新疆温泉县博格达尔温泉成因初探及开发利用前景分析

  1 前言

 

  温泉县地处新疆西部边境,是全国惟一以“温泉”命名的县。该县西部和北部与哈萨克斯坦共和国接壤,南部和东部与霍城县、博乐市相邻,行政区划隶属于博尔塔拉蒙古自治州管辖,县境总面积约5900km2。博格达尔温泉位于温泉县城以北约2km处,当地建有博格达尔温泉疗养院内供患者及游客使用,院内现有三眼泉口,扩孔后进行洗浴供水使用,水温在43℃左右。该疗养院在旅游旺季需水量600m3 /d,旅游淡季需水量为480m3 /d,全年需水量为12. 16× 104 m3 ,旅游旺季日接待游客量达800～ 1000人次。本文依据前人资料,对博格达尔温泉的形成机理进行初步论证,为当地进一步合理开发利用温泉水资源提供地质依据。

 

  2 地质构造特征

 

  温泉县城位于天山地槽褶皱系。早古生代沉积经海西构造运动形成珍别套山褶皱带,晚古生代沉积经海西构造运动形成阿拉套山褶皱带。伴随着大规模区域变质作用,发育有东西向的主干深大断裂,并有岩浆侵入喷发。晚近时期大规模的构造活动将剥蚀夷平的加里东及海西地槽褶皱带抬升形成断块,形成目前别珍套山与阿拉套山断块强烈上升隆起和中部博尔塔拉断块相对下降的构造格局。博格达尔温泉位于中部博尔塔拉断块上,沿断陷两侧发育有大规模深大断裂,其活动控制断陷与隆起的分布现状。深大断裂东西向展布,近南北向发育一些次一级的断裂构造,次级断裂的活动造成了基底的高低起伏,为博格达尔温泉水的运移提供了便利通道。

 

  根据前人物探资料,电测深成果及浅层地震成果都比较明显地显示了博格达尔温泉附近隐伏断裂的存在,而且两种成果反映的断裂破碎带位置比较吻合。温泉所处的断裂呈东西走向,断裂上宽下窄,顶部宽300m、底部宽200m,推测断裂以高角度75°～ 85°向南倾。该断裂对地热的形成具有重要作用,在一定程度上阻挡了北部的地下冷水向南部径流,对南部地热水水温的保持起到了重要的保护作用,并迫使北部的少部分地下水向地下深部循环,通过深部循环使地下水获得特殊的微量元素,并且达到增温作用,从而形成医疗热矿水,以泉水的形式出露于地表。

 

  1- 主干深大断裂; 2- 次级断裂; 3- 地质界线; 4- 地热钻孔; 5- 温泉; 6- 冷水泉; 7- 地下水流向; 8- 地层3 水文地质条件博格达尔温泉地处博尔塔拉河谷地,地下水从南北两侧得到河水、洪水的入渗补给,并向博尔塔拉河径流排泄,沿河迳流方向地下水补给地表水。松散孔隙潜水含水层厚度5～ 100m,沿河附近埋深小于5m,向河岸两侧埋深逐渐变大, 至城区潜水埋深10～25m。潜水单井涌水量多在1000～ 3000m3 /d,近河地段可大于3000m3 /d,河谷潜水渗透系数50～ 60 m /d。

 

  基岩风化裂隙和构造裂隙含水层富水程度不均,单井涌水量一般小于1000m3 /d,渗透系数小于10m /d。

 

  受博尔塔拉深大断裂的影响,其两侧基岩较为破碎,特别是位于博尔塔拉大断裂以南的次一级断裂构造的南侧,构造裂隙和风化裂隙十分发育,开启程度较好,为大气降水的入渗补给创造了良好的条件。当地表水沿断裂构造带入渗到深部与温热岩体相遇增温后,出露地表便形成温泉。该温泉出露于博尔塔拉河南岸基岩出露处,地下热水沿断裂带南侧的构造裂隙和风化裂隙涌出,现状下采用40m3 /h潜水泵抽水,用水量一般为480m3 /d。根据前人抽水试验资料,推测该温泉最大开采量达1440m3 /d时, 水位降深为2. 87m。

 

  4 水文地球化学特征

 

  博格达尔温泉水中阳离子均以Na+ 为主,占据主导地位; 阴离子均以SO4- 为主,其次为Cl- 。矿化度为671. 0mg /l,属低矿化淡水, pH值9. 12,呈偏碱性,总硬度40mg / l,水质较软,水化学类型为SO4— Na 型。

 

  热矿水中均含有F- 、Li、Sr 多种微量元素和其他组份,依据《地热资源地质勘查规范》( GB /T11615-2002)中医疗热矿水水质标准,温泉疗养院内温泉水中的总H2 S、F- 及H2 SiO3 三项指标已达到医疗矿泉水命名矿水浓度,水温达到有医疗价值浓度,矿化度小于1000mg /l ,可命名为淡型硫酸钠碱性硫化氢氟硅温热水,温泉水化学特征值见表1。对照饮用天然矿泉水水质标准,温泉水中分别有Sr、Li及H2 SiO3三项指标已达到界限指标,大多数检测项目未超标。但温泉水中含有较浓的H2 S气味, F- 含量大大超出限量指标,因此,温泉水不符合饮用天然矿泉水水质标准。

 

  对照生活饮用水水质标准,温泉疗养院内温泉水化学成份中的H2 S、pH值及F- 均已超标, 故温泉水不符合生活饮用水水质标准。温泉水中SO42- 、H2 S及pH较高,这些组份会对金属产生一定的腐蚀作用。根据工业用水(主要为锅炉用水)的水质标准,博格达尔温泉水评价为半腐蚀性、起泡、锅垢很少、具有硬沉淀物的水。鉴于该温泉水对金属具有一定的腐蚀作用,且具有硬沉淀物,故在开发利用热矿水中应注意上述问题的存在。

 

  5 水源分析

 

  根据前人对该区域的氢氧稳定同位素研究结果,温泉点均位于全球降水线附近,反映了温泉水属大气降水起源,是大气降水在断裂带深循环型中低温地热资源,补给区位于博尔塔拉河上游,补给高程在1850～ 2050m之间。氚同位素测年成果表明,温热水属热核试验后补给,补给时间距今约30年。

 

  据新疆地震局温泉县地震台观测资料,该地震台附近温泉多年水温、水位动态稳定,水温年变化幅度0. 1～ 0. 2℃ ,年内无季节性变化,水温日变化一般<0. 005℃ ; 水位年变化0. 1～ 0. 15m,水位日变化一般< 0. 05m,且无明显周期性变化和固体潮汐反应。通过以上资料说明,温泉水具有稳定的补给源。

 

  6 热源分析

 

  根据本区地质及水文地质特征, 选用Na— K温标法估算热储温度。经计算,温泉疗养院内温泉热储温度t (℃ )为139. 40℃。从计算结果来看,排除分析误差等因素外,本区热储基础温度为120～ 130℃。根据《地热资源评价方法》( DZ40— 85) ,采用热储法进行地热资源量计算,地热资源量为3. 35× 1011kcal。用热储法计算出的地热资源量不可能全部被开采出来,只能采出一小部分,二者之比值为回收率,回收率的确定根据温泉出露区域的实际情况,参考相关规范中的经验数值,取0. 25。经计算,温泉可开采地热资源量为8. 37× 1010kcal,温泉释放的热量为437. 73kcal /s。

 

  7 温泉开发利用前景分析

 

  1) 博格达尔温泉北距县城约2km, 温泉疗养院附近水电、通信、宾馆等基础设施齐全完备,县境内304省道经博乐市直通312国道,由县城向东约90km可达博乐市,经博乐向东可达艾比湖和阿拉山口,向南途经美丽的赛里木湖可通往伊宁等地。因此,该温泉开发利用条件便利。

 

  2) 博格达尔温泉位于博尔塔拉河南岸阶地,河漫滩上林木密布、沼泽湿地开阔, 依山傍水, 环境优美,海拔高程为1240～ 1300m, 该区多年平均降水量231. 7mm,年平均气温3. 9℃ ,相对湿度约65% ,气候温和宜人,降水适中,适宜于休闲旅游度假。

 

  3) 温泉县是全国惟一以“温泉”命名的县,博格达尔温泉是该县最为著名的旅游资源,该温泉开发利用有着近百年的历史。由于水质好,水温适中,全国各地患者及游客慕名而来,加之有花秀草茂的米尔其克草原、雄奇壮丽的乃仁撒拉飞瀑等自然景观的映衬,以及罕见的石头城、草原石人、木乃伊等文化遗存,近年来,该县旅游业呈现出快速发展的势头。因此,博格达尔温泉水资源的进一步开发利用将对该县旅游业及相关产业的发展形成较大的带动和促进作用。

 

  4) 博格达尔温泉出露于博尔塔拉河南岸基岩出露处,属断裂型温泉,温泉是由于地下水经深大断裂进行地下深部循环增温所致,热异常点皆沿压性断裂构造的上盘、构造破碎带附近分布,温泉以泉群形式出露地表,属中低温地热资源。温泉水为淡型硫酸钠碱性硫化氢氟硅温热水,具有较高的医疗价值,水温适度,特别适合洗浴等,为品质优良的医疗矿泉水。在旅游旺季每日可接待800～ 1000人次。据了解,经常洗浴能治疗风湿性关节炎、肠          胃炎、妇女盆腔炎等多种疾病,故该温泉被人们称为“健身骨、治百病、能益寿延年的神泉圣水”。

 

  5) 据2005年初步统计资料,每年仅温泉洗浴一项直接经济收入达400～ 500万元,博格达尔温泉的开发利用对增加地方财政收入,拉动相关产业发展有重要的贡献。因此,当地政府在制定近期及中长期发展规划中,已将温泉疗养、旅游度假作为发展当地经济的支柱性产业之一,博格达尔温泉的开发利用必然得到温泉县政府和社会各界的大力支持。