Un estudio preliminar sobre las causas del agua caliente en Nuanshuitang
Chen Xianchun
(Oficina de Geología de la Industria Nuclear Provincial de Guangdong)
Resumen: A través del análisis de las condiciones geológicas e hidrogeológicas en el área de Nuanshuitang, este artículo cree que el agua caliente Tang del área de Nuanshuitang se produce en un grupo de zonas de fallas silicificadas muy inclinadas y con tendencia casi EW. Se ha medido que la temperatura del agua caliente es de 60°C y el volumen de agua es de 1300m3/d. Es agua con ácido sulfúrico y bicarbonato con baja mineralización de ácido metasilícico. El agua contiene Si, Sr, Li y otros elementos beneficiosos para el. cuerpo humano y tiene buenas propiedades médicas. Es un valioso recurso geotérmico y mineral con amplias perspectivas de desarrollo.
Nanshuitang Hot Water está ubicada en la ciudad de Quan'an, condado de Nanxiong, provincia de Guangdong. Está ubicada en el ala suroeste de la cuenca de Quan'an, en el lado noroeste de la sección media de la cuenca de Nanxiong, a unos 6 km. lejos de la cabecera municipal.
1 Características geológicas
1.1 Geología regional
La cuenca Nanxiong es una cuenca de rift con tendencia noreste. Sus estratos consisten en el Grupo Nanxiong del Cretácico Superior y el antiguo. Está compuesto por el Grupo Luofuzhai del Paleoceno reciente. La base de la cuenca es de granito Indosiniano-Yanshan. Hay intrusiones de Zhuguangshan y Youshan en el lado norte de la cuenca, e intrusiones de Pingtian y Qingzhangshan en el lado sur de la cuenca. La cuenca Quan'an es una pequeña cuenca en la cuenca Nanxiong, que se extiende en forma de abanico. La capa de roca es la arenisca gruesa de cuarzo feldespático del Grupo Luofuzhai del Paleoceno del Sistema Paleógeno, y está en contacto ligeramente discordante con el Grupo Nanxiong. del Cretácico Superior [1].
1.2 Estructura
1.2.1 Pliegues
Los ligeros pliegues de la Pangea en la zona de falla de Nanxiong forman un todo-an de eje corto o en forma de salto. dirección Cuenca oblicua pequeña, dirección axial 310°, 5 km de largo, dos alas de 8 km de ancho, inclinación del ala NE 260°~270°, ángulo de inclinación 16°~24°, inclinación del ala SW 340°~350°, ángulo de inclinación 8°~12 °, inclinación general NO, inclinándose hacia la falla Nanxiong.
1.2.2 Estructura de la falla
Según la dirección de distribución, se puede dividir en cuatro grupos: NE, cerca de EW, NNE y NNW (Figura 1).
Grupo de fallas con tendencia NE: la zona de falla silicificada de Nanxiong está a unos 2 km de Nuanshuitang. Es la estructura de falla principal en esta área, con una tendencia de 40° a 60°, una tendencia SE y una tendencia. Ángulo de inclinación de 30° a 50°. La superficie estructural es suave y ondulada, con características de compresión-tensión-compresión-torsión. Es producto de actividades de múltiples etapas y múltiples etapas. La actividad tectónica va acompañada de una fuerte actividad hidrotermal. una gran cantidad de relleno metasomático silíceo, que es el agua subterránea. Como canal de abastecimiento y circulación profunda, esta zona se puede dividir de abajo hacia arriba:
(1) Zona de granito gneísico, que se formó por fuertes Compresión en la etapa inicial de la actividad de la falla Nanxiong y tenía entre 200 y 500 m de espesor en la zona de granito gneisico, el grado de metamorfismo se debilita gradualmente a medida que se aleja de la estructura.
(2) Hay cuarcita hidrotermal producida sobre el cinturón de granito gneísico, que tiene unos 40 m de espesor, con colores mezclados, estructura de manchas residuales obvia, cuarzo blanco en forma de peine y calcedonia gris, y la composición del zona silicificada La diversidad muestra la naturaleza de múltiples etapas de la actividad hidrotermal.
Figura 1 Diagrama esquemático de la estructura geológica de la cuenca de Quan'an
1, 2, 3: arenisca de la Formación Paleógena Nongshan; 4: limolita de la Formación Paleógena Shanghu; 5: Roca Mixta; 6-granito de biotita porfirítica de grano grueso; 7-monzogranito de biotita porfirítica de grano medio; 8-diabasa; gneis de compresión tectónica; 10-zona silicificada; veta de cuarzo 12; —Eje sinclinal; 14—Eje anticlinal; 15—Límite de cambio de fase; 16—Límite geológico; 17—Ocurrencia estratigráfica
(3) En el cuarzo hidrotermal, la milonita y la milonita silicificada se desarrollan comúnmente en la pared colgante.
Grupo de fallas con tendencia casi EW: Es una estructura secundaria de torsión y compresión derivada de la falla Nanxiong. Se produce en las rocas clásticas gruesas del Grupo Luofozhai. Incluye principalmente la Formación Wenquan, Formación Wenquan Norte. , Formación Xinwu, Formación Shishi La Formación Touzhai y la Formación Xiaomeiyao circundante están compuestas cada una por varias zonas de fallas silicificadas pequeñas, estrechas y largas, de aproximadamente 1 a 2 km de largo y de una docena de centímetros a 1 a 2 m de ancho, con una tendencia cercana al EW, con tendencias inciertas y ángulos de buzamiento pronunciados (70 ° ~ 90 °), las fallas son laterales de torsión compresiva, se desarrollan vetas de cuarzo y vetas de calcedonia en la estructura, las rocas circundantes a ambos lados de las vetas de cuarzo están relativamente rotas y el El plano estructural es suavemente ondulado. Estos grupos de fallas atravesaron los estratos del Paleógeno y se convirtieron en canales subterráneos de migración de agua caliente y lugares de ocurrencia.
Grupos de fallas de tendencia NNE y NNW: distribuidos principalmente en las áreas de Liangting, Zhongcun, Shetoujing y Heshukeng. La escala de las fallas es pequeña, generalmente con una longitud de unos pocos metros a más de 100 metros. y de unos pocos centímetros a más de diez centímetros de ancho. Se extiende en una fila lateral y es una estructura de compresión-torsión. Su ocurrencia es la siguiente: rumbo 22°, inclinación hacia el SE, ángulo de inclinación 50°~70°, rumbo. 330°, inclinación SW o NE y ángulo de inclinación 55°~80°.
A excepción de una pequeña cantidad de hierro-manganeso o material fangoso que llena la falla, generalmente no hay material de relleno. Las rocas circundantes en ambos lados están rotas y descoloridas.
2 Características hidrogeológicas regionales
2.1 Topografía y accidentes geográficos
La cuenca de Quan'an es un accidente geográfico montañoso de denudación con una elevación de unos 200-300 m y una altura relativa desnivel de unos 100 m. El terreno es alto y la profundidad de corte es grande. Está frente al río Zhenjiang en el sur y el terreno es bajo y plano.
2.2 Tipos y distribución de las aguas subterráneas
Agua intersticial: distribuida en depósitos aluviales del Cuaternario, depósitos de laderas y sedimentos residuales a ambas márgenes de ríos y valles, con caudales de manantial que oscilan generalmente entre 0,002 a 0,11 L/s, principalmente agua tipo HCO3.
Agua de poros y fisuras: Ampliamente distribuida en el Terciario y Cretácico en areniscas gruesas y conglomerados de la cuenca, así como en rocas metamórficas someras y rocas magmáticas del Siniense, Cámbrico, Ordovícico y Devónico, en partes poco profundas. los poros bucean del regolito, y la parte profunda es el agua confinada de las fisuras. El caudal del manantial es generalmente de 0,002~0,2L/s y el caudal propio del pozo es de 0,014~0,35L/s. La riqueza de agua es desigual, y la riqueza de agua es mejor en las áreas estructuralmente desarrolladas, representadas principalmente por la Zona de Falla Silicificada de Nanxiong y la Falla de Jiangtou, con una salinidad de 0,1 a 0,9 g/L, principalmente agua tipo HCO3, seguida de HCO3· SO4 Tipo agua.
Muchas aguas calientes están expuestas a lo largo del borde de la cuenca de Nanxiong, generalmente en el área donde las fallas profundas (zona de falla de Nanxiong) y las estructuras de fallas secundarias se desarrollan simultáneamente. emergiendo como fuentes termales en áreas bajas de la superficie. Entre las 5 aguas calientes encontradas, la temperatura del agua es de 40~60℃, rica en F y SiO2, con un caudal propio de 0,37~2,5L/s, que es agua tipo HCO3·SO4 o SO4·HCO3.
3 Características del agua caliente[2]
3.1 Características de distribución de anomalías geotérmicas
Debido a la existencia de estructuras de agua caliente, el área alrededor del estanque de agua caliente tiene convertirse en el centro de anomalías geotérmicas. En la zona del eje sinclinal también se producen anomalías geotérmicas por la influencia indirecta del agua caliente. El ala NE y otras áreas son áreas normales, y la distribución de su campo geotérmico es la siguiente: en la dirección horizontal, zk0-25 y zk28-27 son los centros de anomalías geotérmicas, guiados por la estructura dirigida cerca del EW, y se expanden hacia afuera para el área normal (Fig. 2, Tabla 1).
Tabla 1 Tabla de características de distribución del campo geotérmico
En la dirección vertical, los pozos (como los pozos 28-27) que revelan la posición estructural cerca de la dirección EW muestran un aumento repentino en temperatura del pozo Hay zonas incrementales obvias, zonas de aumento repentino y zonas de equilibrio para los pozos (como los pozos 6-10) que no revelan la posición estructural cercana al EO, la temperatura del pozo aumenta linealmente y no aparece ninguna zona de aumento repentino (Figura). 3).
Figura 2 Un boceto del plano de contorno del gradiente geotérmico en el área de Nuanshuitang
Figura 3 La curva de relación entre la temperatura del agua caliente y la fractura de silicificación
El análisis muestra que Esta área La formación de anomalías térmicas es esencialmente convección en el sistema térmico, no causada por el patrón de conducción de calor de la formación rocosa. Utiliza agua subterránea como portador y transporta la energía térmica desde la corteza profunda a la parte poco profunda de la corteza en forma de agua caliente a lo largo de la zona de falla cercana al EW a través de la circulación del agua subterránea para formar anomalías. La energía térmica se pierde parcialmente y la mayor parte se almacena en la zona de fractura y en los poros y fisuras en forma de agua caliente. Además, los estratos circundantes se calientan mediante conducción de calor horizontal en la formación rocosa, lo que da como resultado una amplia gama de temperaturas. anomalías térmicas.
3.2 Características de la ocurrencia de agua caliente
En esta zona quedaron expuestas las fuentes termales originales, con un caudal máximo de 1,2 L/s y una temperatura del agua de 48°C. Se reveló que la temperatura del agua de los pozos (0-25 pozos) cerca de la parte estructural dirigida en dirección EW alcanzó los 60°C, y el nivel del agua que soportaba presión era de alrededor de 148m. Desde la forma plana, la distribución del agua caliente subterránea es básicamente consistente con el área de anomalía geotérmica, pero el rango de distribución solo se limita a la zona de falla cercana a la tendencia EW, que tiene 3 km de largo de este a oeste y 1,5 km de largo desde el norte. al sur, y es una elipse irregular.
3.3 Dinámica del agua caliente
Durante el período de 1988 a 1989, se realizaron observaciones dinámicas hidrológicas a largo plazo en los pozos 0-25. Los resultados mostraron que la temperatura del agua caliente varió entre. 57 y 60 °C. El caudal está entre 2,47 y 2,80 L/s y no se ve afectado significativamente por el clima. La composición de la calidad del agua caliente es relativamente estable y el tipo de calidad del agua es HCO3·SO4 o SO4·HCO3. Excepto por los cambios obvios en la composición de Na y Na+, los otros cambios son pequeños (Tabla 2).
Tabla 20-25 Unidad de la tabla de observación dinámica de la calidad del agua de perforación: mg/L
3.4 Calidad del agua caliente
Propiedades físicas: mediante observación y pruebas in situ , el agua caliente artesiana tiene una temperatura de 57 a 60 °C, contiene una gran cantidad de burbujas y tiene un volumen de emisión de gas de aproximadamente 0,1 l/s. Es incolora, transparente, tiene una ligera astringencia y tendrá. sin sedimentos para almacenamiento a largo plazo.
Características químicas: Esta agua caliente es agua de baja salinidad tipo SO4·HCO3-Na·Ca. El contenido de Si, Sr, Li y otros contenidos en el agua ha alcanzado el estándar de agua mineral potable. es rico en F, Se, Ni, Zn y otros oligoelementos.
(1) El ácido metasilícico en el agua es de 70 mg/L, que es rico en contenido y puede fortalecer los huesos, promover el crecimiento, prevenir y tratar enfermedades cardiovasculares y artritis, y retrasar el envejecimiento de la piel. El contenido de Sr alcanza 0,476 mg; /L, que puede fortalecer los huesos y promover el crecimiento, previene y trata las enfermedades cardiovasculares y trata el raquitismo; el contenido de Li es de 0,314 mg/L, tiene la función de producir sangre y hematopoyesis, puede prevenir y tratar las enfermedades cardiovasculares, calmar y calmar la salud. mente y tratar la depresión maníaca.
(2) El contenido de F en el agua es alto, 3,76 mg/L, y se deben tomar medidas para eliminar F al beber; el contenido de Se es 0,0075 mg/L, lo que puede estimular la producción de F; inmunoglobulinas y anticuerpos y es útil en el tratamiento de la enfermedad de Keshan, la enfermedad de Kashin-Beck, la resistencia y reducción de la toxicidad de Hg, Cu, As, etc., y la resistencia a ciertos carcinógenos el contenido de Zn es de 0,045 mg/L, que puede ser de 0,045 mg/L; participar en la síntesis de ácidos y proteínas, participar en el metabolismo humano, promover el crecimiento y prevenir el blanqueamiento. Puede prevenir la aparición prematura y la calvicie, promover el desarrollo intelectual, aumentar el apetito, tener un buen efecto sobre la aterosclerosis y también puede eliminar y ralentizar. la aparición y desarrollo del cáncer.
(3) El agua contiene oligoelementos Mo y Mn, que pueden inhibir la aparición y el desarrollo del cáncer. Además, el agua contiene oligoelementos como Fe, Co y Ni, que son nutrientes esenciales para los seres humanos. actividades de la vida (Tabla 3).
Tabla 3 Composición química principal del agua caliente Unidad: mg/L
3,5 volumen de agua caliente
Utilice dos valores de calor artesiano de 0-25 y 25-15 Al calcular los datos de observación a largo plazo de los pozos de agua, el flujo de agua artesiana de los dos pozos nunca se ha detenido desde que se reveló que el caudal, la temperatura del agua y la composición química del agua son estables. unos 300m3/d. Este límite inferior de recursos naturales se utiliza como cantidad mínima explotable.
Después de realizar una prueba de bombeo de un mes a través de los pozos 28-27, se encontró que la reserva dinámica cuando la profundidad de descenso es de 10 m es de 1300 m3/d.
4 Discusión sobre el origen del agua caliente
Los estratos paleógenos expuestos en esta zona tienen muchos poros y fisuras erosionados en las partes poco profundas y fuertes capacidades de penetración y migración de aguas subterráneas. presión Las condiciones de densidad son buenas, las rocas están fuertemente cementadas y la permeabilidad del agua es pobre, lo que dificulta la circulación profunda del agua subterránea. Sin embargo, hay una falla silicificada de Nanxiong de torsión y compresión en el área, que es de gran escala, profundamente extendida, frecuentemente activa y tiene una riqueza y conductividad de agua desiguales. Además, en la cuenca de Quan'an están expuestos varios grupos de zonas de fallas silicificadas con tendencia casi EW, que son de pequeña escala pero se extienden profundamente, tienen ángulos de inclinación pronunciados, son ricas en agua y tienen buena conductividad hidráulica. Al mismo tiempo, las grietas también están bastante desarrolladas a lo largo de la zona de la falla, lo que mejora aún más la conductividad de la falla. Es precisamente por la existencia de estas fracturas y fisuras que el agua subterránea tiene buenas condiciones para una circulación profunda.
En y alrededor de las zonas de agua caliente, parte de la precipitación atmosférica se infiltra a lo largo de poros y fisuras poco profundos y se almacena en ellos para convertirse en agua subterránea poco profunda. Parte del agua subterránea continúa filtrándose a lo largo de la zona de fractura de la falla de Nanxiong bajo la acción de la presión hidrostática, intercambiando constantemente calor con el medio ambiente a lo largo del camino y formando un almacenamiento de calor de alta temperatura en la base de circulación. Cuando el agua subterránea obtiene mayor energía térmica, su movimiento molecular se intensifica, su volumen se expande, su densidad disminuye, genera flotabilidad estática y se mueve hacia arriba. Al mismo tiempo, el agua subterránea relativamente fría continúa reponiéndose e infiltrándose bajo la acción de diversos factores y circula repetidamente para formar un anillo de convección en el sistema de agua termal. Bajo el efecto dual de la presión hidrostática y los anillos de convección, el agua subterránea poco profunda se filtra hacia las profundidades a lo largo de fallas y fisuras, luego se eleva a lo largo de la zona de la falla con tendencia EW con un ángulo de buzamiento pronunciado y es bloqueada por el casquete de la cuenca en la parte poco profunda y se extiende en dirección horizontal, finalmente dota Hay zonas de fractura o poros y fisuras, y las aguas termales naturales están expuestas en áreas bajas donde la zona de falla corta la superficie, o se forma agua caliente artesiana debido a la exposición de perforaciones artificiales .
El análisis anterior muestra que el agua caliente en esta área es causada por el calentamiento normal de la circulación profunda, es decir, la precipitación atmosférica es la fuente de suministro, la falla de Nanxiong es el canal principal y otras estructuras secundarias. y poros y fisuras de las rocas. Como canal secundario, el agua subterránea se filtra hasta la base de circulación, luego asciende a lo largo de fallas muy inclinadas para formar un anillo de convección y queda expuesta en la superficie para formar fuentes termales.
Después de un cálculo preliminar, la profundidad de circulación del agua caliente es de unos 3100 m.
5 Desarrollo y utilización del agua caliente
Por un lado, el agua caliente es rica en diversos oligoelementos, entre los que se encuentran el contenido de ácido metasilícico, estroncio y litio. alcanza los estándares de agua mineral potable. Está desarrollada como agua mineral potable y puede usarse para baños médicos y cuidados de salud. Por otro lado, el agua caliente tiene alta temperatura, gran volumen de agua y rica energía térmica. desarrollado como energía y utilizado en calderas, calefacción, etc., lo que puede ahorrar mucho dinero. Los recursos de carbón desempeñan un papel importante para aliviar la escasez de energía local. Además, el agua caliente también se puede utilizar para la producción agrícola, como el cultivo de hortalizas y peces en invierno y el cultivo de plántulas en primavera para garantizar una mayor producción. Las perspectivas de aplicación son muy amplias.
Cuando se extrae agua caliente, los pozos 28-27 se pueden usar directamente. Algunos otros pozos y manantiales dispersos deben cerrarse para evitar que el agua superficial se reintroduzca para facilitar la minería centralizada. Durante el proceso de minería, es necesario controlar estrictamente el volumen de extracción, fortalecer la gestión del medio ambiente alrededor del área de agua caliente y monitorear el volumen de agua, la temperatura del agua y la composición química del agua.
Referencias
[1] Oficina de Geología de la Industria Nuclear de China. Geología de los depósitos de uranio en el sur de China. 2005
[2] Brigada 291 de la Oficina de Estudios Geológicos del Sur de China. Informe de evaluación preliminar sobre la exploración de agua caliente en el área de Nuanshuitang, condado de Nanxiong, provincia de Guangdong, 1991.