新疆溫泉縣博格達爾溫泉成因初探及開(kāi)發(fā)利用前景分析

  1 前言

 

  溫泉縣地處新疆西部邊境,是全國惟一以“溫泉”命名的縣。該縣西部和北部與哈薩克斯坦共和國接壤,南部和東部與霍城縣、博樂(lè )市相鄰,行政區劃隸屬于博爾塔拉蒙古自治州管轄,縣境總面積約5900km2。博格達爾溫泉位于溫泉縣城以北約2km處,當地建有博格達爾溫泉療養院內供患者及游客使用,院內現有三眼泉口,擴孔后進(jìn)行洗浴供水使用,水溫在43℃左右。該療養院在旅游旺季需水量600m3 /d,旅游淡季需水量為480m3 /d,全年需水量為12. 16× 104 m3 ,旅游旺季日接待游客量達800～ 1000人次。本文依據前人資料,對博格達爾溫泉的形成機理進(jìn)行初步論證,為當地進(jìn)一步合理開(kāi)發(fā)利用溫泉水資源提供地質(zhì)依據。

 

  2 地質(zhì)構造特征

 

  溫泉縣城位于天山地槽褶皺系。早古生代沉積經(jīng)海西構造運動(dòng)形成珍別套山褶皺帶,晚古生代沉積經(jīng)海西構造運動(dòng)形成阿拉套山褶皺帶。伴隨著(zhù)大規模區域變質(zhì)作用,發(fā)育有東西向的主干深大斷裂,并有巖漿侵入噴發(fā)。晚近時(shí)期大規模的構造活動(dòng)將剝蝕夷平的加里東及海西地槽褶皺帶抬升形成斷塊,形成目前別珍套山與阿拉套山斷塊強烈上升隆起和中部博爾塔拉斷塊相對下降的構造格局。博格達爾溫泉位于中部博爾塔拉斷塊上,沿斷陷兩側發(fā)育有大規模深大斷裂,其活動(dòng)控制斷陷與隆起的分布現狀。深大斷裂東西向展布,近南北向發(fā)育一些次一級的斷裂構造,次級斷裂的活動(dòng)造成了基底的高低起伏,為博格達爾溫泉水的運移提供了便利通道。

 

  根據前人物探資料,電測深成果及淺層地震成果都比較明顯地顯示了博格達爾溫泉附近隱伏斷裂的存在,而且兩種成果反映的斷裂破碎帶位置比較吻合。溫泉所處的斷裂呈東西走向,斷裂上寬下窄,頂部寬300m、底部寬200m,推測斷裂以高角度75°～ 85°向南傾。該斷裂對地熱的形成具有重要作用,在一定程度上阻擋了北部的地下冷水向南部徑流,對南部地熱水水溫的保持起到了重要的保護作用,并迫使北部的少部分地下水向地下深部循環(huán),通過(guò)深部循環(huán)使地下水獲得特殊的微量元素,并且達到增溫作用,從而形成醫療熱礦水,以泉水的形式出露于地表。

 

  1- 主干深大斷裂; 2- 次級斷裂; 3- 地質(zhì)界線(xiàn); 4- 地熱鉆孔; 5- 溫泉; 6- 冷水泉; 7- 地下水流向; 8- 地層3 水文地質(zhì)條件博格達爾溫泉地處博爾塔拉河谷地,地下水從南北兩側得到河水、洪水的入滲補給,并向博爾塔拉河徑流排泄,沿河逕流方向地下水補給地表水。松散孔隙潛水含水層厚度5～ 100m,沿河附近埋深小于5m,向河岸兩側埋深逐漸變大, 至城區潛水埋深10～25m。潛水單井涌水量多在1000～ 3000m3 /d,近河地段可大于3000m3 /d,河谷潛水滲透系數50～ 60 m /d。

 

  基巖風(fēng)化裂隙和構造裂隙含水層富水程度不均,單井涌水量一般小于1000m3 /d,滲透系數小于10m /d。

 

  受博爾塔拉深大斷裂的影響,其兩側基巖較為破碎,特別是位于博爾塔拉大斷裂以南的次一級斷裂構造的南側,構造裂隙和風(fēng)化裂隙十分發(fā)育,開(kāi)啟程度較好,為大氣降水的入滲補給創(chuàng )造了良好的條件。當地表水沿斷裂構造帶入滲到深部與溫熱巖體相遇增溫后,出露地表便形成溫泉。該溫泉出露于博爾塔拉河南岸基巖出露處,地下熱水沿斷裂帶南側的構造裂隙和風(fēng)化裂隙涌出,現狀下采用40m3 /h潛水泵抽水,用水量一般為480m3 /d。根據前人抽水試驗資料,推測該溫泉最大開(kāi)采量達1440m3 /d時(shí), 水位降深為2. 87m。

 

  4 水文地球化學(xué)特征

 

  博格達爾溫泉水中陽(yáng)離子均以Na+ 為主,占據主導地位; 陰離子均以SO4- 為主,其次為Cl- 。礦化度為671. 0mg /l,屬低礦化淡水, pH值9. 12,呈偏堿性,總硬度40mg / l,水質(zhì)較軟,水化學(xué)類(lèi)型為SO4— Na 型。

 

  熱礦水中均含有F- 、Li、Sr 多種微量元素和其他組份,依據《地熱資源地質(zhì)勘查規范》( GB /T11615-2002)中醫療熱礦水水質(zhì)標準,溫泉療養院內溫泉水中的總H2 S、F- 及H2 SiO3 三項指標已達到醫療礦泉水命名礦水濃度,水溫達到有醫療價(jià)值濃度,礦化度小于1000mg /l ,可命名為淡型硫酸鈉堿性硫化氫氟硅溫熱水,溫泉水化學(xué)特征值見(jiàn)表1。對照飲用天然礦泉水水質(zhì)標準,溫泉水中分別有Sr、Li及H2 SiO3三項指標已達到界限指標,大多數檢測項目未超標。但溫泉水中含有較濃的H2 S氣味, F- 含量大大超出限量指標,因此,溫泉水不符合飲用天然礦泉水水質(zhì)標準。

 

  對照生活飲用水水質(zhì)標準,溫泉療養院內溫泉水化學(xué)成份中的H2 S、pH值及F- 均已超標, 故溫泉水不符合生活飲用水水質(zhì)標準。溫泉水中SO42- 、H2 S及pH較高,這些組份會(huì )對金屬產(chǎn)生一定的腐蝕作用。根據工業(yè)用水(主要為鍋爐用水)的水質(zhì)標準,博格達爾溫泉水評價(jià)為半腐蝕性、起泡、鍋垢很少、具有硬沉淀物的水。鑒于該溫泉水對金屬具有一定的腐蝕作用,且具有硬沉淀物,故在開(kāi)發(fā)利用熱礦水中應注意上述問(wèn)題的存在。

 

  5 水源分析

 

  根據前人對該區域的氫氧穩定同位素研究結果,溫泉點(diǎn)均位于全球降水線(xiàn)附近,反映了溫泉水屬大氣降水起源,是大氣降水在斷裂帶深循環(huán)型中低溫地熱資源,補給區位于博爾塔拉河上游,補給高程在1850～ 2050m之間。氚同位素測年成果表明,溫熱水屬熱核試驗后補給,補給時(shí)間距今約30年。

 

  據新疆地震局溫泉縣地震臺觀(guān)測資料,該地震臺附近溫泉多年水溫、水位動(dòng)態(tài)穩定,水溫年變化幅度0. 1～ 0. 2℃ ,年內無(wú)季節性變化,水溫日變化一般<0. 005℃ ; 水位年變化0. 1～ 0. 15m,水位日變化一般< 0. 05m,且無(wú)明顯周期性變化和固體潮汐反應。通過(guò)以上資料說(shuō)明,溫泉水具有穩定的補給源。

 

  6 熱源分析

 

  根據本區地質(zhì)及水文地質(zhì)特征, 選用Na— K溫標法估算熱儲溫度。經(jīng)計算,溫泉療養院內溫泉熱儲溫度t (℃ )為139. 40℃。從計算結果來(lái)看,排除分析誤差等因素外,本區熱儲基礎溫度為120～ 130℃。根據《地熱資源評價(jià)方法》( DZ40— 85) ,采用熱儲法進(jìn)行地熱資源量計算,地熱資源量為3. 35× 1011kcal。用熱儲法計算出的地熱資源量不可能全部被開(kāi)采出來(lái),只能采出一小部分,二者之比值為回收率,回收率的確定根據溫泉出露區域的實(shí)際情況,參考相關(guān)規范中的經(jīng)驗數值,取0. 25。經(jīng)計算,溫泉可開(kāi)采地熱資源量為8. 37× 1010kcal,溫泉釋放的熱量為437. 73kcal /s。

 

  7 溫泉開(kāi)發(fā)利用前景分析

 

  1) 博格達爾溫泉北距縣城約2km, 溫泉療養院附近水電、通信、賓館等基礎設施齊全完備,縣境內304省道經(jīng)博樂(lè )市直通312國道,由縣城向東約90km可達博樂(lè )市,經(jīng)博樂(lè )向東可達艾比湖和阿拉山口,向南途經(jīng)美麗的賽里木湖可通往伊寧等地。因此,該溫泉開(kāi)發(fā)利用條件便利。

 

  2) 博格達爾溫泉位于博爾塔拉河南岸階地,河漫灘上林木密布、沼澤濕地開(kāi)闊, 依山傍水, 環(huán)境優(yōu)美,海拔高程為1240～ 1300m, 該區多年平均降水量231. 7mm,年平均氣溫3. 9℃ ,相對濕度約65% ,氣候溫和宜人,降水適中,適宜于休閑旅游度假。

 

  3) 溫泉縣是全國惟一以“溫泉”命名的縣,博格達爾溫泉是該縣最為著(zhù)名的旅游資源,該溫泉開(kāi)發(fā)利用有著(zhù)近百年的歷史。由于水質(zhì)好,水溫適中,全國各地患者及游客慕名而來(lái),加之有花秀草茂的米爾其克草原、雄奇壯麗的乃仁撒拉飛瀑等自然景觀(guān)的映襯,以及罕見(jiàn)的石頭城、草原石人、木乃伊等文化遺存,近年來(lái),該縣旅游業(yè)呈現出快速發(fā)展的勢頭。因此,博格達爾溫泉水資源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用將對該縣旅游業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形成較大的帶動(dòng)和促進(jìn)作用。

 

  4) 博格達爾溫泉出露于博爾塔拉河南岸基巖出露處,屬斷裂型溫泉,溫泉是由于地下水經(jīng)深大斷裂進(jìn)行地下深部循環(huán)增溫所致,熱異常點(diǎn)皆沿壓性斷裂構造的上盤(pán)、構造破碎帶附近分布,溫泉以泉群形式出露地表,屬中低溫地熱資源。溫泉水為淡型硫酸鈉堿性硫化氫氟硅溫熱水,具有較高的醫療價(jià)值,水溫適度,特別適合洗浴等,為品質(zhì)優(yōu)良的醫療礦泉水。在旅游旺季每日可接待800～ 1000人次。據了解,經(jīng)常洗浴能治療風(fēng)濕性關(guān)節炎、腸          胃炎、婦女盆腔炎等多種疾病,故該溫泉被人們稱(chēng)為“健身骨、治百病、能益壽延年的神泉圣水”。

 

  5) 據2005年初步統計資料,每年僅溫泉洗浴一項直接經(jīng)濟收入達400～ 500萬(wàn)元,博格達爾溫泉的開(kāi)發(fā)利用對增加地方財政收入,拉動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要的貢獻。因此,當地政府在制定近期及中長(cháng)期發(fā)展規劃中,已將溫泉療養、旅游度假作為發(fā)展當地經(jīng)濟的支柱性產(chǎn)業(yè)之一,博格達爾溫泉的開(kāi)發(fā)利用必然得到溫泉縣政府和社會(huì )各界的大力支持。