朱少華

(江西省勘察設(shè)計(jì)研究院，江西 南昌 330095)

溫泉地?zé)崴Y源是儲(chǔ)存在地球深部的可再生的清潔能源。該類型資源具有儲(chǔ)量大、分布廣和可開發(fā)利用價(jià)值大的特征，有加深深部水文循環(huán)的作用。地?zé)崴型缓∮小⑾∩⒌V物質(zhì)，對(duì)人體具有良好的醫(yī)療作用。因此，如何可持續(xù)地、清潔、高效利用溫泉地?zé)崴Y源成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。廬山溫泉地?zé)崴挥诮鲝]山溫泉鎮(zhèn)，該區(qū)域以旅游經(jīng)濟(jì)為主，合理開發(fā)“溫泉療養(yǎng)院”有助于推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，也有助于資源綜合利用、集約利用理念的推進(jìn)?；诖?，本文以廬山溫泉地?zé)崴疄檠芯繉?duì)象，結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查研究，分析了廬山溫泉地?zé)崴牡刭|(zhì)特征及構(gòu)造分布規(guī)律，對(duì)地?zé)崴穆癫貤l件進(jìn)行了探討，為該區(qū)域核實(shí)地?zé)崴Y源儲(chǔ)量提供基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地層及巖漿巖

廬山溫泉地?zé)崴V區(qū)出露地層較為簡(jiǎn)單，主要為分布于溫泉河及其兩岸、溝谷小平原地帶的第四系聯(lián)圩組(見圖1)，為一套洪沖積相組合，以河流沖積物為特征，少量山前沖洪積混合物堆積，上部灰褐色、淺黃色粉質(zhì)黏土，可塑性，透水性弱，厚度1.95～2.90 m；下部為淺黃色碎石細(xì)砂及卵石層，透水性強(qiáng)，含孔隙潛水，厚度為1.20～3.42 m。下伏基巖主要為前震旦系板溪群歸宗寺變粒巖。

礦區(qū)巖漿巖較為發(fā)育，溫泉北東部外圍分布有玉京山二長(zhǎng)花崗巖和觀音橋花崗片麻巖體，成巖時(shí)代為早白堊紀(jì)和新元古代。礦區(qū)脈巖極為發(fā)育，以花崗偉晶巖為主，空間展布方向以北東向、北西向?yàn)橹鳎媳毕蚝徒鼥|西向次之，多順地殼上隆產(chǎn)生的裂隙貫入，屬燕山晚期產(chǎn)物。

圖1 廬山溫泉地?zé)崴V區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

Qhl—聯(lián)圩組；Pt1xg—前震旦系板溪群歸宗寺變粒巖；1—地?zé)崴V區(qū)范圍；2—實(shí)測(cè)及推測(cè)斷層；3—鉆孔及編號(hào)

1.2 構(gòu)造

廬山溫泉地?zé)崴挥谙聯(lián)P子地塊中部，廬山隆起與鄱陽(yáng)湖坳陷交匯部位，即北東向和緯向構(gòu)造的復(fù)合部位，斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要有北東—北北東向、東西向、北西向三組。構(gòu)造活動(dòng)時(shí)期主要為印支—燕山期，喜山期仍有活動(dòng)，具有多期活動(dòng)特征。其中，北東—北北東向構(gòu)造是贛江斷裂帶的重要組成部分，自北向南穿越廬山溫泉地?zé)崴V區(qū)范圍，斷層面產(chǎn)狀，一般傾向南東110°，傾角70°～80°，近直立，斷面呈舒緩波狀，沿?cái)嗔衙嬉娪谢詭r脈及花崗偉晶巖脈侵入，脈寬5～10 mm，構(gòu)造帶明顯，分為硅化碎裂巖帶、擠壓構(gòu)造透鏡體帶、構(gòu)造角礫巖帶；東西向構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育構(gòu)造透鏡體，斷層泥，由碳酸鹽、泥質(zhì)膠結(jié)的角礫巖組成，見少量溫泉點(diǎn)分布；北西向構(gòu)造影像呈直線狀，山脊沿走向被錯(cuò)斷，具右行走滑跡象，帶寬約9.1 m，延長(zhǎng)大于300 m，構(gòu)造分帶明顯，可分為構(gòu)造劈理化帶、構(gòu)造弱碎裂巖帶、構(gòu)造強(qiáng)破碎帶和構(gòu)造弱碎裂巖帶。

2 溫泉出露概況

廬山溫泉天然露頭原來(lái)以上升泉的形式出現(xiàn)，原溫泉露頭點(diǎn)位于溫泉村近東西向的山間谷地中，呈近東西向展布在長(zhǎng)80 m、寬20 m的范圍內(nèi)，按其分布位置分為9個(gè)泉點(diǎn)。水溫62～66 ℃，1、5號(hào)泉水溫最高，分別達(dá)66 ℃和65 ℃。據(jù)1977年3月測(cè)量資料，1～7號(hào)泉總流量為342 m3/d。

熱泉水無(wú)色透明，有硫化氫氣味，泉口處堆積較多的白云母細(xì)片及細(xì)砂，泉水冒泡周期約為10～20 s。泉水群在空間上具有明顯的方向性，呈近東西向與北西向十字交叉分布。經(jīng)1982年江西省水文地質(zhì)大隊(duì)勘察證實(shí)，上述泉群的分布實(shí)際上受F21斷層(近東西向)和北西向斷裂的控制。1982年7月由于溫泉療養(yǎng)院ZK1號(hào)生產(chǎn)井的開采抽水后，原溫泉(上升泉)已不再涌水并干涸。

3 地?zé)崽锏責(zé)釄?chǎng)特征

3.1 基巖面地溫場(chǎng)平面形態(tài)及其特征

從圖1可以得出，地表地溫異常區(qū)形態(tài)呈不對(duì)稱橢圓形，面積約0.384 km2，其形態(tài)特征與地?zé)崽飬^(qū)的構(gòu)造組合框架基本一致，即主要位于F21斷層(近東西向)與北東(F38、F40)及北西向(F37)張性斷裂構(gòu)造交匯部位。其分布范圍及形態(tài)特征基本反映了該地?zé)崽锟?、?dǎo)熱構(gòu)造的組合關(guān)系。

3.2 地溫場(chǎng)水平方向變化特征

(1)斷層的控制：廬山溫泉地?zé)崴軘嗔褬?gòu)造控制明顯，區(qū)域上北東向(F1為代表)為控?zé)針?gòu)造，而北東向、北西向和近東西斷裂構(gòu)造的交匯部位起導(dǎo)熱作用。廬山溫泉地?zé)崴目臻g分布形態(tài)為一個(gè)北西軸較長(zhǎng)、北東軸較短而又向東南凸出的不對(duì)稱橢圓形。由此可見，斷層性質(zhì)與熱水分布有密切關(guān)系。熱水顯然是從斷裂交匯處形成的熱水管道由深處向上運(yùn)動(dòng)，并沿?cái)嗔褞U(kuò)散，延展到一定距離后溫度逐漸降低，直至達(dá)到和外圍正常溫度接近時(shí)為止。

(2)上部隔水層的控制：燕山期花崗巖由深部侵入到前震旦系板溪群變質(zhì)巖中。由于前震旦系板溪群變質(zhì)巖大部分由板巖、絹云母化片巖等組成，為相對(duì)隔水層，同時(shí)也為良好的隔熱層。隔水層的巖石組合類型、地層厚度、巖石裂隙發(fā)育程度以及分布狀態(tài)等均對(duì)地球深部地?zé)崴谋?、散熱條件有著明顯的影響作用，即對(duì)深部地?zé)崴乃疁仄鹂刂谱饔谩?/p>

(3)淺部冷水的控制：在一定深度內(nèi)，淺層地下冷水對(duì)深部地?zé)崴挠绊戄^大，不僅表現(xiàn)在地?zé)崴椒较蛏系乃疁刈兓?，還體現(xiàn)在垂直方向上的水溫變化，主要原因在于深部地?zé)崴刂鴮?dǎo)熱構(gòu)造向上運(yùn)移過(guò)程中具有向四周擴(kuò)散的趨勢(shì)，與地下冷水混合，使得地?zé)崴疁囟仍谒椒较蚝痛瓜蛏辖档汀?/p>

3.3 地溫場(chǎng)垂向變化特征

對(duì)鉆孔孔底測(cè)溫資料分析(圖2)，鉆孔隨深度增加溫度逐漸增高，但隨勘探孔所處的部位及深度不同，其溫度增加程度變化較大。其變化規(guī)律為：(1)在前震旦系鉆進(jìn)過(guò)程中，水溫隨深度緩慢增高，一般由25 ℃逐漸上升到40 ℃，可稱為水溫漸變帶；(2)揭穿前震旦系變質(zhì)巖進(jìn)入花崗巖遇到裂隙帶后，水溫突然增至60 ℃以上，形成高溫?zé)岬V水帶(或稱水溫突增帶)，如JK4、JK7孔于孔深168 m和150 m處，鉆孔突然出現(xiàn)漏水，水溫劇增，JK4孔由56 ℃突增達(dá)至62 ℃，而JK7孔由56 ℃突增達(dá)至64 ℃；(3)繼續(xù)鉆進(jìn)，水溫又有所下降，但總的來(lái)說(shuō)比較穩(wěn)定，水溫保持在60 ℃左右，呈現(xiàn)波浪式擺動(dòng)，變化幅度一般在1～2 ℃，可稱為水溫平衡或穩(wěn)定帶，如JK4孔，孔深約185 m深度后水溫下降；(4)再次遇到裂隙帶后，水溫突然增至80 ℃以上，形成高溫?zé)崴畮?或稱水溫突增帶)，如JK7孔于孔深480 m，鉆孔突然出現(xiàn)全漏水，孔底水溫劇增( JK7孔由69℃突增達(dá)至83 ℃)。

圖2 JK4和JK7鉆孔垂向測(cè)溫曲線圖

造成以上現(xiàn)象的原因?yàn)椋恒@孔上部為淺層冷水含水層，水溫偏低，揭穿高溫?zé)崴膶?dǎo)水管道時(shí)，水溫突然升高；當(dāng)穿過(guò)破碎帶(熱水通道)后又受冷水?dāng)U散的影響，溫度上升緩慢，達(dá)到一定深度后，將因冷水補(bǔ)給逐漸減少，以致失去平衡關(guān)系而出現(xiàn)水溫穩(wěn)定上升。

4 熱儲(chǔ)特征及其埋藏條件

4.1 熱源特征

根據(jù)廬山溫泉地?zé)崴牡販貓?chǎng)特征以及區(qū)域地下水分布規(guī)律，結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)循環(huán)條件，對(duì)比中新生代以來(lái)區(qū)域構(gòu)造—巖漿演化過(guò)程，認(rèn)為廬山溫泉地?zé)崴臒岙惓Ｖ饕c深部隱伏的西崮山花崗體的余熱以及北東向活動(dòng)斷裂帶的深循環(huán)熱關(guān)系密切。廬山溫泉范圍內(nèi)燕山期花崗偉晶巖密布，總體上呈北東向、近東西向展布，且?guī)r脈在垂向上具有膨大的趨勢(shì)，說(shuō)明該期巖漿活動(dòng)的成巖過(guò)程中具有多期次巖漿活動(dòng)的特征，其深部可能仍存有尚未完全固結(jié)的殘余巖漿熔融體，是廬山溫泉地?zé)崴V區(qū)范圍內(nèi)主要的熱源。

4.2 熱儲(chǔ)特征

廬山溫泉地?zé)崴軜?gòu)造控制明顯，其熱儲(chǔ)是通過(guò)對(duì)流與擴(kuò)散的方式進(jìn)行，即熱流是通過(guò)控?zé)針?gòu)造和導(dǎo)熱構(gòu)造中地?zé)崃黧w的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將深部地?zé)崮軅鬏斨恋乇頊\部的，并在地淺表構(gòu)造有利位置(儲(chǔ)熱控制和保溫蓋層的交匯部位)形成地溫異常區(qū)。按照廬山溫泉地?zé)崴漠a(chǎn)出特征，結(jié)合資源勘查鉆孔資料中揭露，認(rèn)為廬山溫泉地?zé)崴臒醿?chǔ)平面為一個(gè)由構(gòu)造破碎帶組成的呈帶狀分布的近似橢圓分布的熱儲(chǔ)，空間上分布于近東西F21斷裂帶兩側(cè)，在垂向上為管狀裂隙導(dǎo)出地?zé)崴?/p>

4.3 熱儲(chǔ)模型分析

廬山溫泉地?zé)崴挥诮鼥|西向的溝谷(即東西向斷裂帶)中，該斷裂帶呈近東西走向(86°左右)，斷裂面總體傾向北，傾角60°～85°，是一個(gè)嚴(yán)格受構(gòu)造控制、熱儲(chǔ)呈帶(脈)狀對(duì)流型構(gòu)造裂隙地?zé)崴?。地?zé)釁^(qū)北西側(cè)的低中山(廬山)變質(zhì)巖及淺變質(zhì)巖分布區(qū)巖石中的風(fēng)化網(wǎng)狀構(gòu)造裂隙容易匯集降水、地表水形成構(gòu)造裂隙水。豐富的降雨量為構(gòu)造裂隙水提供了水源保障。大氣降水順著風(fēng)化變質(zhì)巖及淺變質(zhì)巖原次生裂隙及后期構(gòu)造裂隙下滲到深部，匯集到寬大而深的控?zé)岬谋睎|向F1斷裂帶裂隙內(nèi)，經(jīng)斷裂深部循環(huán)加溫，并儲(chǔ)集在幾組斷裂交匯形成的構(gòu)造破碎帶中；北西側(cè)廬山海拔高程與廬山溫泉區(qū)高差達(dá)400～1 400 m，隨著熱儲(chǔ)各部位的高程、地下水位等地理因素形成的壓力差，受花崗巖體的局部性阻水作用，促使熱儲(chǔ)內(nèi)的地下熱水沿著F21與F37、F38、F40、F41等斷裂交匯復(fù)合部位(斷裂交匯處)的裂隙帶上升并與淺部風(fēng)化裂隙水混合擴(kuò)散。

5 結(jié)論

(1)廬山溫泉地?zé)崴乇淼販禺惓^(qū)形態(tài)呈不對(duì)稱橢圓形，產(chǎn)于F21斷層與北東及北西向張性斷裂構(gòu)造交匯部位，其分布范圍及形態(tài)特征基本反映了該地?zé)崽锟亍?dǎo)熱構(gòu)造的組合關(guān)系。

(2)廬山溫泉地?zé)崴臒岙惓Ｖ饕c深部隱伏的西崮山花崗體的余熱以及北東向活動(dòng)斷裂帶的深循環(huán)熱關(guān)系密切，深部可能仍存有尚未完全固結(jié)的殘余巖漿熔融體，是廬山溫泉地?zé)崴V區(qū)范圍內(nèi)主要的熱源。

(3)廬山溫泉地?zé)崴且粋€(gè)嚴(yán)格受構(gòu)造控制、熱儲(chǔ)呈帶(脈)狀對(duì)流型構(gòu)造裂隙的地?zé)崴?/p>