0 引言

地热资源是一种绿色可再生清洁能源（陈墨香，1991；李文等，2020；张伟等，2021），广泛应用于发电、医疗、采暖等方面（Rybach，2003；Lund et al．， 2008）。广东省是中国地热资源最丰富，温泉出露最多（约320处）的省份之一（田春艳，2012；袁建飞， 2013； Xiao et al.，2020），其中龙门县境内有14处地热田（吴明亮等，2020；陈东和牛慧麟，2021），有2处位于永汉地区。该地区交通位置条件便利，社会经济条件好，人口密集，社会发展需求高，地热资源量及产量丰富，是地热资源勘查开发潜力大区。其地热资源类型按地热地质条件、热流传输方式、温度范围、开发利用方式等因素划分属于水热型地热资源（汪集旸等，2012；蔺文静等，2013；周总瑛等， 2015；王贵玲等，2017）。近年来，随着地热勘查工作开展，多位学者对该地区进行了大量卓有成效的研究（何沛欣，2019；陈东和牛慧麟，2021；李立峰和唐安安，2021；曾一芳和覃夏南，2021；王孝亮和张果，2022），研究了本区地热田的地质特征、成因模式、勘探方向、热流体水化学特征等。本文在分析该地区储层、盖层、热源、通道等地热地质条件的基础上，总结了水热型地热资源的赋存特征，探讨了其开发利用方向，为永汉地区水热型地热资源的开发利用与保护提供基础资料。

1 区域地热地质背景

研究区位于华南褶皱系中南部，处于东西向区域大断裂佛冈—丰良深断裂带中段，夹持于北东向恩平—新丰深断裂带和河源深断裂带之间，受控于华夏系构造带与南岭东西向构造带（陆金波等，2023），热水主要出露于两构造带交接复合地带。

区域经历了多期次的构造运动，断裂构造较为发育，自加里东—印支运动时期基本形成区内构造骨架以来，又经历了燕山—喜山构造运动的改造，形成了复杂多变的构造格局，构造形迹北东、北西向为主，东西次之，近南北向表现最弱（陈东和牛慧麟，2021）。与热水关系密切的有东西向、北东向两组深大断裂带，其中东西向断裂带形成时间早，主要为压性、压扭性断裂，沿断裂带有一系列成群的逆冲断裂，起到阻水作用。后期形成的北东向断裂构造切割了东西向断裂（许庭武，2011；闫晓雪等， 2019），其不仅规模大且切割较深，为地表水的下渗、富集创造了条件，并打通了与深部热源的通道 （陆金波等，2023），对区域性的岩浆侵入有显著的控制作用（王贵玲等，2023），是形成区域地热异常的重要背景（王贵玲和蔺文静，2020），起到了导热作用且为深部热水向上运移提供了通道。

从区域上看，北东向和东西向深大断裂带基本上控制了地下热水点的分布，当北西向、近东西向的断裂构造叠加时，其交汇部位往往是地热形成的有利部位，区域内的水热型地热资源受断裂构造控制大多出露于上述两组深断裂构造与北西向断裂构造交汇部位，并沿主要断裂带呈带状分布。

区域内岩浆活动强烈，地质历史时期内经历了多期次岩浆入侵，地表有大面积燕山期花岗岩出露，同时深部还存在较大规模的隐伏花岗岩体，花岗岩体富含 U、Th、K 等放射性元素（赵平等，1995； 旷健等，2020；陆金波等，2023），其放射性元素衰变热为地热水的形成提供了良好的热源。此外，区域内有大面积隐伏的石炭系和泥盆系灰岩，受断裂构造的影响，裂隙溶洞较发育，加之盖层条件较好，使其具有相对封闭性，为热水的储存提供了良好空间。研究区经历了复杂的岩浆、构造、沉积等地质事件，区域地热地质条件良好，热源、热储、通道、盖层等地质要素齐全，为水热型地热资源的生成、运移、聚集及保持提供了有利的地质条件（乔海霞等， 2022），形成了一个相对独立的地热系统（汪集旸， 1996；何治亮等，2017；王贵玲和蔺文静，2020；张敏等，2023）。

2 永汉地区地热地质条件

永汉地区（图1a）出露的主要地层由老到新为寒武系（∈）、泥盆系（D）、石炭系（C）及第四系（Q）。区内构造较为发育，构造形迹以北东向、北西向为主，主要发育永汉向斜、湖口背斜褶皱构造及北东向永汉断裂组、北西向沙径断裂两组断裂构造。出露的岩浆岩为早白垩世花岗岩。

a—永汉地区地热地质图； b—钟山下地热地质图；c—永汉地热地质图及30 m埋深等温线图（据李立峰和唐安安，2021修改）

1—第四系冲洪积物；2—下石炭统测水组石英砂岩、粉砂岩夹黑色页岩；3—上泥盆统帽子峰组粉砂岩、粉砂质泥岩；4—中—上泥盆统春湾组细砂岩、粉砂岩、页岩夹灰岩；5—中—下泥盆统老虎头组石英质砾岩、含砾砂岩、粉砂岩及粉砂质页岩；6—中—下泥盆统杨溪组砾岩、砂砾岩夹砂岩、粉砂岩；7—中—上寒武统水石组变质砂岩、板岩、炭质板岩；8—中上寒武统高滩组变质砂岩、灰绿色板岩、粉砂质板岩；9—早白垩世花岗岩；10—实测、推测断层及产状；11—探采结合井及编号；12—30 m埋深等温线及水温（℃）；13—测温孔及30 m实测温度（℃）；14—原有温泉；15—隔陂地热异常区范围；16—马星地热异常区范围；17—钟山下地热田范围

永汉地区共有永汉地热田和钟山下地热田两处地热田，均发育在北东向永汉向斜东翼与北西向湖口背斜的交汇部位的隐伏岩溶谷地。其成因模式为大气降水和地表水沿深大断裂下渗进行深循环，经大地热流和花岗岩体等深部热源加热后，热水沿地热田内的沟通断裂上涌并持续加热，最后在岩溶-裂隙系统中聚集形成热水（屈泽伟等，2019； 张敏等，2023）。根据研究区地热系统赋存的地热地质背景，结合地热田热储类型、断裂发育特征等地热要素及热量传递方式判断，该地区地热田属于对流型地热系统（陈墨香等，1994；王贵玲和蔺文静，2020）。

2.1 热储特征

永汉地热田（图1c）根据地热储、盖层组合的岩性及深度差异等可分为隔陂和马星两个地热异常区（何治亮等，2017），隔陂地热异常区热储岩性主要为下石炭统石磴子组（C₁sh）灰岩，盖层主要为第四系冲洪积土层、粉质黏土和下石炭统测水组（C₁c） 砂岩等，盖层厚度 9.38～49. 08 m；马星地热异常区热储岩性主要为上泥盆统天子岭组（D₃t）灰岩，盖层为第四系冲积砂砾层和中上泥盆统春湾组（D_2-3ch）、上泥盆统帽子峰组（D₃C₁m）砂岩、页岩、炭质页岩等，盖层厚度 12.50～38.30 m。地热田内共发现 6 条北东向断裂 F₁～F₆和 1 条北西向断裂 F₇（李立峰和唐安安，2021），其中 F₂断层是隔陂地热异常区主要的导水、导热构造，F₅断层为马星地热异常区导水、导热构造之一，F₇断层周边未见地温异常。

两个地热异常区热储层在构造及地下水的作用下溶洞和溶蚀沟槽、裂隙等均较发育，为地热水的循环、运移、储存提供了通道及有利的空间，其主要受北东向断裂（F₁、F₃、F₄、F₆）控制，为断裂带控热的带状裂隙溶洞型热储。热储盖层中粉质黏土、砂砾石、细砂岩、页岩和炭质页岩等透水性弱，隔热保温性良好，为地热田地热资源提供了隔水隔热的封闭作用。

钟山下地热田（图1b）热储岩性为上泥盆统天子岭组（D₃t）条带状灰岩，地热田内发育 F₈～F₁₀ 3条断层，其中北东向 F₈断裂（有两条断层 F_8-1、F_8-2）是地热田的控热构造，北西西向断层F₁₀为储水导水断层，地热田受断层F_8-1、F_8-2、F₉、F₁₀控制呈北西西走向的带状热储。盖层为第四系冲积层，局部地段为第四系土层及上泥盆统帽子峰组（D₃m）砂页岩。

本次研究通过资料收集整理、地热地质调查、地球物理勘查、地热钻探工程及降压试验等方法，圈定了永汉地区地热异常范围并计算了热储温度及循环深度，地热田热储信息见表1。

2.2 热储的埋藏条件

永汉地热田隔陂地热异常区和马星地热异常区的热储均为受断裂带控制并呈带状分布的裂隙溶洞型热储，由于断裂构造的复杂性，在不同部位所揭露到的热储厚度及埋深均不相同，不同孔段热储的空隙率、渗透性也不相同，热储的埋藏条件相对较复杂。地热田各地热井揭露的热储埋藏深度见表2。

2.3 地热田边界条件

永汉地热田根据长期水文观测成果及错峰降压试验结果显示，马星和隔陂地热异常区属于两个相对独立的地热异常区，其水力联系不明显（李立峰和唐安安，2021）。

隔陂地热异常区主要分布在北东向断裂（F₃）以西区域，受 F₁、F₃断裂和岩性条件控制，地热流体赋存于隐伏的下石炭统石磴子组（C₁sh）灰岩的溶洞或溶蚀裂隙以及构造裂隙之中，F₁和 F₄断裂为主要的控热构造。东、西边界受岩性条件控制，西侧边界受隐伏测水组（C₁c）砂页岩隔水层控制，东侧的帽子峰组（D₃C₁m）砂页岩，透水性差、隔热性较好，形成了地热田的东侧边界。北东向断裂在异常区表现为张性，岩石受构造作用影响破碎、溶蚀裂隙及溶洞发育，为深部热水的循环和运移提供了通道和储存空间，形成热储。往南、北方向延伸出异常区后断裂表现为压性，岩石裂隙闭合，透水性及富水性较弱，因此南、北边界主要为相对隔水、隔热的渐变过渡型边界，岩石较完整、致密，透水性及富水性较弱，形成天然的常温水和地热水的分水岭。

马星地热异常区热异常区主要集中于北东向断裂 F₄上盘，受 F₄、F₆断裂和岩性条件控制，地热流体赋存于区内隐伏的上泥盆统天子岭组（D₃t）灰岩的溶蚀裂隙和构造裂隙之中，F₄和 F₆断裂为主要的控热构造。地热异常区边界条件受构造和岩性条件控制，东、西两侧分别为春湾组（D_2-3ch）、帽子峰组 （D₃C₁m）的砂页岩，隔水、隔热效果良好，起到了阻碍地热流体向东、西扩散的作用，周边机井无明显热异常现象。北东向断裂往南、北两侧延伸出异常区后表现为压性，较完整的岩石阻碍热水带往南、北扩散，因此南、北边界主要为渐变过渡型边界。

钟山下地热田位于永汉河左岸的隐伏岩溶谷地，主要集中于北西西向断裂 F₁₀与北东向断裂 F₈、 F₉交汇部位，地热流体主要赋存于天子岭组（D₃t）灰岩裂隙溶洞中，围岩主要为春湾组（D_2-3ch）、帽子峰组（D₃C₁m）的砂页岩和天子岭组（D₃t）灰岩。其边界条件主要取决于岩石的裂隙发育情况，在断裂带及附近，岩石受构造作用溶洞、裂隙发育，为深部地热水的循环和运移提供了通道和储存空间，形成热储，远离断裂带岩石较完整致密，透水性及富水性极弱，形成南界和北界相对隔水、隔热的渐变过渡型边界。F_8-1和 F_8-2两条断裂带构成了热水带的东界和西界，限制了地热田地热流体向东、西两侧扩散。其中F_8-1可视为储热构造底板，为导热构造，同时也是阻挡地热水向西扩散的相对隔水边界，F_8-2断裂则控制了地热田东部，阻碍了地热水向东部溢流扩散，形成相对隔水边界。

2.4 热源及地热流体通道

有关地热区域高异常地温的形成机理，众多学者做了大量研究。目前普遍认为，地热异常的主要因素（Jaupart et al.，2015；毛小平，2018），包含地幔热传导、花岗岩类岩石放射性产热（王钧，1985；黄少鹏，1992）、岩浆余热和断裂带摩擦生热等（祝小辉，2021）。

地表热流作为深部热的直接反映，来自地幔的热流占比为40%~60%，放射性产热形成的热流占比约40%（王社教等，1999）。

广东省内有大面积花岗岩出露，花岗岩体具有异常高的生热率背景，岩石中的 U、Th、K 元素含量较高，其放射性衰变生热率超过了2.8 μW/m³（赵平等，1995），高达 5.7 μW/m³（庞忠和等，2020），占总生热的 70%（旷健等，2020；陆金波等，2023），大地热流由来自地幔的深部热流和岩石放射性生热组成（邱楠生等，2022；王贵玲等，2023），对温泉分布与大地热流（胡圣标等，2001）的研究揭示二者存在较强的相关性，其中东南温泉区热流集中在60～80 mW/m²，高温泉主要分布于热流 70 mW/m²以上地区，粤港澳大湾区平均大地热流值 75 mW/m²（张敏等，2023），黄沙洞地区放射性元素衰变产生的热能和约为 38.99 mW/m²，地幔热流约为 31. 01 mW/m² （王贵玲等，2023），热流值为 70 mW/m²（甘浩男等， 2023），略高于61.5 mW/m² 的中国大陆平均值（姜光政等，2016）和华南平均大地热流值64.2 mW/m²（袁玉松等，2006）。较高的区域背景热流、高导热率的花岗岩和高含量的放射性产热元素的共同作用是研究区高温地热异常形成的重要原因。

永汉地区断裂构造发育，岩浆活动强烈，佛冈 —丰良深断裂带控制着以燕山期花岗岩为主体的岩体展布，永汉地热田北西侧约1.5 km处出露的南昆山花岗岩体，即为该岩浆岩带的组成部分。地热田内有多个地热井揭露到花岗岩，推测永汉地热田深部存在大面积早白垩世花岗侵入岩，且有一个观测孔揭露到基性岩脉，也为幔源物质的来源提供了直接证据。故永汉地热田的热源主要来自花岗岩放射性元素衰变所生成的热能及深部地幔热传导，其次为岩浆余热和沟通深部热源的活动断裂带的热对流（王孝亮和张果，2022）。

地球深部的热在向地表传递的过中受岩性、构造和地下水运动等因素的影响，不同程度地决定了地温场的形成演化与分布特征（庞忠和，1987）。永汉地热田平面地温场形态呈不规则长轴型，长轴方向与北东向构造方向一致（图1c，李立峰和唐安安， 2021）。区内地热田分布主要受北东向区域深大断裂构造控制，在构造应力作用下，断裂构造及其派生的次一级断层易形成连通性较好的断裂破碎带和裂隙溶洞发育带，为地热田深部地热流体的储存、循环和运移提供了良好的通道及空间，形成对流型地热系统提供了有利条件。即深大断裂构造活动不仅能促使热储空间的形成，还能为地下水深循环获得热量后往浅部运移，沟通了深部地热流体与浅部热储之间的空间联系，成为地热田重要的热传递通道（朱长生，1982）。

钟山下地热田东约8 km，西约2.2 km出露晚侏罗世花岗岩体，岩浆余热和花岗岩中放射性元素衰变产生的热量为地热田的热源之一，区域北东向断裂的磨擦热是地热田的又一热源。热异常长轴与北西西向 F₁₀方向一致，地热井揭露到 F₁₀断层的岩心裂隙面可见溶蚀和铁锰质浸染等热水活动痕迹，在断裂带及附近，岩石受构造作用溶洞、裂隙发育，水温也升至最高（ZK02：73.6℃；ZK04：75℃），故该断层为热水运移的主要通道，为深部地热水的循环和运移提供了通道和储存空间，亦是地热田的储热层。

综上，较高的区域背景热流和高生热率燕山期花岗岩体是永汉地区裂隙溶洞型热储的良好热源 （张敏等，2023），高导热率的花岗岩能促进地幔热传导至地表（旷健等，2020），广泛分布的花岗岩类岩石放射性衰变生热为高温地热形成提供了热量 （Lin et al.，2022；王贵玲等，2023）。大气降水渗入地下后，沿断层裂隙带往深部渗透，经深部循环，岩浆岩余热和断层磨擦热加热，并不断接受深部地幔热量和花岗岩中放射性元素衰变产生的热量，在较高的大地热流背景下被加热后，形成热水后以北西向断裂、北东向主干断裂及其交汇部位作为升流通道（甘浩男等，2020），热对流向上运移（陈华强， 2012），形成水热对流系统，并在有利的地段以温泉 （或泉群）出露地表或被钻孔揭露形成地热井（袁建飞，2013）。

大气降雨、地势较高处的地表水、浅层地下水等，在深循环中，使水温提高，在压力等作用下，因此北东向断裂是热矿水形成的控热构造；北西西向断层裂隙带为热水运移的通道。

3 水热型地热资源评价

3.1 地热流体质量评价

永汉地区的地热井采用凿井抽水的方式进行开采，本次研究对该区典型地热井的地热流体进行取样全分析（杨荣康等，2018），测试内容包括主要阴阳离子、偏硼酸、偏硅酸和矿化度、总硫化氢等； 氟、锂、锶、溴、碘、钡等微量元素（赵璐等，2011；许鹏等，2018）。永汉地区典型地热井地热流体水质分析结果见表3。

根据表3 可知，永汉地热田偏硅酸质量浓度为 30.9～129. 0 mg/L，平均值 94.3 mg/L；氟质量浓度 2.11～12.27 mg/L，平均值 6.95 mg/L。地热流体水化学类型以 HCO₃-Na 型为主，其次为 HCO₃•SO₄-Na•Ca型、HCO₃-Na•Ca型。矿化度为 249～783 mg/ L，平均值 483 mg/L，属淡水，水温为 30. 0～77.5℃，依据加权平均水温，属于低温地热资源中的温热水。地热流体属重碳酸钠型中性低矿化度的淡温热水，ZK1、ZK9、MK1、MK2、MK3、MK4、ZK4 和 ZK5 井的偏硅酸和氟离子浓度达到命名矿水浓度标准，可命名为硅水和氟水。ZK2、ZK6 和 ZK8 井偏硅酸含量仅达到矿水浓度，ZK8 井氟含量仅达到有医疗价值浓度。

钟山下地热田偏硅酸质量浓度为 45. 0～60. 0 mg/L，平均值 76. 00 mg/L；氟质量浓度 2.59～3.15 mg/L，平均值 2.87 mg/L。地热流体水化学类型为 SO₄-Ca•Na 型，矿化度为 434～496 mg/L，平均值 465 mg/L，亦属淡水，水温为 45. 0～60. 0℃，属于低温地热资源中的温热水。即钟山下地热田地热流体属中性低矿化度的淡温热水，偏硅酸和氟离子浓度达到命名矿水浓度标准，可命名为硅水和氟水。

根据典型地热井地热流体水质分析结果（表3），永汉地区地热流体化学组分动态变化较稳定，主要特征性组分为偏硅酸和氟离子，平均 pH 值 7.67，属中性水。地热流体水质类型主要为 HCO₃-Na型中性低矿化度的淡温热水，大部分可命名为硅水和氟水，具较高的医疗保健价值。除永汉地热田 ZK2、ZK9 和 ZK8 井的温度≤34℃，大部分地热流体均已达到理疗热矿泉水水温≥34℃的要求。此外，地热流体中还含有氡、锂、锶等多种对人体有益的成分。此外，地热井的地热流体为非腐蚀性水，总体来说地热流体质量较好。

3.2 地热资源量

本次研究通过降压试验评价了各地热田地热资源可开采量，根据地热资源地质勘查规范，采用热储法（王贵玲等，2017）进行了地热资源储量估算。永汉地热田的可开采量主要以枯水期群井降压试验成果为评价依据，隔陂地热异常区产量4901 m³ /d，加权平均水温 52.2℃，马星地热异常区产量 5024 m³ /d，加权平均水温 63.3℃，永汉地热田合计地热流体产量 9925 m³ /d，加权平均水温 57.8℃，地热资源量 3323.37×10¹² kJ，地热流体可开采热量 48.40×10¹⁰ kJ/a。钟山下地热田地热流体产量 4055 m³ /d，加权平均水温 72.4℃，地热资源量 902.56× 10¹² kJ，地热流体可开采热量 28.12×10¹⁰ kJ/a。具体结果见表4。

4 地热资源开发利用与保护

永汉地区地热田地热井成井深度均小于 1000 m，地热资源开采的经济性属于最经济的，永汉地热田地热流体单位产量22~280 m³ /（d•m），属适宜—较适宜开采区，钟山下地热田地热流体单位产量166~636 m³ /（d•m），属适宜开采区。

4.1 地热资源开发利用

地热资源按温度高低分类可分为低温地热能 （温度低于 90℃）、中温地热能（温度为 90～150℃） 和高温地热能（温度高于 150℃）（杨红亮等，2010； 王贵玲等，2017）。不同温度的地热流体的利用范围和开发利用方向也不同（陈墨香，1991），大体可分为高温地热发电（王贵玲等，2000）和低温直接利用两大类。其中 150℃以上的高温地热流体可进行综合利用，发电后排出的热水可进行梯级利用 （Lund and Boyd，2016），用于工业干燥、工业热加工、供暖等；90~150℃的中温和 25~90℃的低温地热以直接利用为主，可用于脱水加工、回收盐类、罐头食品等工业上，还可用于采暖制冷、旅游疗养等方面。25～50℃的地热流体可以用于理疗、洗浴、温室种植、水产养殖等（王贵玲等，2017；吴姗姗等， 2023）。

4.1.1 地热资源开发利用区划

为了确定永汉地区地热资源的开发利用方向，须结合永汉地区地热资源赋存及分布特征，按照泉或沉积盆地热储中的温度进行地热资源梯级开发利用温度区划（刘凯等，2017），根据全国地热资源调查评价与区划技术要求和地热资源地质勘查规范，地热资源按温度可分为5级区划。

永汉地区地热流体温度介于 30. 0~77.5℃，地热资源梯级利用温度等级主要为Ⅲ级（60～90℃）、 Ⅳ级（40～60℃）、Ⅴ级（25～40℃）3个等级。基于温度等级及区划及流体水化学特征区划，并结合以往的开发利用情况、地区经济发展状况及梯级开发利用技术等确定其合理开发利用方向，同时考虑底温地热资源的梯级综合利用及“温泉之乡”地热资源开发利用的示范性区划导向，永汉地区地热资源开发利用方案区划可分为3类（表5）。

4.1.2 地热资源开发利用方向

永汉地区地热田地热井成井深度均小于 1000 m，地热资源开采的经济性属于最经济的，永汉地热田地热流体单位产量22~280 m³ /（d·m），属适宜—较适宜开采区，钟山下地热田地热流体单位产量166~636 m³ /（d·m），属适宜开采区。

通过对永汉地区地热流体质量进行评价，该地区地热田地热流体氟含量超过生活饮用水国家标准（1 mg/L）的最高限值，不能作生活饮用水直接饮用。长期过量摄入会导致氟中毒，症状上表现为氟斑牙和氟骨症等（徐映红等，2012；侯笛，2021），严重时甚至会导致骨变形，丧失劳动能力。此外，该地区地热流体氟含量还超过了农田灌溉水质标准 （氟化物含量 2. 0～3. 0 mg/L）和渔业水质标准中用水的水质氟化物最高限值（氟化物含量<1. 0 mg/L） 要求，除永汉地热田 ZK2、ZK8、ZK9 井水温低于 35˚C，其余地热井地热流体中水温均超过农田灌溉水质标准用水基本控制项目标准值（水温≤35˚C）的最高限值要求，不宜直接用于农田灌溉和渔业养殖等。

但该地区地热流体富含偏硅酸、氟、氡、锂、锶等矿物质，使其具有各种不同的医疗保健效果（吴景华和云希斌，2003；吴姗姗等，2023），主要特征组分为偏硅酸和氟离子，且含量达到医疗价值浓度 （白博文等，2022），根据地热资源地质勘查规范，含有此类矿物质的地热水属硅水、氟水和温水类型的理疗热矿水。

根据永汉地区地热地质条件特征，水质特征，可开采量大小和地区经济产业现状等情况综合分析，本区地热流体水温 30. 0~77.5℃，属低温地热资源中的温热水，其可能的利用范围包括理疗、休闲洗浴、采暖、温室、养殖等。依据地热流体化学组分的含量，地热资源开发利用方向是理疗洗浴、采暖及农林牧渔业等。

现阶段本区地热资源开发利用方向主要为理疗、洗浴，休闲养生、温泉旅游及温泉集会等旅游疗养开发模式吸引大批疗养者和旅游者，带动了当地度假旅游业的发展，同时部分温泉与房地产建设同步进行，以温泉入户为亮点推动房地产等相关产业，前景较好。

然而该地地热资源用途主要集中于理疗、洗浴，用于种植、养殖等方面的用途较少，对地热流体的开发利用方式和结构比较单一，未能全面发挥地热资源的功能作用。如地热用作洗浴用途后均为简单的排放，部分温度较高的地热流体甚至先在蓄水池散发热量自然降温，水温降低后再做洗浴用途，对热能的利用率非常低，资源浪费现象非常严重。

永汉地区交通便利，地热资源丰富且资源集中分布，温度区划等级较多，日可开采量大，市场需求大。今后在利用中，应根据地热流体的不同温度以及需求做好利用规划，拓宽地热应用领域范围，进行地热梯级利用（余春梅等，2021），以提高地热资源利用率、实现地热资源高效利用，减少资源浪费 （丁永昌，2016）。可依据地热流体的温度情况和 III、IV、V 级梯级开发利用方案区划进行利用，先将高温地热资源用于采暖等高消耗方向，再用于洗浴、种植、养殖等低消耗方向，从而形成阶梯利用体系（李文等，2020）。如可引导农林牧渔业利用降氟降温后的地热流体进行催芽、育苗、反季节蔬菜、花卉等温室大棚种植和水产养殖，既可以缩短植物生长周期，又可以提高农林作物的产量。此外，地热流体经处理后还可以循环利用，对部分鱼类养殖、越冬有较好的帮助，经济效益较为显著（陈怀玉等， 2020），这些产物的市场价值提升了地热直接利用的经济价值（孔维臻，2013），同时还可进行采用热泵技术的制冷供热新技术的研究与应用。

因此，只有对地热资源的开发利用由目前的一次性利用向综合与梯级利用方向转化（田春艳， 2012），实现对地热资源的充分利用，才能提高地热资源利用率，深度发掘地热资源开发利用潜力，实现经济、社会效益最大化。

4.2 地热资源保护措施

为了保持地热资源可持续开发利用，须重视地热资源的保护，做到“在开发中保护、在保护中开发”。在地热资源开发利用中应重视以下方面的保护措施。

（1）合理开采地下热水资源。永汉地区地热田为岩溶裂隙溶洞型带状热储，水工环地质条件复杂，岩溶发育且埋藏浅，部分浅部孔隙介质与热储层之间缺乏连续、稳定的隔水层，存在导水性强的构造破碎带和岩溶发育带，过量开采易改变原系统的压力分布（王贵玲等，2000），产生地面塌陷、地面沉降等地质环境问题。其中永汉地热田随着地热资源的开采，地下水降落漏斗的持续作用，部分地区已出现地面沉降、地面塌陷等地质环境问题，永汉地热田由于超采原因，进入枯水期后30 m以浅大部分含水层疏干，部分地热井不能连续取水且静水位有持续下降趋势。在开发过程中，须按照不同区域地热资源的热储层特征、埋藏与分布情况合理布置开采方案，采用相对分散多井开采并规划好单井开采量，严禁超采，避免因单井大水量、大降深开采形成深大降落漏斗，导致地热流体温度下降，使热储受到破坏，造成地热资源枯竭（董咏梅等，2009）。为了长期合理开发利用地热资源，在开采过程中需严格控制开采量。

（2）建立地热资源环境保护区。永汉地区地热田周边无大型工厂、矿区分布，永汉河及其他支流无工业污染，从水质分析结果来看，地热流体未受污染，目前永汉地区地热田地热水源地地质环境良好。但在开发建设过程及营运后，可能对会地质环境造成影响，应加强对自然生态环境的保护，根据地热田的热异常范围、热储的特征及地热流体补给条件等，将地热异常区周边沟溪、河流等作为重点的保护区域，建立地热田环境的3级保护区域（王孝亮和张果，2022），划分资源开发利用功能区、重点开发利用保护区和禁采区等。保障地热田天然补给区对地下地热水的补给不被破坏。

（3）防止环境污染。永汉地区地热田地热流体各项有害组分未超过最高排放浓度，但氟浓度超过生活饮用水水质标准，而且地热流体水温较高，矿化度高。若排放不当将会造成氟化物污染和热害等，易造成地表水、地下水及农业生态环境的污染。因此要加强热废水的排放管理，做到达标排放，防止环境污染。

（4）建立地热流体井动态长期监测系统。地热资源在开发利用过程中，水量、压力、水温等会随开采过程发生变化。永汉地区地热流体在长期开采中已有天然出露的地热水消失，为避免地热流体质量下降和地面沉降等地质灾害的发生，在开采过程中应严格控制各井水位降深和开采量，取缔周边非法开采地热水，同时建立和完善地热田地热流体动态长期观测的制度，坚持对地热田地热流体的压力、产量、温度及水质等进行长期系统监测，及时掌握地热流体的开采动态，特别是压力下降漏斗的形成与变化，当发现地热流体压力、产量及水温等发生异常时，应及时查明原因并采取恰当的防治措施，确保地热资源能持续长期开发利用。

5 结论与建议

通过对龙门永汉地区地热田热储特征、埋藏条件等地热地质条件及开发利用的研究，该地区具有水热型地热资源赋存的良好地质条件和广阔的开发利用前景。地热田地热资源量丰富且地热流体质量较好，合理、可持续的开发利用地热资源，社会效益、经济效益和环境效益显著。

5.1 结论

（1）地热流体主要赋存于下石炭统石磴子组 （C₁sh）灰岩和上泥盆统天子岭组（D₃t）灰岩中，主要受北东向断裂控制，为断裂带控热的带状裂隙溶洞型热储，较高的区域背景热流和高生热率的花岗岩体是其良好热源。

（2）地热田水热型地热资源量 4225.93×10¹² kJ，地热流体可开采量 13980 m³ /d，地热流体水化学类型以 HCO₃-Na 型为主，属硅水、氟水和温水类型的理疗热矿水。

5.2 建议

（1）现阶段本区地热资源开发利用方向主要为理疗、洗浴，开发利用结构比较单一，今后应根据地热流体温度和需求做好规划，拓宽地热应用领域范围，进行地热梯级利用，提高地热资源利用率，减少资源浪费。

（2）在地热资源开发利用中应重视合理开采地下热水资源、建立地热资源环境保护区、防止环境污染并建立地热流体井动态长期监测系统等方面的地热资源保护措施，保持地热资源的可持续开发利用。

参考文献