肖則佑， 王 進， 侯懷敏

(贛南地質調查大隊，江西 贛州 341000)

地熱水資源作為一種新型能源，豐富清潔無污染，近幾年倍受人們密切關注(李心玉等，2016；王貴玲等，2017)。分析地熱水資源的化學特征及成因是開發(fā)利用地熱水資源的基礎。我國地熱資源主要分布在西南邊陲地區(qū)、東南諸省以及內陸盆地區(qū)，如松遼盆地、華北盆地、江漢盆地、渭河盆地以及眾多山間盆地區(qū)(詹恕明，2016；石涵靜等，2017；閆巖，2017)。云南地區(qū)地熱水溫度、流量、水的化學組份比較穩(wěn)定,不隨季節(jié)變化，熱源為深部巖漿，地質構造、地層巖性、水文地質條件、地震和巖漿活動等直接控制著地熱水的分布(方麗萍等，1997；郭婷婷，2013；劉紅戰(zhàn)等，2014；林木森，2015)；龐忠和等(2010)根據水化學分析和熱儲預測分析，提出新疆塔縣盆地地熱系統(tǒng)的成因模式為高溫對流型；牛樹銀等(2001)分析了華北地區(qū)地熱資源，指出華北地區(qū)地熱展布面積大、梯度高、類型多，華北斷陷區(qū)地熱分布受控于華北地幔亞熱柱，外圍造山帶區(qū)地熱主要受控于幔枝構造的控制。而關于贛南東部地區(qū)地熱水資源研究還比較匱乏，文章通過對贛南東部地區(qū)地熱水化學特征及成因進行了分析，為該地區(qū)地熱資源開發(fā)提供了理論基礎。

1 區(qū)域構造及地熱水出露特征

贛南東部主要包含石城縣、瑞金市、會昌縣及尋烏縣4個縣市，贛南東部位于華南板塊北東部，武夷山構造帶的南段，著名的邵武-河源深斷裂貫穿測區(qū)，歷經澄江-加里東構造旋回、華力西—印支構造旋回和燕山—喜馬拉雅構造旋回等三個大構造旋回。以加里東運動、印支運動和燕山運動最為強烈，尤其是印支—燕山運動構造復雜，巖漿活動頻繁，使區(qū)內發(fā)育一系列褶皺、斷裂和推覆構造。

區(qū)內地熱水沿石城至尋烏深斷裂帶控制及出露，共出露15個地熱水點，水溫28～76 ℃。石城-尋烏斷裂帶是邵武-河源深大斷裂帶的中段，處于武夷山脈西側，由一系列斜沖斷裂作側列狀排列組成，是一條重要的導熱發(fā)震斷裂帶。自北向南有贛南的石城、瑞金、會昌、尋烏一線。斷裂帶控制石城、瑞金-會昌-尋烏一串小型晚白堊世-古近紀斷陷盆地，又切割盆地邊緣，并在尋烏一帶形成動力熱流變質帶。沿線分布加里東期片麻狀花崗巖、燕山期花崗巖和石城-尋烏溫泉帶?？煞譃?條形態(tài)各異、特征不同的較大斷裂帶，北段為石城-瑞金斷裂帶，中段為會昌環(huán)形構造, 南段為羅塘-丘坊斷裂帶。它們并非首尾銜接，而呈左列式斷續(xù)排列，3條主斷裂明顯反映出水平左行扭動的主導性。受3條形態(tài)及特征不同的斷裂影響，其地熱水出露特征也不一樣(圖1，表1)。

2 地熱水出露特征

贛南東部地熱水主要沿石城-尋烏深斷裂帶出露，石城-尋烏深斷裂分為3條主斷裂，3條主斷裂受構造活動形態(tài)及活動期次影響，沿其出露的地熱水出露特征也不一樣。

2.1 石城-瑞金斷裂帶

以石城盆地東緣燒湖里斷裂為主干，聳立于盆地東緣的大型硅化帶寬約 200 m, 走向呈舒緩波狀。燒湖里溫泉旁硅化帶中有北東向的斜列透鏡體交代殘塊，并發(fā)育2組有力學性質轉化的扭裂面，其中NEE向壓扭性扭裂面尤為發(fā)育；斷裂帶上盤紅層中有 20 m寬的擠壓葉理帶，下盤震旦系變粒巖中有20～30 m寬的擠壓片理和小褶皺發(fā)育的

地層陡立帶，近斷面處褶皺軸與斷面平行，稍離斷面褶皺軸轉成NE向，表明斷裂呈水平左行扭動。斷裂東側平行分布一系列壓性兼扭動斷裂破碎帶，多處見近水平擦痕，壓性兼扭性構造透鏡體發(fā)育, 其活動時期應在白堊紀及其以后。

沿石城-瑞金斷裂帶主要在石城境內出露4處地熱水點，地熱水出露特征表現在沿多期次活動的斷裂構造出露，具有代表性的有石城楂山里地熱水(圖2)。

石城縣楂山里地熱水點出露地層為白堊系紅層及南華紀萬源巖組變余砂巖，斷層接觸，斷層走向近南北向。該點共有8個鉆孔揭露到地熱水，其中有6個鉆孔為螢石礦勘查施工的。通過對該點進行勘查得出F1斷裂構造為導水導熱構造，但F1斷裂在深部出現分支，淺孔揭孔穿紅層后開始涌水，但深孔揭穿白堊系紅層后進入斷裂構造后未揭露到地熱水，鉆孔施工到該斷裂構造的另一條分支后才揭露到地熱水。

該地熱水點在進行螢石礦勘查時也發(fā)現螢石礦也成多期次成礦的特點，說明F1斷裂經歷了多期次活動，在紅層盆地形成后還經歷了多期次活動，斷裂帶經過多次活動后有利于地下熱水的賦存和溝通深部熱源。

2.2 會昌環(huán)形構造

會昌環(huán)形構造又稱為桃溪環(huán)形構造、桃溪穹隆等。會昌環(huán)形構造主體分布于福建省境內，江西省內只出露其西部一部分，于瑞金以南及白堊紀周田盆地以東地區(qū)，發(fā)育有核、剝離斷層及拉張盆地(劉榮洪，2013)。核主要由尋烏巖組與新元古代、加里東期、印支期侵入巖和部分震旦系、寒武系組成。剝離斷層帶由一組總體走向均呈弧狀彎曲環(huán)繞內核分布，斷層面均背向核部，傾角較陡的斷層組成。隨隆升滑脫構造進一步發(fā)展，沿滑脫斷層帶發(fā)育月牙形的會昌晚白堊世斷陷盆地。

沿會昌環(huán)形構造出露5個地熱水點，地熱水出露特征表現為深度越大，溫度越高。瑞金咸水村地熱水點地表出露溫度為37 ℃(圖3)，在對該點進行勘查時發(fā)現，ZK01號鉆孔孔深385.85 m，孔口水溫為38 ℃僅增加了1 ℃，ZK02號鉆孔孔深766.5 m，孔口水溫43 ℃，說明深度越大，溫度越高(表2)。

表1 贛南東部地熱水出露特征一覽表

圖2 江西省石城縣楂山里地熱水點地形地質圖Fig.2 The topographic geological map of Zhashanli geothermal water in Shicheng City, Jiangxi Province1．第四系坡洪積層黏土；2.白堊系下統(tǒng)火把山組泥巖、粉砂巖、砂巖夾酸性火山巖；3.南華紀萬源巖組變余砂巖、變粒巖；4.斷層及編號；5.第四系界限；6.地質界限；7.地熱水點；8.上為地熱水點溫度，下為流量升/秒;9.熱水鉆孔及其編號；10.左上為熱水孔流量升/秒，下為孔深，右為熱水孔空口溫度

圖3 江西省瑞金市咸水村地熱水點地質圖Fig.3 The geological map of geothermal water in Xianshui village of Ruijin City, Jiangxi Province1.第四系；2.白堊系地層；3.二疊系地層；4.斷裂構造帶；5.地層界線；6.地層出露點；7.溫度及涌水量；8.鉆孔；9.分析為流量，分母為孔深，尾部為溫度

另外在環(huán)形構造的伴生構造上出露的地熱水也表現出該特征。瑞金深塘地熱水點在進行螢石礦勘查時共有5個鉆孔揭露到地熱水，各鉆孔揭露情況見表2。

表2 瑞金深塘地熱水點水溫隨深度變化統(tǒng)計表

2.3 羅塘-丘坊斷裂帶

斷裂總長50多公里，整個帶寬約250 m，屬左行壓扭性斜沖斷裂展布于盆地兩側，西側為留車斷裂、東側為丘坊斷裂，局部見寒武系砂巖逆沖于白堊系紅層之上。留車斷裂呈壓性兼扭性，伴生構造齊全并有力學性質轉化，其中NWW向張性斷裂充填有基性脈巖,NNW向張性兼扭性斷裂和NEE向扭性兼壓性斷裂均被白堊系紅層不整合覆蓋,這表明斷裂帶白堊紀前及其以后都有活動。

沿羅塘-丘坊斷裂共出露6個地熱水點，均分布在尋烏縣境內。沿該斷裂帶出露的地熱水出露特征：地熱水大部分出露于控熱構造的次生構造或次生構造與近東西及北西方向的斷裂構造交匯部位，沿控熱構造出露的地熱水點只有熱湯嶂地熱水點，熱湯嶂地熱水點水溫只有38 ℃，是6個地熱水點中溫度及水量最低的一處。尋烏磷石背、橫逕、河角地熱水點均表現出該特征。

圖4 江西省尋烏縣南橋橫逕地熱水點地形地質圖Fig.4 The topographic geological map of hengjin geothermal water in Nanqiao Town, Xunwu City1．白堊系上統(tǒng)贛州群紫紅色巨厚層粗砂礫巖；2.侏羅系中統(tǒng)菖蒲群火山碎屑巖；3.燕山早期巖漿旋回第二階段第二次中粗粒似斑狀黑云母花崗巖；4.斷層及其編號；5.推測斷層及其編號；6.地熱水點；7.上為地熱水點溫度，下為流量

尋烏磷石背地熱水點地熱水出露于控熱構造的次生北東向構造F3與北西向F4斷裂構造的交匯部位，并且地熱水出露受北西向F4斷裂構造的控制。尋烏橫逕地熱水點出露于控熱構造的次生構造F2與近東西向的F3斷裂的交匯部位，并且地熱水出露受近東西向F3斷裂構造的控制(圖4)。尋烏河角地熱出露于北東向構造的次生北北東向F2斷裂構造中，地熱水出露F2斷裂構造控制。以上三個地熱水點充分說明沿羅塘-丘坊斷裂帶出露的地熱水點與次生構造及其他方向構造關系密切。

3 地熱成因分析

根據目前掌握的資料分析，形成熱水的熱源來自于以下兩方面：

(1)地下水深循環(huán)。區(qū)內斷裂帶熱水全部分布于北東-北北東向的壓型、壓扭性斷裂帶上，該方向斷裂受壓應力較強，形成時代晚，且不少斷裂經歷過多次活動，斷裂切割深度大。瑞金深塘地熱水點沿武夷山環(huán)狀斷裂的伴生構造出露，該構造發(fā)育深度大，地下水循環(huán)較深，有利于地熱水的形成，沿會昌環(huán)形構造出露的5個地熱水點，溫度隨深度的升高而增高，可以推斷，地下水深循環(huán)形成為地熱水熱源來源之一，以楂山里地熱水形成為例，見圖5。

圖5 楂山里地熱田地下水深循環(huán)剖面圖Fig.5 The underground water depth cycle profile in Zhashanli geothermal field

(2)放射性元素衰變。區(qū)內大部分地熱水點周邊均有巖漿巖，其地熱成因與巖漿巖關系較大。巖漿巖一般含有放射性元素，放射性元素衰變?yōu)橐蛔匀环艧徇^程(伯慧等，2015)。由于放射性元素的不斷衰變，放熱過程的持續(xù)進行，并逐步積累，遇有斷裂構造和裂隙中的地下水，即可不斷對其進行加溫，使常溫地下水變?yōu)榈叵聼崴?。同時出露于武夷山環(huán)狀構造上的咸水村地熱水及赤沙堆地熱水點，前者出露于花崗巖區(qū)，后者出露于變質巖區(qū)，因此前者水溫比后者高了15 ℃，從兩個地熱水點的放射性元素分析結果，咸水村的放射性元素比赤沙堆高，同時水溫也高；從表3中可以看出，隨著地熱水溫度的升高，地熱水中鈾、鐳、氡的含量也升高，呈正比關系，說明水溫與放射性元素有關，并存在正相關的聯系。

4 結論

表3 環(huán)狀斷裂帶地熱水點放射性含量對比表

贛南東部地熱水主要沿石城-尋烏深斷裂帶的三條主斷裂(石城-瑞金斷裂帶、會昌環(huán)形構造、羅塘-丘坊斷裂)出露，沿石城-瑞金斷裂帶主要出露4處地熱水點，地熱水出露特征表現在沿多期次活動的斷裂構造出露；沿會昌環(huán)形構造出露5個地熱水點，地熱水出露特征表現為深度越大，溫度越高。沿羅塘-丘坊斷裂共出露6個地熱水點，均分布在尋烏縣境內，地熱水大部分出露于控熱構造的次生構造或次生構造與近東西及北西方向的斷裂構造交匯部位。通過放射性分析，地熱水的熱源主要來源于地下水深循環(huán)及放射性元素衰變。文章通過贛南東部地熱水特征分析及形成成因的揭示，為以后該地區(qū)地熱水開發(fā)利用提供了理論依據。