山西省热矿水资源的分布特征及其利用，本文主要内容关键词为：山西省论文,水资源论文,特征论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
【摘要】山西省的热矿水资源比较丰富，分布也相当广泛.据调查统计有430处。既可作为地热能资源利用，又可作为医疗和饮用天然矿泉水利用。本文结合地质构造分析热矿水分布特征的基础上，提出在山西省寻找、开发和利用热矿的方向。并提出保护和管理建议。
【关键词】热矿水 医疗 饮用
Abstract
Shanxi Province is quite rich in therm-mineral water resources.which are widely dispersed over shanxi Province According to investigation and statistics.430 points have been found.They can not only be used as terrestrial geat resources but medical treatment and drinking natural mineral water.This paper puts forward directions to seek exploiting and utilizing therm-mineral water on the basis of analysing dispersed features of therm-mineral water on the basis of analysing dispersed features of therm-mineral water in geological structure theory and makes some suggestion on protection and management.
Key words:therm-mineral water resources;medical treatment drinking
据调查，山西省的热矿水的天然及人工露头达430处（分布相对集中点作为一处），计685个点。其中包括具有能源利用价值医疗和饮用价值的地下热矿水。地下热矿水通过临床实践，证实具有医疗效果，可作为医疗矿泉水开发利用；当其符合饮用水标准，且含有有益于人体健康的微量元素时，又可作为饮用天然矿泉水开发利用。
1 山西省热矿水资源的分布特征
热矿水点分布的县市占全省所有县市的67%。
1.1 山西热矿水资源的分布，南部点多，北部点少；盆地、平原多，山区少；中低温露头多，高温露头少；人工揭露点多，天然露头少。热矿水在地理分布上极不均匀。总的来看，南部较密集，北部较稀疏；盆地、丘陵边缘地带多，山区较少。
1.2 热矿水的温度大部分属于20～40℃的低温热水；40～60℃的中温热水仅有16处，大于60的高温热矿水仅有4处。即新绛北池(81.5℃)。辛安(73.89℃)、董村(60℃)以及浑源县的汤头温泉(63℃)。
1.3 全省热矿水点大部分为人工露头，天然露头仅有15处，部分处于将消失状态，这是由于人工集中开采地下水，引起水位下降所致，如临汾市的东亢泉、曲沃县的海头泉。
1.4 山西省热矿水资源的地理分布特征，与地球浅部和深部地质构造差异有密切联系。热矿水点分布密集的中部断陷盆地区，从地质构造特征来看，属于喜山期的构造活动带。在大地构造区域上属于新裂陷构造单元。该区晚近期构造活动、地震活动均很频繁。全省共有桑干河新断陷、滹沱河新裂陷、晋中新裂陷、临汾新裂陷、长治新裂陷、芮城新裂陷等6个构造单元[1]。目前除长治新裂陷区内未发现热矿水点外，其它5个区内均有热矿水点分布，以临汾运城新裂陷内密度最大。具有明显的规律性。
1.4.1 热矿水点主要分布于陷隆和浅凹陷中，深凹陷中少见。如稷王山陷隆、九原山塔儿山陷隆以及曲沃河津浅凹陷（基底埋深小于600m）等地热矿水点密集，热显示强烈，而在一些深凹陷区内，如运城凹陷、洪洞临汾凹陷以及西谷同庄凹陷等都为深陷，其沉降中心松散盖层厚度均在2000m以上，有的甚至超过5000m，热矿水点较少，地热显示微弱。
1.4.2 新裂陷区内的陷隆和凹陷中，次一级断裂凸起，称为断凸也是热显示的有利部位。如古堆泉、石滩热矿水井出露在汾阳岭断凸上；又如洗马、北池、清河、西海、高显等热矿水泉、井，均处于九原山阳王断凸上。
图1 山西省热矿水点分布简图
1.4.3 沿陷隆和凹陷带之间交界处的深断裂带，往往有热矿水点呈线状分布，高温中心在断裂带上。这一特征，在贯穿中部地区自北而南的各个断陷盆地中，均可见到分布较密集的热矿水带。如原平、忻州、定襄热矿水带，主要受代县、原平、忻定凹陷与五台山块隆交界断裂所控制。又如临汾、侯马盆地中的热矿水，主要沿两个方向呈带状分布。一个是沿北东南西向分布，如霍县化肥厂、临汾东亢、襄汾德西毛以及侯马北庄等地的热矿水井，主要受洪洞临汾凹陷和塔儿山九原山陷隆之间的断裂所控制。另一是北东东南西西向展布，东至翼城南梁、经曲沃海头、侯马驿桥、新绛北池、稷山清河直至万荣里望热矿水井，主要受曲沃河津凹陷和塔儿山九原山陷隆、稷王山陷隆之间断裂所控制。运城盆地北部热矿水带，东起绛县、经闻喜、临猗直至黄河心滩中的吴王热矿水泉，则处于运城凹陷和稷王山陷隆交界带上。在临猗城关翟村和闻喜新仪张形成两个高温中心。沿这样一些构造交界断裂带上形成的热异常，主要是由于这些断裂规模大、深度大，且多为至今仍在活动的断裂，岩层破碎程度高，有利于形成深部热矿水向上循环对流，从而使浅部储水层增温混合，形成热矿水。
1.4.4 热矿水点沿山前断裂带呈线状分布，如太原市平泉、王家坟以及东马峪热矿水、井、泉，是沿交城大断裂分布；又如运城界滩，夏县南山底热矿水井，主要受中条山前断裂带所控制。山西省这些大断裂，多在燕山期形成，而在喜山期仍在继续活动。为长期活动断裂，使地下水具备深循环的良好条件。
以上所述，为新断裂陷区内热矿水分布与浅部地质构造之间成生关系。而在盆地东、西两侧的太行山和吕梁山区，目前所发现的热矿水点仅有浑源汤头、盂县寺平安、临县林家坪以及阳城寺头等10处热矿水井。其中临县林家坪以及阳城寺头两井井深分别为678m和900.76m，井口水温分别为36℃和30℃。按地热增温率推算，均为正常增温，并非明显地热异常显示。而其它8处均受断裂构造控制，为断裂型热矿水异常带。
此外，山西省热矿水点的展布与晚近期地震活动在空间上具有一致性。如临汾盆地热矿水点密集，而且地震活动频繁，且震级最高；阳高盆地、忻州盆地亦为省内近期地震活动较频繁的地区，也均有热矿水点分布；又如太原市南郊小店一带，地震活动频繁，北张饮用天然矿泉水点就产出于这个带上。地震与热矿水点在地理上分布的一致性，主要是由于二者都与新构造活动有密切联系。因为新断裂活动，即是发生地震的主要原因，也为地下热矿水循环提供良好的通道。
从地下热矿水储存层岩性特征来看，寒武奥陶系岩溶含水层是主要热矿水储存层。全省将近70%热矿水点的含水层是由岩溶水构成的。其原因主要是由于寒武奥陶系碳酸盐岩地层裂隙岩溶发育，具有良好的透水性，是良好的含水层。特别是在断陷盆地中，其上覆石炭系、二迭系地层以及第三系第四系地层，且有良好的阻水隔热性能，构成良好的盖层，使热断裂破碎带构成地下热矿水带，其储存层岩性为前震旦系片麻岩系裂隙水。天镇、盂县、原平热矿水均属此种类型。还有少数热矿水点分布于三迭系地层中，如榆次市西窑热矿水等。主要由砂岩裂隙构成含水岩体。
山西省在部分热矿水点只揭露到第三系或第四系松散层，特别是在中部断陷盆地内。其原因是在松散层之下，有岩溶热矿水层或裂隙热矿水层存在。当钻孔揭露到一定深度时，即可获得具有一定温度的热矿水。
2 山西省热矿水的类型及其用途
在山西430处热矿水中。有185处可作为饮用天然矿泉水开发，其余可作为热能、医疗以及农田灌溉、养殖用水。根据热矿水的温度和化学组分进行分类，分别论述如下。
2.1 按热矿水的温度分类
热矿水作为能源或医疗用水来开发时，温度是主要的物性指标。因为温度的高低标志它载运热能大小，从而决定了其开发利用方式和经济效益。热矿水温度的下限，世界上并未统一。多数国家将高于当地年平均气温的地下水称为热水。我国地热勘查规范规定。地下热水下限为25℃。考虑到山西地处华北地区，且平均气温较低（北部4℃，南部12℃），故以地下水温20℃为地下热矿的下限，以此划限，全省共有地下热水245处。
作为能源利用的地下热水，其分类如表1所示。按表中标准，山西省内还没有发现过热水。在245处地下热水中，高温热水(60℃)4处；中温热水(40～60℃)6处；其余皆为低温热水(20～40℃)。
对于农田灌溉用水来说，以作物耐热极限30℃为线，分为两类。在30℃以下的地下热水，不需处理，即可直接利用，称为农灌热水。而大于30℃者就需考虑处理措施或作其它用途。据统计全省发现的热水点中，大于30℃的50处，其余均在20℃到30℃之间。
从医疗角度来说，水温本身即是医治疾病的重要物理因素之间，但与前二者在水温分类上有不同的标准。医疗矿水通常是以人体温感应作为划分标志。水温低于25℃者。手浸入后有凉感，称为冷泉；25～37℃者，略低于人体温，但有温感，称为温泉；38～40℃者，略高于人体温，有热感，称为热泉；大于42℃者，人体接触有烫感，称为高温泉。我国医疗泉分类中，以大于34℃较为适宜。地下热水用医疗，主要通过温热作用和脱应激作用来实现[2]。前者可使血流旺盛，身体温暖，能解除关节、肌肉疼痛和晨僵。它与普通热水浴相比，虽有温热作用，但没有天然温泉作用强。后者使人体温暖，心身松弛。
2.2 按地下热矿水的化学组分来分类
2.2.1 热矿水通过临床实践，证实具有医疗效果时，即可作为医疗矿泉水开发利用。目前世界上仍有一些国家，如法国仍然沿用这一古老而又有实效的方法作为确认医疗矿泉水的标准。矿泉水的医疗应用在我国具有悠久的历史，在长期实践总结的基础上，1964年由我国卫生部、科委主持拟定出我国医疗矿泉分类方案，确定了医疗矿泉水的类型及主要化学成分的限值标准，通过试行后，又在1981年进行修订，将医疗矿泉分为12种类型。
在此次调研的热矿水中，符合上述标准的共26处。即含硫化氢、砷复合型医疗矿泉水1处；含氡医疗矿泉水3处，硫酸钠型医疗矿泉水8处；硫酸钙型矿泉水3处，氧化钠型医疗矿泉水9处，重碳酸钠医疗矿泉水4处。这些医疗矿泉水能洗疗各种各样的疾病。但对人体所起的作用主要是化学作用和调节作用。前者在浸浴时，化学成分经过皮肤吸收治疗各种疾病。后者促使人体机能正常化。如硫化氢医疗矿泉水有促进肾上腺皮质激素分泌作用，除治疗皮肤病、妇女病外，对重金属中毒者有解毒作用。
表1 地下热水的温度分类表
相 热水类型 热水名称温度界限(℃)
低温热水 20-40
液 相 热水 中温热水 40-60
高温热水 60-100
液－气相过热水
低温过热水100-374
高温过热水 ＞374
2.2.2 饮用天然矿泉水作为人体微量元素添加剂进入商品经济市场，从而加深了人们对地下水资源中这个特殊的组合——饮用天然矿泉水的勘察和评价也就逐步成为水文地质勘察的对象之一。饮用天然矿泉水最主要的标志是其必须含有有益于人体健康的气体组分、化学组分和微量元素，而其含量又必须在一定限度之内，且符合国家有关标准。
3 山西省热水资源的利用和保护
3.1 寻找热矿水的方向
根据山西热矿水的形成及其分布特征分析。一般说来，陷隆和凹陷之间的交界带、新裂陷中的浅凹陷、陷隆和凹中的次一级构造单元断凸以及山前断裂带是形成热矿水的有利环境，也是寻找热矿水的重点地区。
饮用天然矿泉水的形成，除受地质构造控制外，还与地层岩性关系密切。目前省内大量的含Sr矿泉水分布于三迭系地层中，其次为变质岩系、有岩浆活动的碳酸盐岩地层以及第三系、第四系下更新统地层中。因此，在寻找饮用天然矿泉水的过程中，除考虑地质构造因素外，地层标志也具有重要的参考价值。
3.2 山西热矿水资源的开发利用
新裂陷区域热矿异常区，由于热矿水水位埋藏浅、投入少、易于开发，也便于利用等优点，应作为主要开发利用对象。山西热矿水多属中低温型，大部含有医疗和饮用价值的气体成分、化学组分和微量元素。因此，在利用上除作热矿水点分布比较集中的临汾、运城、滹沱河3个断裂陷内热矿水资源的开发利用作出系统的全面的评价，制定出合理规划。
3.3 山西热矿水资源的保护问题
对热矿水资源的保护，一方面是要严格管理、防止不合理开发，造成水质恶化和热矿水资源枯竭，乃至破坏热矿水形成条件；另一方面对热矿水的废水排放也应加以管理，避免造成环境的污染。如吕梁山区临县林家坪热矿水井。这是一口流量颇多，水温36℃，含H[,2]S达39mg/l具有医疗价值的自流热矿水井，自揭露后至今一直自流，未加以利用，长期任其向湫水河流失，致使湫水河下游污染，不能引用河水进行灌溉，造成热矿水资源的浪费和不必要的损失。
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