吳輝明，武 楊，陳 凱

（江西省煤田地質(zhì)勘察研究院，江西 南昌 330001）

項(xiàng)家地?zé)崴Y源研究區(qū)位于江西省宜春市靖安縣縣城以西約500 m，其行政區(qū)劃屬靖安縣雙溪鎮(zhèn)管轄。研究區(qū)進(jìn)行了綜合野外地質(zhì)勘查及采樣測(cè)試工作，在此基礎(chǔ)上分析該區(qū)地?zé)崴Y源特征和成因機(jī)理，為其開發(fā)利用提供一定的指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

1.1 地質(zhì)條件

研究區(qū)內(nèi)地層單一，除第四系全新統(tǒng)外，均為晉寧期花崗巖?；◢弾r體出露于區(qū)內(nèi)中西部，巖性為中粗粒黑云母花崗閃長巖；第四系主要分布于北潦南河兩岸、區(qū)內(nèi)南部和東部。

研究區(qū)位于九嶺逆沖隆起中部晉寧期侵入復(fù)式背斜花崗巖體中，靖安～九江大斷裂呈隱伏型穿越區(qū)內(nèi)。區(qū)內(nèi)主要受區(qū)域大斷裂F1和次一級(jí)斷裂F2控制，具體描述如下：

靖安～九江大斷裂（F1）：發(fā)育于研究區(qū)中部，走向北東43°～45°，傾向南東，傾角為70°～75°，總長約180 km。該斷裂穿越花崗巖體，沿線硅化破碎帶極其發(fā)育。

次一級(jí)斷裂（F2）：發(fā)育于區(qū)域大斷裂F1南側(cè)，屬區(qū)域大斷裂F1構(gòu)造帶上的次一級(jí)斷裂構(gòu)造帶。走向近南北，傾向南東，總長約350 m，沿線形成寬約5～11 m硅化破碎帶。

1.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)研究區(qū)含水巖組的巖性組合、地下水賦存條件，可將本區(qū)地下水劃分為松散巖類孔隙水、風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水、構(gòu)造裂隙脈狀承壓水三種類型，其中構(gòu)造裂隙脈狀承壓水為研究區(qū)主要含水層。區(qū)內(nèi)地下水處于北潦南河一級(jí)分水嶺地帶，西部為中低山花崗巖分布區(qū)，東南部水系發(fā)育。地下水主要接受大氣降雨和部分外圍裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給，沿風(fēng)化裂隙向東南方向徑流，在溝谷和低洼處以泉或滲流的形式排泄。

2 地?zé)崴Y源特征

2.1 地溫特征

沿F1斷裂構(gòu)造帶布置ZK01～ZK05水文地質(zhì)鉆孔，工作量為2448.15 m/5孔，每個(gè)鉆孔施工過程中都進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)溫。其中ZK01～ZK03測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)顯示地?zé)崴疁仉S深度增加而升高，鉆孔控制深度段420～500 m間地溫達(dá)38.34℃～40.1℃，屬溫水～溫?zé)崴?；ZK04在終孔深度503.89 m處地?zé)崴疁囟葹?4.7℃，ZK05在終孔深度523.17 m處地?zé)崴疁囟葹?4.9℃，地溫異常不明顯。根據(jù)《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》（GB11615-2010）附錄A，本文利用二氧化硅地?zé)釡貥?biāo)和鉀鎂地?zé)釡貥?biāo)兩種方法分別估算研究區(qū)熱儲(chǔ)溫度，其計(jì)算方法分別為公式（1）和（2）。將已控制熱儲(chǔ)地段系統(tǒng)測(cè)溫資料、地溫梯度的變化規(guī)律及地球化學(xué)溫標(biāo)計(jì)算的熱儲(chǔ)溫度等成果通過公式（3）計(jì)算求取相應(yīng)熱儲(chǔ)的埋藏深度。研究區(qū)深部熱儲(chǔ)溫度及熱儲(chǔ)的埋藏深度計(jì)算結(jié)果見（見表1）。表1計(jì)算結(jié)果表明，研究區(qū)推測(cè)熱儲(chǔ)溫度達(dá)118.6℃，熱儲(chǔ)埋深為1200 m左右。區(qū)內(nèi)地溫分布南部地溫較高，北部地溫相對(duì)較低；而熱儲(chǔ)的埋藏深度南段較淺，北段較深。

式（1）、（2）中：t為熱儲(chǔ)溫度℃；C1為熱水中SiO2的濃度mg/L；C2為熱水中鉀的濃度mg/L；C3為熱水中鎂的濃度mg/L。

式中：H儲(chǔ)為熱儲(chǔ)埋藏深度，m；t儲(chǔ)為溫標(biāo)計(jì)算的熱儲(chǔ)溫度，℃；t深為測(cè)溫井底的地?zé)釡囟?，℃；Δt/Δh地為地溫梯度，℃/m，Δt/Δh正為正常的地溫增溫率，℃/m；h深為測(cè)溫井深度，m。

表1 項(xiàng)家地?zé)崴Y源深部熱儲(chǔ)溫度及熱儲(chǔ)埋深計(jì)算結(jié)果

2.2 地?zé)崃黧w化學(xué)特征

（1）水化學(xué)成分分析

本次勘查對(duì)存在地溫異常鉆孔地?zé)崃黧w均采集了樣品并進(jìn)行分析測(cè)試。采集的地?zé)崴疅o色無味、清澈透明，ZK01、ZK02、ZK03孔水質(zhì)分析結(jié)果見表2。由水化學(xué)分析數(shù)據(jù)可知，項(xiàng)家地?zé)崴嗜鯄A性，PH為7.4～9.2。主要陽離子為Na+、Ca2+、K+，其含量分別為9.08～18.00 mg/L，3.57～23.13 mg/L，0.88～2.41 mg/L；主要陰離子為HCO3-、SO42-、Cl-、F-，其含量分別為87.64 ～143.73 mg/L，4.00 ～12.00 mg/L，4.43～7.98 mg/L，0.14～7.20 mg/L。運(yùn)用庫爾洛夫式對(duì)其地?zé)崴瘜W(xué)類型計(jì)算分類，ZK01孔地?zé)崴畼拥乃|(zhì)類型為HCO3-CaNa型，ZK02孔和ZK03孔地?zé)崴畼拥乃|(zhì)類型為HCO3-NaCa型。對(duì)ZK01、ZK02、ZK03鉆孔地?zé)崴瘜W(xué)成分進(jìn)行Piper圖投點(diǎn)（見圖1），結(jié)果表明ZK01和ZK02地?zé)崴瘜W(xué)特征比較接近，與ZK03熱水差異較大。

表2 項(xiàng)家地?zé)崴|(zhì)分析結(jié)果

（2）地?zé)崃黧w用途評(píng)價(jià)

地?zé)崴捎糜诠┡?、生活用水、溫泉洗浴、理療等。不同質(zhì)地地?zé)崃黧w利用方向、方式與排放要求不同，可根據(jù)地?zé)崃黧w物理性質(zhì)、化學(xué)成分、微生物含量等指標(biāo)對(duì)其不同用途進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖1 項(xiàng)家地?zé)崴瘜W(xué)Piper

研究區(qū)地?zé)崴窗l(fā)現(xiàn)懸浮物、大腸桿菌等對(duì)人體有害的菌落和元素。根據(jù)《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范（GB/T11615-2010）》附錄E中理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)家地?zé)崴疁囟?8.4℃～40.1℃，屬溫水～溫?zé)崴?，其中ZK01孔、ZK02孔、ZK03孔H2SiO3含量分別為30.51 mg/L、41.71 mg/L、31.54 mg/L，達(dá)到《理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中具有醫(yī)療價(jià)值濃度標(biāo)準(zhǔn)；ZK01、ZK03孔F-含量分別為3.92 mg/L、7.20 mg/L，達(dá)到《理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中命名礦水濃度標(biāo)準(zhǔn)，可命名為氟水；ZK03孔H2S含量為1.53 mg/L，達(dá)到《理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中具有醫(yī)療價(jià)值濃度標(biāo)準(zhǔn)。按照《飲用天然礦泉水（GB8537-2008）》和《生活飲用泉水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2006）》進(jìn)行判定，總體來看，由于F-含量超標(biāo)項(xiàng)家研究區(qū)溫?zé)崴乃|(zhì)不宜直接作為生活飲用水，可作洗滌等生活用水。根據(jù)《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5084-92）》規(guī)范，項(xiàng)家地?zé)崴疁爻瑯?biāo)準(zhǔn)3.4℃～5.1℃，不能直接提取作為農(nóng)田灌溉用水，經(jīng)洗浴的熱廢水各項(xiàng)指標(biāo)略有降低，混入地表溪水后水質(zhì)符合農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。綜上，項(xiàng)家地?zé)崴捎糜诶懑?、洗浴、采暖、溫室等方向的開發(fā)利用。

（3）地?zé)崃黧w結(jié)垢評(píng)價(jià)

地?zé)崃黧w因所含二氧化硅、鈣、鐵等組分溫度變化而產(chǎn)生結(jié)垢，根據(jù) 《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范（GB/T11615-2010）》，參照工業(yè)上用鍋垢總量H0（mg/L）來衡量本區(qū)地?zé)崴慕Y(jié)垢性。對(duì)氯離子含量較低（＜25% mmol/L）時(shí)的地?zé)崃黧w，采用雷茲諾指數(shù)判別法判斷碳酸鈣的結(jié)垢趨勢(shì)。雷茲諾指數(shù)RI計(jì)算公式如下：

式中：RI為雷茲諾指數(shù)，PHs為計(jì)算出的PH值，PHa為地?zé)崃黧w實(shí)測(cè)的PH值，[Ca2+]為地?zé)崃黧w中鈣離子的摩爾濃度，[ALK]為總堿度，即HCO3-離子的摩爾濃度，Ke為常數(shù)。

當(dāng)雷茲諾指數(shù)RI＜4.0，結(jié)垢非常嚴(yán)重；RI=4.0～5.0，結(jié)垢嚴(yán)重；RI=5.0～6.0，結(jié)垢中等；RI=6.0～7.0，結(jié)垢輕微；RI＞7.0，不結(jié)垢。

經(jīng)計(jì)算，靖安縣項(xiàng)家地?zé)崃黧w雷茲諾指數(shù)為RI=15.2，對(duì)照雷茲諾指數(shù)判別法，水的結(jié)垢性分類可知，該地?zé)崃黧w的結(jié)垢性評(píng)價(jià)結(jié)果為不結(jié)垢水。

3 成因分析

項(xiàng)家地?zé)崴Y源主要受F1斷裂構(gòu)造控制。該斷裂由先期的逆壓扭狀態(tài)漸轉(zhuǎn)為以張性為主，后延伸規(guī)模不斷加深擴(kuò)張，導(dǎo)致深部熱流上升，并多次引發(fā)上地幔塑性組分的入侵或噴發(fā)，形成了斷裂帶中深部地?zé)岙惓?，并進(jìn)一步發(fā)展成為構(gòu)造儲(chǔ)熱體（帶）。晚第三紀(jì)至第四紀(jì)以來，該斷裂活動(dòng)斷續(xù)，在近代沿?cái)嗔褞Ц浇l(fā)生了九江～瑞昌間地震、靖安地震，最終形成斷裂帶地溫異常。

研究區(qū)為構(gòu)造剝蝕地貌，大氣降水順著松散堆積層、風(fēng)化花崗巖及淺變質(zhì)巖的原次生裂隙及后期構(gòu)造裂隙快速下滲到深部，并匯集到寬大而又深的控導(dǎo)熱斷裂F1內(nèi)。經(jīng)斷裂深部循環(huán)加溫，并儲(chǔ)集在NE向構(gòu)造角礫巖及F2斷裂上盤裂隙密集帶F2中。隨著熱儲(chǔ)各部位的高程、地下水位等地理、地質(zhì)因素形成的壓力差，促使熱儲(chǔ)內(nèi)的地下熱水沿著F1斷裂帶從西和北東方向深循環(huán)逕流，沿底部完整巖體與構(gòu)造破碎帶處及淺部風(fēng)化裂隙與孔隙混合擴(kuò)散徑流，分散排泄。

地下熱水的化學(xué)特征，受形成地下熱水的斷裂帶和深部地質(zhì)環(huán)境控制，且與其在循環(huán)過程中所流經(jīng)的地層巖性有關(guān)。研究區(qū)花崗巖巖性為中粗粒黑云母花崗閃長巖，巖石化學(xué)成分SiO2含量高達(dá)74.70%～75.84%，K2O+Na2O 為7.39%～8.07%，CaO為0.16%～0.43%，MgO 為0.24%～0.49%。巖石中還富含Sn、Mn、Cu、Pb、Zn等多種金屬元素及F、OH、Cl等揮發(fā)分。巖石中的這些化學(xué)組分對(duì)該區(qū)地?zé)崃黧w化學(xué)特征起到了主導(dǎo)性的影響。

4 結(jié)語

1）靖安縣項(xiàng)家地?zé)崴Y源主要熱儲(chǔ)集層仍在區(qū)內(nèi)控制工程深度以下，鉆孔控制深度段地?zé)崴疁囟?8.4℃～40.1℃，屬溫水～溫?zé)崴?，地?zé)崴疁仉S深度增加而升高。其熱源主要來自于F1斷裂構(gòu)造，F(xiàn)2斷裂為主要的導(dǎo)熱、導(dǎo)水通道，大氣降水為主要補(bǔ)給來源。

2）項(xiàng)家地?zé)崴畈客茰y(cè)熱儲(chǔ)溫度達(dá)118.6℃，熱儲(chǔ)埋深為1200 m左右。區(qū)內(nèi)地溫分布南部地溫較高，北部地溫相對(duì)較低；而熱儲(chǔ)的埋藏深度南段較淺，北段較深。

3） 項(xiàng)家地?zé)崴嗜鯄A性，水質(zhì)類型以HCO3-NaCa型為主,不結(jié)垢.不宜直接作為生活飲用水和直接提取作為農(nóng)田灌溉用水，但可用于理療、洗浴、采暖、溫室等方向的開發(fā)利用。