碳酸鹽巖地層中進(jìn)行的,并且在巖溶發(fā)育的碳酸鹽巖地層中獲得了較豐富的地?zé)崃黧w,因此在硅化巖石和志留系地層之下的角礫狀灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r、龜裂紋灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r,巖石裂隙巖溶發(fā)育,局部地段是地?zé)崃黧w的主要儲(chǔ)存場(chǎng)所,是熱儲(chǔ)巖層。4) 地?zé)崽锏男纬筛鶕?jù)同位素資

11、料分析,本區(qū)內(nèi)地?zé)崃黧w的主要來(lái)源為大氣降水,且為高山降水補(bǔ)給,溫泉地?zé)崽锏难a(bǔ)給高程效應(yīng)應(yīng)該在500m左右,并且經(jīng)歷了50年以上的徑流時(shí)間后才進(jìn)入地?zé)釁^(qū)。在大磨山背斜的北西翼出露的震旦、寒武、奧陶系地層,主要由灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r或灰質(zhì)白云巖、白云巖等碳酸鹽巖組成,巖石裸露,地表巖溶發(fā)育,利于地表降水的入滲補(bǔ)給,并且受構(gòu)造的控制,與地?zé)釁^(qū)的巖溶系統(tǒng)具有水力聯(lián)系,也為地下水的深部運(yùn)移提供了通道。在北西翼巖石出露高程為500m左右,是地?zé)釁^(qū)熱泉水出露高程的20倍左右,這樣天然的水頭差為地下水的深部循環(huán)創(chuàng)造了條件。當(dāng)大氣降水在重力的作用下順碳酸鹽巖徑流系統(tǒng)向深部進(jìn)行循環(huán),加之地形高度的差異,為地下水的補(bǔ)給

12、、運(yùn)移、儲(chǔ)存提供了良好的地質(zhì)條件。在奧陶系上部為志留系泥質(zhì)成分含量較高的粉砂巖,在潛山和大磨山之間形成了地?zé)岬奶烊簧w層,根據(jù)區(qū)域資料,蓋層的平均厚度可達(dá)2264m,這樣既保護(hù)了地球深部熱量的儲(chǔ)存,又為深循環(huán)的地下水吸收熱量?jī)?chǔ)備了能源。當(dāng)?shù)責(zé)崃黧w徑流至潛山附近,由于溫泉斷裂和一組北西西向斷裂的切割作用,地?zé)崃黧w沿破碎帶出露,形成溫泉和地?zé)崽?。? 咸寧溫泉地?zé)崽锏責(zé)豳Y源量估計(jì).地?zé)崃髁坑?jì)算根據(jù)咸寧市地?zé)崽锏牡責(zé)岬刭|(zhì)條件(包括蓋層、熱儲(chǔ)、控?zé)釋?dǎo)熱構(gòu)造等)特征,結(jié)合地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)方法(DZ40-85) 及有關(guān)地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)方法的研究資料采用熱儲(chǔ)法對(duì)地?zé)豳Y源進(jìn)行評(píng)價(jià)。經(jīng)過(guò)計(jì)算,整個(gè)地?zé)崽锏馁Y源量為12.4

13、23501013kcal,可開采量為1.1013kcal,相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤266.22104t,根據(jù)試驗(yàn)推斷法計(jì)算其日可開采量11919.35m3/d。按照規(guī)范要求計(jì)算,整個(gè)地?zé)崽锏臒崃繛? .51084.088341000 = 335.7108(J) ,折合熱功率為: 335.7108/(24365124.883600)=19.3456MW,故咸寧市溫泉地?zé)崽餅橹行偷責(zé)崽?。本次地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)是在充分收集利用前人已有資料基礎(chǔ)上進(jìn)行的,基本控制了地?zé)崽锏倪吔鐥l件,查明了熱儲(chǔ)的特征,并且通過(guò)抽水試驗(yàn)以及其它試驗(yàn)方法獲得了進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算的主要參數(shù)。通過(guò)對(duì)地?zé)崃黧w的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),掌握了一年以上的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料,達(dá)到

14、C+ D級(jí)儲(chǔ)量(GB11615-1989)。在利用熱儲(chǔ)法計(jì)算地?zé)豳Y源量時(shí),概化了熱儲(chǔ)的空間幾何形態(tài),并考慮熱儲(chǔ)中巖石地?zé)崃黧w固液相系統(tǒng)的熱物理性質(zhì)的不均性,所選擇的方法公式合理;地?zé)崽锩娣e參數(shù)依據(jù)地?zé)崽锏倪吔?、地?zé)崽锏膶?dǎo)水導(dǎo)熱斷層構(gòu)造和裂隙、控制性鉆孔測(cè)溫、40等值線確定。熱儲(chǔ)厚度依據(jù)二氧化硅地球化學(xué)溫標(biāo)推算的熱儲(chǔ)埋深、第四系松散層的厚度及評(píng)價(jià)深度綜合分析確定,溫度考慮了深部溫度和孔口井口溫度,巖石熱物理性質(zhì)參數(shù)依據(jù)前人實(shí)測(cè)值取其各類巖石的平均值,因此,選擇的參數(shù)具有代表性。綜上所述,計(jì)算的地?zé)豳Y源儲(chǔ)量具有可靠性。.地?zé)崃黧w質(zhì)量評(píng)價(jià)地?zé)崽锏責(zé)崃黧w質(zhì)量主要指地?zé)崃黧w的溫度(能量) 、化學(xué)成分的品

15、位。其品位的高低直接決定了地?zé)崽锏拈_發(fā)利用社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。依據(jù)我國(guó)的現(xiàn)行的有關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地?zé)崃黧w質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。咸寧溫泉地?zé)崽锏責(zé)崃黧w中偏硅酸、鍶和氟含量達(dá)到地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范(GB11615-89)之附錄C醫(yī)療熱礦水,命名為氟水、鍶水和硅水;地?zé)崃黧w中肉眼可見物、鍶含量、鉛含量、砷含量、氟含量、鐳放射性和總放射性超過(guò)標(biāo)準(zhǔn),不能作為飲用熱礦水;總硬度、鐵、氟化物、溶解性總固體、砷、鉻、鉛含量超標(biāo),總、總放射性超標(biāo)不能作為生活飲用水;城區(qū)地?zé)崃黧w溫度、鉻離子、氟化物超過(guò)標(biāo)準(zhǔn),不宜用于農(nóng)田灌溉;地?zé)崃黧w中鉛含量、鉻含量、銅離子含量、砷含量和氟化物含量超標(biāo),不適宜用于一般的漁業(yè)養(yǎng)殖。在城區(qū)月亮灣和

16、潛山南東側(cè),地?zé)崃黧w溫度最高溫度為4855,為低溫地?zé)豳Y源,主要可用于醫(yī)療、洗浴、溫室等;另一部分溫度則在40以下屬于溫水,為低溫地?zé)豳Y源,可用于農(nóng)業(yè)灌溉、養(yǎng)殖、土壤加溫等。四. 地?zé)豳Y源的開發(fā)利用.1開發(fā)利用歷史咸寧市開發(fā)地?zé)豳Y源歷史悠久,人工開采利用始于20世紀(jì)60年代,到80年代得到發(fā)展, 90年代以來(lái)逐步向法制化、科學(xué)化的方向發(fā)展。地?zé)崃黧w的利用大致經(jīng)歷了三個(gè)階段:1) 自然利用階段: 20世紀(jì)60年代以前,主要是利用溫泉進(jìn)行洗浴,稻谷、紅芋催芽,宰豬、殺雞褪毛;2) 單一利用階段: 70年代,利用自流孔的地?zé)崃黧w進(jìn)行科學(xué)研究:地?zé)狃B(yǎng)魚、孵化禽類、育秧、烘干、為沼池加溫等,但相對(duì)較單一

17、;3) 初級(jí)綜合利用階段: 80年代以來(lái),利用自流井孔、生產(chǎn)開采井進(jìn)行科學(xué)研究、預(yù)報(bào)地震、地?zé)狃B(yǎng)魚、地?zé)峁喔取⑨t(yī)療保健、旅游、體育、療養(yǎng)、居民生活等領(lǐng)域。目前地?zé)崃黧w的應(yīng)用主要在服務(wù)、醫(yī)療、水產(chǎn)養(yǎng)殖、居民生活、科研等領(lǐng)域,并且取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。.2開發(fā)利用現(xiàn)狀目前地?zé)豳Y源開發(fā)利用主要集中在溫泉經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)月亮灣一帶, 2005 年日均開采地?zé)崃黧w總量4470 m3 ,年總開采量m3 , 地?zé)崃黧w溫度2855,屬于中低溫地地?zé)崃黧w資源,主要用于沐浴,醫(yī)療,目前尚處于初級(jí)綜合利用階段,地?zé)崂寐氏鄬?duì)較低。主要表現(xiàn)在:1) 不合理開采局部超量，*。2) 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理*。3) 環(huán)境

18、破壞嚴(yán)重*。4) 浪費(fèi)嚴(yán)重*。注：“*”為學(xué)生觀察和體會(huì)之處。.3開發(fā)利用建議為使咸寧市溫泉地?zé)崽锏責(zé)豳Y源更好地可持續(xù)開發(fā),梯度綜合利用,避免浪費(fèi),避免引起環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題,可采用如下建議。1) 統(tǒng)一開發(fā),綜合利用成立地?zé)衢_發(fā)公司,統(tǒng)一管理和經(jīng)營(yíng)溫泉地下熱水。將現(xiàn)有地?zé)岢删諝w地?zé)衢_發(fā)公司所有,變“自成體系”、“各自為政”為“統(tǒng)一開發(fā),獨(dú)家經(jīng)營(yíng)”。2) 調(diào)整地?zé)峋季株P(guān)閉和封填已經(jīng)廢棄的地?zé)嵘a(chǎn)井,在井位密集橡皮壩地段只保留2個(gè)生產(chǎn)井,在195醫(yī)院淦河兩岸各保留1個(gè)生產(chǎn)井,共保留4個(gè)生產(chǎn)井,其余井封填或者作為地?zé)崃黧w監(jiān)測(cè)孔,建立統(tǒng)一的供水體系,興建大型保溫蓄水設(shè)施集中供水。3) 控制地?zé)衢_采量結(jié)合地?zé)豳Y源可開采量,劃分地?zé)豳Y源控制開采區(qū)和鼓勵(lì)開采區(qū)。在橡皮壩區(qū)段,應(yīng)該控制地?zé)豳Y源開采量,目前該區(qū)開采量已經(jīng)大于允許開采量,如果長(zhǎng)期超采,將造成溫泉景點(diǎn)的慢慢消失,建議對(duì)該區(qū)開采量進(jìn)行控制,其它地段開采量目前均沒(méi)有超過(guò)允許開采量,對(duì)于高屋呂帶目前沒(méi)有生產(chǎn)井,該區(qū)開發(fā)前景好,應(yīng)鼓勵(lì)開采。4) 加強(qiáng)地?zé)崃黧w動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作和綜合研究工作加強(qiáng)地?zé)豳Y源開采過(guò)程中其動(dòng)態(tài)變化特征的監(jiān)測(cè),建立系統(tǒng)監(jiān)測(cè)網(wǎng),觀測(cè)地?zé)崃黧w在開采條件下的水質(zhì)、溫度