林日松，張學(xué)東，張 雷

(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局一總隊，貴州 清鎮(zhèn) 551400)

研究區(qū)屬江西省上饒市德興市萬村鄉(xiāng)管轄，區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)10個天然溫泉點，沿河床及沖積階地分布，水溫28℃，熱泉的總流量達10174.3m3/d。從2005年至2018年間，不少地勘單位對研究區(qū)的中部進行過地熱水資源勘查工作，積累了較多的地質(zhì)資料。為了進一步利用地熱水資源，促進德興市經(jīng)濟發(fā)展，根據(jù)已有的地質(zhì)資料成果綜合分析，對該區(qū)的東部進行地熱水找礦潛力分析，圈定了有利熱儲水地段，為下一步地熱水勘查提供依據(jù)。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)

研究區(qū)處于懷玉山褶皺斷裂隆起帶的西北部，受北東向構(gòu)造控制，中元古界雙橋山群變質(zhì)巖組成了北東東向的褶皺基底，北東向的贛東北深大斷裂帶貫穿市區(qū)，溫泉分布區(qū)位處該深大斷裂帶的西南端附近，距該斷裂西南端約8.0Km 左右，斷裂構(gòu)造以北北東及北東向為主，性質(zhì)多為壓性及壓扭性，北西向斷層規(guī)模小且不發(fā)育。

1.2 研究區(qū)地質(zhì)

1.2.1 研究區(qū)地層

對區(qū)內(nèi)地熱水勘查涉及到地層由新到老包括第四系、侏羅系、二疊系、石炭系、雙橋山組下亞群及花崗巖體等，敘述如下：

(1)第四系全新統(tǒng)沖積層(Q4al)：分布于福泉河兩岸，構(gòu)成沖積階地，沖積層厚一般6m～10m，上部為灰黃色粉質(zhì)粘土，下部為砂礫卵石。

(2)侏羅系下統(tǒng)(J1)可劃分為林山組和多江組

侏羅系下統(tǒng)林山組(J1l)：巖性為灰白色長石石英粗砂巖夾細砂巖、炭質(zhì)頁巖及砂礫巖。

侏羅系下統(tǒng)多江組(J1d)：巖性為灰色炭質(zhì)粉砂巖夾長石石英砂巖、含礫粗砂巖，底部夾玄武巖。

(3)二疊系下統(tǒng)(P1)可分為安洲組和棲霞組

二疊系下統(tǒng)安洲組(P1a)：含炭粉砂巖夾長石石英砂巖；灰黃、黃綠色頁巖及含燧石結(jié)核硅質(zhì)灰?guī)r。

二疊系下統(tǒng)棲霞組(P1q)：黑色含燧石結(jié)核夾瀝青灰?guī)r、灰黑色粉砂巖、泥晶灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r。

(4)上石炭統(tǒng)(C2)可分為船山組和黃龍組，后者又進一步分成兩個段

上石炭統(tǒng)船山組(C2c)：淺灰色厚層狀細晶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，頂部夾玄武巖。

上石炭統(tǒng)黃龍組上段(C2h2)：厚層狀白云巖夾白云質(zhì)灰?guī)r，局部大理巖化及矽卡巖化。

上石炭統(tǒng)黃龍組下段(C2h1)：灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾白云巖、白云巖等。本層中巖溶極為發(fā)育，多為半充填及全充填溶洞，規(guī)模大小不一，洞內(nèi)充填物以粉質(zhì)粘土為主，其次為砂及碎石。

(5)中元古界雙橋山群(Pt2sh)：灰綠色、青灰色絹云母千枚巖，絹云母石英千枚巖，絹云母綠泥千枚巖及千枚狀片巖等。

1.2.2 研究區(qū)構(gòu)造

福泉山背斜：出露于區(qū)內(nèi)西側(cè)。區(qū)域上，軸線近北東-南西展布，為寬展型短軸背斜。南西轉(zhuǎn)折端被抬起遭受剝蝕而變得殘缺不全，北東端潛伏于第四系及下侏羅統(tǒng)林山組之下。軸部出露有上石炭統(tǒng)黃龍組下段，兩翼從老至新為上石炭統(tǒng)黃龍組中、上段，船山組，下二疊統(tǒng)棲霞組、安洲組所組成。該背斜由于軸部地層傾角較緩，已剝露出大片的基底地層，加之燕山早期花崗巖侵入于背斜軸部，使背斜的形態(tài)趨于更復(fù)雜化。背斜的南西端斷裂十分發(fā)育，使之遭受更大的破壞。

區(qū)內(nèi)受北東向的贛東北深大斷裂(遂川-德興斷裂北東段)影響，北北東向、北西向斷裂發(fā)育，其中與熱礦水相關(guān)的斷裂有5條，沿F4斷層有10個溫泉點出露[1]。

各斷裂主要特征分述如下(圖1)。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖

F1斷裂：其西段與F4斷裂斜交。斷層北側(cè)出露雙橋山組地層，南側(cè)為侏羅系砂巖地層。為一張扭性斷層。

F2斷裂：斷層傾向北東，傾角不明。為一張扭性斷層。

F3斷裂：斷層走向25°～30°，沿北北東向溝谷展布，斷層帶內(nèi)見明顯的硅化破碎現(xiàn)象，斷裂帶西側(cè)為燕山期花崗巖體，東側(cè)為二疊系砂巖地層，斷層傾角不明。為一壓性斷層。

F4斷裂：斷層走向15°～20°，沿北北東向河床展布，地表可見沿斷裂帶有10個溫泉群點出露。根據(jù)鉆探資料顯示，該斷裂斷面傾向東，是區(qū)內(nèi)地熱水主要導(dǎo)水通道。

1.2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖產(chǎn)出于區(qū)內(nèi)南西部，為中細粒似斑狀黑云母花崗巖巖株，巖體平面上呈近橢圓狀，呈北東向延伸，構(gòu)成北北東向山體。巖體侵入于福泉山背斜軸部，受北東向大坪崗斷層和中秋窩斷層控制。巖體主要侵入于雙橋山組下亞群第二巖組絹云綠泥千枚巖、變余石英巖屑雜砂巖和變基性熔巖中，局部侵入黃龍組白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r中[1]。

2 研究區(qū)地熱地質(zhì)條件

2.1 含水巖組及地下水類型

根據(jù)區(qū)內(nèi)地下水的賦存狀態(tài)和水力性質(zhì)，可將區(qū)內(nèi)地下水劃分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖巖溶裂隙溶洞水和基巖裂隙水三種類型。

(1)松散巖類孔隙水：主要分布于主干河流及其支流兩岸，地下水賦存于砂礫石或碎石層中，該含水層與河水有密切的水力聯(lián)系。

(2)碳酸鹽巖巖溶裂隙溶洞水含水層：由石炭系及二疊系灰?guī)r組成，巖性為白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，地下水賦存于溶洞及溶蝕裂隙中。本含水層中巖溶發(fā)育，灰?guī)r中分布有暗河、落水洞、屬區(qū)內(nèi)水量豐富的含水層。

(3)基巖裂隙水：主要賦存于變質(zhì)巖、花崗巖和砂巖構(gòu)造裂隙中，含水層厚度極不穩(wěn)定，水量貧乏。

2.2 熱儲構(gòu)造及熱儲單元

2.2.1 熱儲構(gòu)造

地下熱水的形成受到儲(層)、蓋(層)、通(導(dǎo))、(熱)源等條件的控制，導(dǎo)熱導(dǎo)水構(gòu)造、熱儲層、隔熱保溫層構(gòu)成了“熱儲構(gòu)造”。斷裂或背斜構(gòu)造能使地下等溫面抬升形成向上突起，在地下一定深度形成地熱異常區(qū)(帶)。

有利的導(dǎo)熱構(gòu)造為F4斷裂，其為規(guī)模較大的走滑斷層(沿斷層出露較多溫泉點)，是地下熱流體向上運移的主要通道，該條斷裂加強了地下熱水運移和儲存能力，形成了本區(qū)較為理想的導(dǎo)水導(dǎo)熱通道。

由于區(qū)內(nèi)位于福泉山背斜的東翼，發(fā)育有大量侏羅系、二疊系及雙橋山組下亞群的碎屑巖，這一套厚度較大的碎屑巖將會對區(qū)內(nèi)地下水起到隔熱保溫的作用；并且發(fā)育了厚度較大的、易于溶蝕而形成溶洞等溶蝕裂隙的灰?guī)r及白云巖等脆性巖層，受斷層的破壞及背斜形成時受水平擠壓力作用發(fā)生彎曲產(chǎn)生斷裂，形成了大量的構(gòu)造裂隙，這些灰?guī)r及白云巖中的溶蝕裂隙及構(gòu)造裂隙共同構(gòu)成了區(qū)內(nèi)地下熱水的儲藏空間。

2.2.2 隔、儲熱層及單元劃分

據(jù)各地層組合條件及各巖組巖性、結(jié)構(gòu)、熱傳導(dǎo)性、富水性等劃分隔、儲熱層，并以此劃分熱儲單元(圖2)。

隔熱保溫層：該類地層富水性相對貧乏，熱導(dǎo)率及透水率相對較低，能起到隔熱保溫作用。區(qū)內(nèi)此類地層主要有侏羅系、二疊系、雙橋山組下亞群中頁巖、粉細砂巖、泥巖、泥灰?guī)r及千枚巖等地層。在區(qū)內(nèi)及附近，大面積的分布有該套地層，所以區(qū)內(nèi)的保溫隔熱效能良好。

熱儲含水層：該類地層有一定的裂隙及孔隙，含水較豐富，熱導(dǎo)率及透水率相對較高。區(qū)內(nèi)此類地層主要有二疊系下統(tǒng)棲霞組、石炭系上統(tǒng)船山組、黃龍組等地層，其巖性主要為脆性巖性(白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r)，該組地層在區(qū)內(nèi)內(nèi)及其附近大部分均為侏羅系、二疊系、雙橋山組下亞群等地層覆蓋。

圖2 儲熱單元結(jié)構(gòu)特征圖

2.3 熱儲構(gòu)造地球物理特征

經(jīng)在區(qū)內(nèi)開展的可控源聲頻大地電磁測深勘探及大地電場巖性測量兩種物探手段，基本查明了區(qū)內(nèi)重點地段地熱異常范圍、熱儲體的空間分布以及導(dǎo)熱構(gòu)造的深部發(fā)育特征

(1)F4斷裂帶為北北東向半隱伏型線狀構(gòu)造，橫貫整個研究區(qū)。該斷層總體傾向東，傾角65°左右，深部趨緩，在測線范圍內(nèi)最大下延深度2000m。斷裂帶二疊系、石炭系含水地層分布廣泛，厚度大。斷裂帶上電阻率較低，是地下水富集的有利部位，是較好的導(dǎo)熱構(gòu)造。

(2)F4斷裂存在明顯異常反應(yīng)，斷裂帶兩側(cè)含水地層分布廣泛，厚度大，并有明顯的低阻異常分布，是地下熱水富集的有利部位，是較好的導(dǎo)熱構(gòu)造。

2.4 地熱異常分布特征

區(qū)內(nèi)地熱主要受北東向遂川—德興深斷裂(F4)控制。在德興市內(nèi)形成萬村-繞二-李宅地熱帶，共有3處地熱區(qū)

(1)德興市繞二鎮(zhèn)暖水池溫泉區(qū)，水溫40℃～42℃、流量0.4541L/s；

(2)德興市李宅溫泉區(qū)，泉口水溫22℃～23℃；

(3)德興市萬村鄉(xiāng)渡頭溫泉區(qū)，泉口水溫27℃～28℃、總流量每日約上萬m3。

2.5 地熱資源評價

(1)地熱增溫率：根據(jù)2018年完工的鉆孔測溫資料，區(qū)內(nèi)的地溫增溫率為1.7℃/100m；

(2)熱儲溫度：在選用下列方法對熱儲溫度進行計算時，選擇的參數(shù)是根據(jù)實地所取的水樣所作水質(zhì)分析值(表1)進行計算。

K-Mg地熱溫標計算公式[3][6]：

式中：t-熱儲溫度(℃)； C1-水中鉀的濃度(mg/L)； C2-水中鎂的濃度(mg/L)

SiO2地熱溫標計算公式[3][6]：

式中：t-熱儲溫度(℃)； C1-水中二氧化硅的濃度(mg/L)

表1 區(qū)內(nèi)熱儲溫度參數(shù)分析統(tǒng)計表

根據(jù)上表，此次調(diào)查所取水樣鉀鎂地熱溫標求得的熱儲溫度為18.06℃，二氧化硅地熱溫標求得的熱儲溫度為45.82℃，故取二氧化硅地熱溫標求得的熱儲溫度更為合適。

(3)熱儲深度：根據(jù)熱儲溫度計算結(jié)果計算熱儲深度。其計算公式為：

熱儲深度=恒溫點深度+(熱儲溫度-恒溫點溫度)/地熱增溫率

恒溫點溫度取多年平均氣溫17.2℃，地熱增溫率根據(jù)鉆孔測溫資料取1.7℃/ 100m，恒溫點深度取30m。計算結(jié)果：熱儲預(yù)測深度=1713.53m。

(4)熱水井水溫及水量預(yù)測

熱儲溫度估算：根據(jù)區(qū)域出露異常點、鉆孔井口水溫，預(yù)測區(qū)內(nèi)井口水溫45℃～55℃是可能的。

出水量預(yù)測：據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)、水文地質(zhì)及地熱地質(zhì)條件，結(jié)合可控源音頻大地電磁測深及已施工鉆孔成果及各地熱異常點等資料綜合分析，降壓0.5MPa時，熱儲層水量達到500m3～700m3/d是可能的。

3 成礦條件分析

3.1 地熱成因類型

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、地表調(diào)查及鉆孔資料分析，研究區(qū)的地熱水主要賦存在 F4斷裂裂隙及兩側(cè)的巖溶中，斷裂裂隙和巖溶是主要的儲熱空間，由于斷裂裂隙和巖溶具有帶狀分布的特性，所以，研究區(qū)的熱儲屬于斷裂裂隙熱儲，而勘查區(qū)的地熱水則屬于自然增溫帶狀對流型斷裂裂隙地熱水。

3.2 勘探類型

由于研究區(qū)儲熱構(gòu)造是挽近期活動斷裂，結(jié)構(gòu)上存在較好的隔、儲熱地層，深部斷層裂隙為地熱流體運移提供了良好通道，構(gòu)成了中低溫以帶狀為主的熱儲，構(gòu)造復(fù)雜，熱儲層為層狀熱儲和帶狀熱儲相結(jié)合，區(qū)內(nèi)地熱水勘查類型屬Ⅱ-3型[5]。

3.3 成礦條件分析

研究區(qū)內(nèi)地熱主要受北東向深斷裂控制。在德興市內(nèi)形成萬村-繞二-李宅地熱帶，共有3處地熱區(qū)點，德興市繞二鎮(zhèn)暖水池出露水溫達到42℃，而區(qū)內(nèi)的熱異常點水溫亦達到28℃。研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造部位為福泉山背斜的東翼，受區(qū)域斷裂贛東北大斷裂控制，為構(gòu)造應(yīng)力集中分布區(qū)。區(qū)內(nèi)發(fā)育規(guī)模較大的F4斷層屬贛東北大斷裂的支斷裂，形成了地下熱流體運移的主要通道。區(qū)內(nèi)分布有較厚的溶蝕及構(gòu)造裂隙均較發(fā)育且熱導(dǎo)率相對較高的白云巖、灰?guī)r及隔熱效果較好的粉砂巖、頁巖、泥巖。據(jù)此可以推斷，區(qū)內(nèi)具備了地下熱水形成、運移和儲存的地熱地質(zhì)條件。據(jù)此分析出區(qū)內(nèi)的地熱水找礦潛力較好。

4 結(jié)論

通過收集已有構(gòu)造、地層、水文地質(zhì)、地熱地質(zhì)等已有資料，對所取得的資料進行綜合分析論證得出如下結(jié)論：

(1)研究區(qū)發(fā)育的斷層F4規(guī)模大、切割深，為區(qū)域贛東北大斷層支斷裂，形成了區(qū)內(nèi)良好的導(dǎo)水、導(dǎo)熱通道；其次，論證區(qū)分布有較厚的溶蝕及構(gòu)造裂隙均較發(fā)育且熱導(dǎo)率相對較高的白云巖及灰?guī)r儲水層和熱導(dǎo)率及透水率相對較低的頁巖、泥巖及泥灰?guī)r等隔熱保溫層。

(2)區(qū)內(nèi)發(fā)育有切割深度較大的斷層，具有導(dǎo)水導(dǎo)熱作用，結(jié)合可控源音頻大地電磁測深成果資料及實際鉆孔測溫資料，熱儲單元水溫的推斷具有依據(jù)。

(3)區(qū)內(nèi)地熱主要受北東向深斷裂控制，在德興市內(nèi)形成萬村-繞二-李宅地熱帶。

(4)區(qū)內(nèi)地熱水勘查類型為層狀熱儲和帶狀熱儲相結(jié)合，屬Ⅱ-3型。

(5)經(jīng)分析，研究區(qū)具備了“儲、蓋、通、源”地熱地質(zhì)條件，區(qū)內(nèi)具備較好的地熱水成礦條件，建議在研究區(qū)的東側(cè)(避開埋深淺的巖漿巖區(qū))進行地熱水勘查鉆探驗證。