Study on the hydrochemistry, genesis and development potential of Huleitang geothermal water in Weihai City, Shandong Province
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摘要:
山东省储藏着丰富的中低温地热资源，呼雷汤是省内唯一可自流的温泉，其成因模式不明一定程度上影响了地热资源的有效利用。为查明呼雷汤成因模式，综合运用地面调查、物探、样品分析测试等方法进行分析研究。结果表明，呼雷汤的形成在区域上受荣成断裂控制，局部受青龙河断裂和汤西断裂控制，其补给水源为大气降水，热源为地热增温，估算补给高程为436～559 m、热储温度为109～118℃、循环深度为2159～2368 m。综上所述，呼雷汤的成因模式为：在伟德山山区获得大气降水补给后，沿荣成断裂下渗参与到地下水循环系统中，在径流过程中通过吸收围岩中的热量发生溶滤作用和水−岩相互作用，在地下2 km左右形成温度约110℃的SO4•Cl－Na型水；由于温度和压力的升高，地下热水沿构造裂隙向地表流动，在上涌过程中混入部分地下水，温度降低，最后在青龙河断裂和汤西断裂的交会处、静水压力最小的部位出露成泉。通过地热水开发利用潜力评价分析可知，地热水可用于理疗、洗浴和供暖，每年可供1840个床位理疗、46万人洗浴、908×104 m2面积供暖。
Abstract:Abundant medium and low temperature geothermal resources are stored in Shandong Province. Huleitang spring, located in Weihai of Shandong province, is a unique artesian spring in this area. Due to some unidentified genesis of Huleitang spring, the effective utilization of the geothermal resources cannot implement to a certain extent. In order to find out the genetic model of the Huleitang spring, this study comprehensively uses ground investigation, geophysical prospecting and sample analysis to analyze and study. The results show that the formation of the Hulaitang spring is controlled by Rongcheng fault in the region, and by Qinglonghe fault and Tangxi fault in the local area. Its source recharges from atmospheric precipitation, and its heat source is geothermal heating. The estimated recharge elevation is 436～559 m, the calculated geothermal reservoir temperature is 109～118℃, and the calculated circulation depth is 2159～2368 m. In summary, the genetic model of the Hulaitang spring is as follows: recharges from precipitation of Weide mountain area, infiltrates down along the Rongcheng fault and participates in the groundwater circulation system. In the process of runoff, the water type of SO4•Cl－Na was formed with the temperature of 110°C about 2 km underground by absorbing the heat of surrounding rock, dissolving and filtering, and water-rock interaction. Due to the increase of temperature and pressure, the hot water flows to the surface along the structural fractures. In the upwelling process, it mixes with some cold water, and the temperature decreases. However, it emerges as a free-flow spring at the intersection of Qinglonghe fault and Tangxi fault where is distributed with the minimum hydrostatic pressure. According to the evaluation and analysis of geothermal water development and utilization potential, geothermal water of Hulaitang spring area can be used for physiotherapy, bathing and heating, which can provide 1840 beds for physiotherapy, 460,000 people for bathing and 9.08 million m2 for heating each year.
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Key words:
- Huleitang /
- hydrochemical characteristics /
- genetic model /
- development potential /
- Shandong
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图 3 呼雷汤Piper三线图（据Piper，1944修改）
Figure 3.
表 1 呼雷汤水化学测试数据
Table 1. Chemical analyses of Huleitang hot spring
mg/L 分析项目 2002年地热水 2005年地热水 2009年地热水 2015年地热水 2018年地热水 2020年地热水 2020年地下水 2020年地表水 pH 8.2 8.0 8.4 8.04 8.36 8.16 7.31 7.33 K+ 15.09 14.61 13.25 12.93 13.56 11.6 2.42 3.13 Na+ 285.4 254.5 290.0 255.90 262.10 281.4 36.62 31.81 Ca2+ 38.8 32.03 38.16 34.31 34.33 38.01 66.86 67.17 Mg2+ 0.98 0.49 <0.30 0.57 0.53 0.68 25.61 22.97 HCO3− 79.33 78.23 76.57 63.86 58.05 76.8 115.8 176.2 Cl− 169.7 154.56 167.72 163.2 172.78 163.9 58.12 70.03 SO42− 350 350 371.18 351.3 357.67 352 70.52 72.16 F− / / 10.00 7.38 5.89 8.72 0.33 0.29 可溶SiO2 100 98 110 113.4 108.53 100 30.33 18.51 偏硅酸 130 127.40 143 147.42 141.09 130 39.43 24.06 Li / / 0.31 0.29 0.3 0.434 ＜0.005 ＜0.005 Sr / / 2.62 2.22 2.2 2.458 0.548 0.606 TDS 1065.94 948.97 1077.48 982.91 985.25 1039 528.6 503.1 注：2020年为实测数据，测试单位为原国土资源部地下水矿泉水及环境监测中心，其余为收集数据 
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表 2 水样δD和δ18O测试数据
Table 2. Data of δD and δ18O in water samples
样品类型 δD/‰ δ18O/‰ 呼雷汤（地热水） −64 −8.8 汤西村（地下水） −54 −7.8 青龙河（地表水） −52 −7.3 注：取样时间为2020年，测试单位为原国土资源部地下水矿泉水及环境监测中心
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表 3 呼雷汤补给高程
Table 3. Estimated recharge altitude of Huleitang
温泉名称 取样点高程/m δD/‰ δ18O/‰ 补给高程/m 公式（4）（δD） 公式（4）（δ18O） 呼雷汤 15.48 −64 −8.8 436 559
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表 4 呼雷汤的循环深度
Table 4. Estimated circulation depth of Huleitangg
温泉名称 G/m/℃ tZ/℃ t0/℃ Z0/m Z/m 呼雷汤 22.7 109～118 15 20 2159～2368
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表 5 地热水化学成分特征值对比
Table 5. Comparison of characteristic values of geothermal water chemical composition
成分 国家标准（GB11615—2010）特征值 地热水中含量/（mg·L−1) 评价结果 有医疗价值浓度 矿水浓度 命名矿水浓度 氟 1 2 2 5.89～10.00 氟水 锶 10 10 10 2.2～2.62 小于 锂 1 1 5 0.29～0.434 小于 偏硅酸 25 25 50 98～113.4 硅水 氡/(Bq·L−1) 37 47.14 129.5 2.45 小于 温度/℃ ≥34 — — 66 有医疗价值 矿化度 ＜1000 — — 948.97～1077.48 淡水—微咸水
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图(9)
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