鄭國(guó)明

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院， 福建 福州　350013)

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閩江口地區(qū)地下熱水賦存規(guī)律

鄭國(guó)明

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院， 福建 福州350013)

摘要：在分析閩江口地區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)背景的基礎(chǔ)上， 對(duì)區(qū)內(nèi)16處地?zé)狳c(diǎn)的分布與地形地貌、 熱儲(chǔ)巖性、 地質(zhì)構(gòu)造、 蓋層、 水化學(xué)特征等方面關(guān)系進(jìn)行分析. 結(jié)果表明: 1)閩江口地區(qū)地?zé)豳Y源主要出露在盆地、 平原(沖洪積、 海積)、 溝谷等地勢(shì)較為平坦地帶； 2)熱儲(chǔ)主要為凝灰?guī)r類和花崗巖類兩種， 以凝灰?guī)r類為主； 3)空間上受斷裂構(gòu)造控制明顯， 富集于北北西向和北東東向構(gòu)造交匯部位， 更易出露于河谷拐彎處； 4)地?zé)釡囟扰c覆蓋層厚度呈正比； 5)冷、 熱水中部分水化組分差異顯著， 第四系孔隙水、 基巖裂隙水混合水以pH值和F-、 、 SiO2為代表， 可將其作為地?zé)崴瘜W(xué)的標(biāo)性指標(biāo). 在此基礎(chǔ)上提出閩江口地區(qū)地?zé)豳Y源調(diào)查工作建議， 為閩江口地區(qū)尋找新的地?zé)豳Y源提供科學(xué)依據(jù).

關(guān)鍵詞：閩江口地區(qū)； 地?zé)豳Y源; 地下水； 賦存規(guī)律

0引言

閩江口地區(qū)(福州)是“中國(guó)溫泉之都”， 溫泉資源豐富， 文化底蘊(yùn)深厚， 自古有“閩中溫泉甲天下”之美譽(yù). 具有分布廣、 儲(chǔ)量大、 埋藏淺、 水溫高、 水質(zhì)優(yōu)、 開發(fā)利用歷史悠久、 “金湯”文化積淀深厚等突出特點(diǎn).

閩江口地區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)工作始于20世紀(jì)初， 先后在福州盆地、 永泰、 福清、 連江、 閩侯、 閩清、 長(zhǎng)樂等地成功勘查發(fā)現(xiàn)地?zé)?田)資源， 依托地?zé)豳Y源發(fā)展溫泉旅游服務(wù)業(yè)， 取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益. 福建省內(nèi)各大地質(zhì)隊(duì)伍在閩江口地區(qū)地?zé)?田)點(diǎn)開展大量地?zé)岬刭|(zhì)工作[1-4]， 對(duì)各地?zé)狳c(diǎn)的地質(zhì)特征、 水文地質(zhì)特征、 地球物理特征、 成因模式方面均有較為詳細(xì)的論述， 取得了豐富的地質(zhì)資料和工作經(jīng)驗(yàn).

但縱觀全區(qū)， 閩江口地區(qū)各地?zé)狳c(diǎn)之間在熱源、 構(gòu)造、 水化學(xué)特征、 成因模式方面是否存在一定聯(lián)系， 有無規(guī)律可循. 本文旨在閩江口地區(qū)地?zé)豳Y源調(diào)查基礎(chǔ)上， 對(duì)全區(qū)地下熱水賦存特征進(jìn)行探討， 以期總結(jié)一定規(guī)律， 為閩江口地區(qū)尋找新的地?zé)豳Y源提供科學(xué)依據(jù).

1閩江口地區(qū)的地?zé)岬刭|(zhì)背景

閩江口地區(qū)出露地層較簡(jiǎn)單， 有早侏羅世梨山組(J1l)、 晚侏羅世長(zhǎng)林組(J3c)、 南園組(J3n)和早白堊世小溪組(K1x)、 黃坑組(K1h)、 寨下組(K1z)及第四紀(jì)更新世(未分)殘積層(Qpel)、 早更新世天寶組(Qp1t)、 中更新世同安組(Qp2t)、 晚更新世龍海組(Qp3l)、 早全新世東山組(Qh1d)、 中—晚全新世長(zhǎng)樂組(Qh2-3c)等.

區(qū)內(nèi)侵入巖分布廣泛， 巖體百余個(gè)， 較大的巖體有丹陽巖體、 魁岐巖體、 筆架山巖體、 埔前巖體和三山巖體. 出露面積約占閩江口地區(qū)陸域面積的30%. 主要呈巖基、 巖株、 巖瘤和巖枝狀產(chǎn)出. 巖石類型多， 巖性復(fù)雜， 主要于晚侏羅世、 早白堊世侵入形成， 與具有同源、 準(zhǔn)同生關(guān)系的同期火山巖.

閩江口地區(qū)地處閩東火山斷拗帶的中東部， 平潭-東山斷裂帶的西北緣. 以燕山期火山巖、 侵入巖廣泛發(fā)育為特征， 形成了北北東向、 北東東向、 北西向7條斷裂帶， 見圖1、 表1， 構(gòu)成了閩江口地區(qū)基本構(gòu)造格架， 褶皺不發(fā)育[1]， 北北東向斷裂性質(zhì)為壓性-壓扭性， 北西向斷裂為張性-張扭性. 這些斷裂相互交錯(cuò)， 巖石破碎， 巖漿活動(dòng)主要受NE向構(gòu)造控制， 中、 新生代火山巖沿NE向展布.

2閩江口地區(qū)地下熱水賦存規(guī)律

閩江口地區(qū)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)16個(gè)地?zé)狳c(diǎn)(田)， 分別位于福州市區(qū)、 閩侯縣、 長(zhǎng)樂市、 永泰縣、 連江縣、 福清市、 羅源縣等地.

2.1地?zé)岱植寂c地形地貌關(guān)系分析

地形地貌因素在溫泉形成中的作用有3方面： ① 地形坡度一定程度上控制了殘坡積、 沖洪積等第四系松散層的分布和厚度， 進(jìn)而決定地?zé)嵫a(bǔ)給量的大??； ② 由地貌形態(tài)所決定的高差的存在， 增大了水頭壓力、 縮短了上升熱水的流程， 使熱水易于排泄于地表[5]； ③ 補(bǔ)給區(qū)和排泄區(qū)的高差同時(shí)決定了熱水與圍巖水交替強(qiáng)度， 對(duì)熱水地球化學(xué)特征也有一定影響[6].

閩江口地區(qū)地?zé)狳c(diǎn)出露地貌類型主要有平原(海積、 沖洪積)、 低丘緩坡、 江底， 分別占75%、 18.7%、 6.3%， 出露高程在-30～125 m之間， 最低為福州淮安地?zé)?烏龍江江底鉆孔揭示)， 最高為福清市一都鎮(zhèn)后溪地?zé)?出露于低丘河谷旁).

2.2地?zé)岱植寂c熱儲(chǔ)巖性關(guān)系分析

熱儲(chǔ)層巖性的不同， 一定程度上決定了地下熱水在地殼深部進(jìn)行深循環(huán)加熱的過程中與圍巖發(fā)生水巖作用形成的水化學(xué)類型. 閩江口地區(qū)地?zé)狳c(diǎn)按熱儲(chǔ)巖性可分為凝灰?guī)r類和花崗巖類， 以凝灰?guī)r類為主， 見表2， 其中熱儲(chǔ)巖性為凝灰?guī)r類的地?zé)狳c(diǎn)有10處， 占全區(qū)的62.5%， 以貴安、 桂湖、 葛嶺、 后溪等地?zé)狳c(diǎn)為代表. 水化學(xué)類型以Cl-Na、 Cl·SO4-Na、 SO4·Cl-Na為主； 熱儲(chǔ)巖性為花崗巖類的地?zé)狳c(diǎn)有6處， 占全區(qū)的37.5%， 以福州地?zé)崽铩?岱云、 雙龍、 淮安地?zé)釣榇恚?水化學(xué)類型以HCO3-Na·Ca、 HCO3·SO4-Na.

表2　閩江口地區(qū)16處地?zé)狳c(diǎn)基本信息匯總

注： “-”表示缺資料

2.3地?zé)岱植寂c地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系分析

地?zé)狳c(diǎn)在空間上分布受地質(zhì)構(gòu)造控制， 且不同級(jí)別的構(gòu)造控制不同級(jí)別的地溫場(chǎng)或地?zé)釄?chǎng). 區(qū)域性斷裂帶控制地?zé)釒У姆植迹?局部斷層控制地?zé)狳c(diǎn)(田)的分布[7]. 閩江口地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造對(duì)地下熱水的影響主要表現(xiàn)為以下4個(gè)方面：

1) 地?zé)狳c(diǎn)富集于北北西向和北東東向構(gòu)造交匯部位， 特別是南西象限. 閩江口地區(qū)構(gòu)造復(fù)雜， 巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈， 為地?zé)峄顒?dòng)創(chuàng)造了有利條件. 區(qū)內(nèi)主要受北東東向斷裂(F1-F5)及北北西向斷裂構(gòu)造(F6-F7)控制， 它們共同構(gòu)成了閩江口地區(qū)構(gòu)造框架. 北東東向斷裂以壓扭性特征， 是良好的儲(chǔ)水構(gòu)造； 北北西向斷裂以張扭性特征， 具有深切割和活動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)， 成為導(dǎo)水和控?zé)針?gòu)造， 在二者交匯地段， 巖石更為破碎， 裂隙發(fā)育程度更高， 創(chuàng)造更多的空間， 地下熱水更容易富集， 且具一優(yōu)勢(shì)象限. 以福州市中心地?zé)崽餅槔?區(qū)內(nèi)北東東向?yàn)橄鄬?duì)阻水構(gòu)造， 其傾向主要為南東向， 北北西向?yàn)閷?dǎo)水構(gòu)造， 其主要傾向?yàn)槟衔鳎?按照赤平投影法， 兩組交匯于南西方向， 距交匯線不遠(yuǎn)的部位， 認(rèn)為是較有利的， 見圖2.

2) 空間上形成北東向和北西向地?zé)釒? 地質(zhì)構(gòu)造使賦水程度不同的地層在空間上擺布成一定格局， 從而控制著地下水分布、 徑流方向和匯集排泄地點(diǎn)[7]. 閩江口地區(qū)主要存在兩個(gè)地?zé)岱植紟В?分別為北西向地?zé)釒А?北東向地?zé)釒? 自北西向南東， 從閩侯白沙湯院地?zé)帷}侯荊溪光明地?zé)帷Ｖ莸責(zé)崽铩獋}(cāng)山螺洲地?zé)帷}侯青口宏嶼地?zé)?個(gè)地?zé)狳c(diǎn)形成北西向溫泉帶； 自南西向北東， 從永泰葛嶺地?zé)帷}侯南嶼雙龍地?zé)帷Ｖ莸責(zé)崽铩孪鸷責(zé)帷B江潘渡貴安—連江敖江岱云地?zé)帷_源松山岐前地?zé)岬?個(gè)地?zé)狳c(diǎn)形成北東東向溫泉帶.

3) 地?zé)岢雎队诤庸裙諒澨? 閩江口地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造控制閩江、 烏龍江、 大樟溪等河流的走向， 河道大拐彎也一定程度上反映兩組構(gòu)造相交匯、 切割錯(cuò)動(dòng)的地段， 在地貌上主要反映為河曲. 該地段處于局部侵蝕基準(zhǔn)面上， 蓋層薄， 地?zé)豳Y源容易在該段排泄. 例如閩侯白沙湯院地?zé)崽幱陂}江拐彎處； 永泰葛嶺地?zé)岷烷}侯南嶼雙龍地?zé)崽幱诖笳料諒澨帲?福清一都后溪地?zé)崽幱诤笙諒澨帲?連江潘渡貴安地?zé)崽幱谂硕上諒澨幍奈髂蟼?cè).

4) 深部地質(zhì)構(gòu)造溝通地球深部的地殼熱流或地慢熱源為地下熱水提供熱源通道. 閩江口地區(qū)存在深部斷裂切割到Moho界面， 見圖3， 如連江斷裂(近北西向展布， 往北傾， 傾角陡立， 斷距3 km， 正斷層性質(zhì))、 閩江斷裂(北西向展布， 傾向南東， 斷距3 km， 正斷層性質(zhì))[8]；在福州市東部長(zhǎng)樂—詔安斷裂帶下部存在有一條高角度的深斷裂， 該深斷裂從15～16 km深處向下切穿下地殼， 并一直延伸到Moho面附近， Moho強(qiáng)反射帶的橫向間斷可為上地幔高溫物質(zhì)上涌、 巖漿侵入通道， 巖漿侵入導(dǎo)致地殼的底侵作用[9]， 這些深構(gòu)造可能為閩江口地區(qū)豐富的地?zé)豳Y源提供熱源通道.

2.4蓋層與溫度關(guān)系分析

蓋層是指覆蓋在熱儲(chǔ)上部， 具有隔水隔熱性能， 對(duì)熱儲(chǔ)起保溫作用的巖層. 閩江口地區(qū)地?zé)豳Y源主要發(fā)育于海積平原、 沖洪積盆地， 這些低緩平原上部沉積厚度不等的第四系松散堆積物， 主要為粘土、 粉質(zhì)粘土、 淤泥、 淤泥質(zhì)土等， 形成隔水、 隔熱層， 成為下部熱儲(chǔ)層良好的保溫蓋層； 部分地?zé)狳c(diǎn)鉆孔揭露顯示無蓋層， 主要在河床部位， 由于河水沖刷環(huán)境未沉積粘土類蓋層， 如建新淮安地?zé)釤醿?chǔ)上覆為厚度21.5 m的中砂、 一都后溪地?zé)釤醿?chǔ)上覆為厚度2 m的砂礫卵石.

選取閩江口地區(qū)資料較為豐富的10處地?zé)狳c(diǎn)蓋層進(jìn)行分析， 顯示地?zé)釡囟扰c蓋層厚度呈正相關(guān)性， 即蓋層厚度越大， 地?zé)釡囟仍礁撸?特別是荊溪光明地?zé)帷?三山沁前地?zé)帷?倉(cāng)山螺洲地?zé)帷?福州市地?zé)崽锼奶幍責(zé)狳c(diǎn)的蓋層巖性為淤泥、 淤泥質(zhì)土， 二者相關(guān)程度越明顯, 見圖4.

2.5水化學(xué)特征與溫度關(guān)系分析

地?zé)崴捎谠谏钛h(huán)和高溫等特殊地質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行， 與地下冷水在水化學(xué)組分方面存在一定差異. 下面以福州市地?zé)崽餅槔?對(duì)第四系孔隙冷水、 熱水和基巖裂隙冷水、 熱水以及混合水3種水化學(xué)組分進(jìn)行對(duì)比分析.

表3福州市地?zé)崽锘旌侠洹?熱水主要水化指標(biāo)特征表[10]

Tab.3Main hydrochemistry factor of mixed cold and hot water in Fuzhou geothermal field

3地?zé)豳Y源調(diào)查工作建議

閩江口地區(qū)地?zé)豳Y源的形成與分布主要與斷裂構(gòu)造的規(guī)模、 熱儲(chǔ)導(dǎo)水性有關(guān)， 水溫、 水化學(xué)組分主要與地下熱水循環(huán)深度和水巖相互作用程度有關(guān). 因此， 地?zé)嵴{(diào)查工作可以從地表異常、 斷裂構(gòu)造、 水化組分測(cè)試方向進(jìn)行研究.

1) 在地質(zhì)調(diào)查過程中， 尤其無蓋層、 蓋層很薄的丘陵山區(qū)， 多訪問、 觀察地表地?zé)岙惓Ｌ卣鳎?如水溫比周邊高、 “泉華”隨溪流分布等， 提高地?zé)嵴{(diào)查成功率.

2) 注重調(diào)查斷裂構(gòu)造的位置、 規(guī)模、 產(chǎn)狀、 斷裂導(dǎo)水富水性質(zhì)、 含水構(gòu)造的埋深、 巖性等， 尤其對(duì)已發(fā)現(xiàn)溫泉或地?zé)峥椎臄嗔演^大規(guī)模且近時(shí)期有活動(dòng)的斷裂和區(qū)域性深大斷裂及與之配套或派生的次級(jí)斷裂， 有助于尋找到成熟有利部位[11]， 野外更多注意兩組斷裂構(gòu)造交匯區(qū)域和河流拐彎處.

4結(jié)語

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(責(zé)任編輯： 蔣培玉)

Geothermal water occurrence regularity in Minjiang Estuary Region

ZHENG Guoming

(Geologic Survey Institute of Fujian Province， Fuzhou， Fujian 350013， China)

Abstract:This paper introduces the geothermal geological background of Minjiang Estuary Region, and analyzes the relationship of 16 geothermal spots distribution and topography and geomorphology, lithology of geothermal reservoir, geological structure, cover and chemical characteristics. Summarized as follows: 1) geothermal resources in Minjiang Estuary Region outcrop in basins, plains, valleys relatively flat area; 2) lithology of geothermal reservoir includes tuff and granitoid; 3) geothermal resources are controlled obviously by faults in space, enriching in intersections of NNW and NEE tectonic; 4) the thicker of the cover, the higher the temperature of geothermal spots; 5) there are significantly different between cold and hot water of partially hydrated components, such as pH, F-, and SiO2in mixed water include quaternary pore waters and bedrock fissure water.they can be regarded as signs of geothermal water. At last, the paper puts effective suggestions to look for new geothermal resources in future.

Keywords:Minjiang Estuary Region; geothermal resource；geothermal water; occurrence regularity

中圖分類號(hào)：P641.6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

通訊作者:鄭國(guó)明(1986-)， 碩士， 主要從事環(huán)境地質(zhì)、 水文地質(zhì)等領(lǐng)域的調(diào)查研究, zgm302@163.com

收稿日期:2015-04-15

文章編號(hào)：1000-2243(2016)02-0289-07

DOI:10.7631/issn.1000-2243.2016.02.0289

地調(diào)項(xiàng)目： 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目資助(1212011120094)