魏永霞，程宏超，杜雨彤，湯皓

（安徽省地質環(huán)境監(jiān)測總站，安徽合肥 230001）

0 引言

皖江經(jīng)濟帶位于安徽省中部，淮河以南、長江兩岸，是長江經(jīng)濟帶上承東啟西的重要節(jié)點，是安徽省今后發(fā)展的重要地帶，其秉承的“綠色”發(fā)展理念被國家“十三五”規(guī)劃首次納入到基本國策中，而清潔能源——地熱能資源的開發(fā)利用將對推進城市向綠色生態(tài)轉型的過程中起到重要作用。傳統(tǒng)的找熱模式“就熱找熱”現(xiàn)已無法滿足城市發(fā)展的需求，尋求新的找熱方向已迫在眉睫。本文通過研究分析皖江經(jīng)濟帶地熱資源成因及其分布規(guī)律以探求新的找熱方向，為今后找熱工作提供參考。

1 地熱資源概況

目前，皖江經(jīng)濟帶地熱田（點）共有28 處，擁有地熱井、溫泉點總計163 處，其中地熱井128 眼，溫泉點31 處，礦熱井4 處，分布在全域21 個縣（市、區(qū)），主要集中在廬江縣湯池鎮(zhèn)、舒城縣西湯池與山七鎮(zhèn)、巢湖市半湯街道、含山縣昭關鎮(zhèn)、和縣香泉鎮(zhèn)、岳西縣溫泉鎮(zhèn)與溪沸村等地。地熱異常點18 處（溫度大于20℃），主要分布在老嘉山斷裂帶和滁河斷裂帶上。皖江經(jīng)濟帶地熱資源分布見圖1。

圖1 皖江經(jīng)濟帶地熱資源分布圖Figure 1.Distribution of geothermal resources in the Wanji?ang Economic Zone

2 地層及斷裂構造

地層是地熱資源的主要賦存場所，皖江經(jīng)濟帶地層發(fā)育齊全，自太古代至新生代地層均有分布。區(qū)內(nèi)由北向南地層特征：華北地層區(qū)位于六安-肥西以北、嘉山-廬江以西，晚太古代及早元古代地層主要為變質巖系，晚元古代與早古生代地層主要為海相碳酸鹽巖，晚古生代地層為陸源碎屑巖，中生代地層主要是陸源及火山碎屑巖，新生代古近紀地層為盆地相的碎屑巖，第四紀亞黏土、亞砂土、粉土層分布廣泛；秦嶺-大別山地層區(qū)分布于金寨—肥西一線以南、嘉山-宿松郯廬斷裂一線以西，晚太古代、早元古代地層為變質巖系，震旦紀—寒武紀地層為碳酸鹽巖，侏羅紀中早世、白堊紀、新近紀、古近紀地層為火山碎屑巖、碎屑巖，山前、山間及河谷兩側大部分地區(qū)為第四紀亞黏土、含礫黏土層覆蓋；揚子地層區(qū)分布于嘉山—宿松一線以南，區(qū)內(nèi)缺失晚太古代和早元古代地層，其余地層均有發(fā)育，中元古代的淺變質巖系、青白口紀的變質巖系、震旦紀—三疊紀的碎屑巖、碳酸鹽巖，侏羅紀、白堊紀的碎屑巖、火山碎屑巖系，新近紀、古近紀的碎屑巖，山前及山間大部分為第四紀亞砂土、亞黏土層覆蓋，沿江平原區(qū)廣泛分布晚更新世和全新世地層。

據(jù)調(diào)查資料顯示，區(qū)內(nèi)地熱顯示區(qū)（點）多出露于元古代—中生代地層中，在沉積巖中主要賦存于灰?guī)r、白云巖、砂巖中，在巖漿巖中多賦存于花崗巖、閃長巖、安山巖、玄武巖中，在變質巖中多賦存于片麻巖中。

斷裂構造是深部熱源向上部運移的主要通道。區(qū)內(nèi)發(fā)育的北東、北北東、北西、近東西向深大斷裂不僅對斷（坳）陷盆地、隆起帶的空間展布有控制作用，對地震、火山活動、巖漿巖分布等產(chǎn)生直接或間接影響，而且是溝通深部熱源的主要通道，區(qū)內(nèi)分布的地熱顯示區(qū)（點）亦與之關系密切（圖2）。

圖2 皖江經(jīng)濟帶巖漿巖、火山、地震及構造分布示意圖Figure 2.Distribution of magmatic rocks,volcanoes,earth?quakes and structures in the Wanjiang Economic Zone

將地熱熱異常顯示與區(qū)內(nèi)地震、火山分布進行對比分析發(fā)現(xiàn)，火山口及其周邊調(diào)查的泉點、水井水溫一般在16℃左右，溫度相對較低；地震尤其是大型地震周邊無地熱異常出現(xiàn)。由此亦可以看出，區(qū)內(nèi)地熱異常顯示與火山、地震關系不密切。

3 地熱資源賦存特征分析

皖江經(jīng)濟帶地熱資源成因與基底埋深、深大斷裂帶分布及斷（坳）陷盆地以及隆起帶有關，與火山、地震、巖漿活動關系不大，因而按成因劃分為斷（坳）陷盆地型與隆起山地型兩類。

3.1 斷（坳）陷盆地型

該類型地熱約占全區(qū)28.1%，主要特征：①地熱顯示點主要為人工揭露；②熱儲層上部多為巨厚層的弱透水隔熱保溫層，而熱儲則處于圈閉式的空間系統(tǒng)內(nèi)，熱傳遞模式主要為熱傳導型；③地熱流體溫度變化較大，盆地內(nèi)部溫度一般在25～35℃之間，主要分布在北北東向深大斷裂的次級斷裂與北西向斷裂的交匯處，盆地邊緣隆起區(qū)溫度相對較高，在40～63℃之間，受控斷裂為北西向深大斷裂；④因熱儲層主要為層控型，熱異常區(qū)面積較大，一般為幾平方千米；⑤地溫梯度一般接近正常梯度；⑥熱儲主要賦存于古近紀—侏羅紀紅層中，部分揭露三疊紀—寒武紀灰?guī)r地層，流量變化較大，幾十至上千方不等；⑦地熱田補給源多來自大氣降水，沿盆地邊緣側向徑流補給，補給路徑相對較長，水流交替緩慢，水化學類型以重碳酸型水為主，水中富含氟、偏硅酸、鍶等組分。

3.2 隆起山地型

該類型地熱居全域主導地位，約占71.9%，主要特征：①熱顯示點多為自然出露，后在出露點附近進行人工鉆井揭露；②熱儲均以帶狀形式分布，熱異常區(qū)面積較小，一般不足1km；③地溫梯度多高于正常梯度值；④地熱流體溫度多在30～66℃之間，熱儲多賦存于開放型或半開放型的斷裂破碎帶中，圍巖主要為變質巖和巖漿巖；⑤涌水量受斷裂破碎程度及其圍巖的裂隙或溶洞大小影響，變化較大，岳西隆起山區(qū)內(nèi)流量多在500～3500m/d，巢湖-香泉隆起山區(qū)內(nèi)流量相對較小，多在0.86～600m/d 之間，個別巖溶發(fā)育地區(qū)達到2000m/d以上；⑥地熱田（點）補給源主要來自大氣降水，沿斷裂破碎帶、圍巖裂隙或溶隙等入滲后側向徑流補給，補給路徑相對較短，水流交替頻繁，水化學類型以硫酸型水為主，水中富含氟、偏硅酸、鍶、鋰、氡等組分。

4 地熱資源分布規(guī)律研究

深部熱源向上傳遞不僅受地殼厚度影響，還與深大斷裂帶、斷（坳）陷盆地與隆起及褶皺有關。因此，在尋找地熱資源分布規(guī)律時應綜合考慮這些因素。

4.1 地熱分布與地殼厚度的關系

莫霍面是一個溫度-壓力界面，是地殼與地幔間的分界面，它大體指示了地殼厚度分布，亦反映殼幔交界處的地溫場，莫霍面的深淺在一定程度上反映了地表溫度變化。因此，研究已知地熱顯示區(qū)（點）所處位置的莫霍面埋深對今后找熱具有一定的指導意義。

皖江經(jīng)濟帶地殼厚度略高于正常地殼厚度，一般在33km 左右，皖南（皖南幔坳區(qū)）和大別山地區(qū)（皖西幔坳區(qū)）為區(qū)內(nèi)莫霍面最凹處，深度在34km 左右，郯廬深大斷裂以東宿松—馬鞍山—天長一帶是地殼最薄地區(qū)，深度在32～33.2km（圖3）。

圖3 皖江經(jīng)濟帶地熱分布與地殼厚度的關系Figure 3.Relationship between geothermal distribution and crustal thickness in the Wanjiang Economic Zone

合肥—鳳陽幔坡區(qū)莫霍面埋深在32.3～32.9km之間，莫霍面埋深相對較淺，但是由于區(qū)內(nèi)沉積了巨厚層的中新生代沉積物，故地熱顯示并不突出，如定遠泉塢山地熱與鳳陽紅心鎮(zhèn)地熱均位于盆地內(nèi)部基底隆起邊緣地帶，合肥大蜀山地熱、濱湖地熱、肥東地熱則位于盆地內(nèi)部微隆起區(qū)。該區(qū)內(nèi)熱儲溫度41.3～68.3℃，地熱流體溫度25.5～32.1℃。

皖中幔隆區(qū)是區(qū)內(nèi)地熱主要集中地帶，廬江泉水口與石關鄉(xiāng)地熱、巢湖半湯地熱、含山昭關地熱、含山陶廠地熱、和縣香泉地熱等均分布在該隆起區(qū)內(nèi)，另外，該區(qū)內(nèi)地表溫度異常，泉與機民井點亦較其他地區(qū)密集。該區(qū)內(nèi)上覆地層主要為新生代地層，厚度變化較大，有幾米至上千米均有分布，熱儲溫度48.4～102.8℃，地熱流體溫度25.5～53.6℃。

皖西幔坳區(qū)（北淮陽幔坡帶和大別山幔坳）莫霍面埋深在33～34.2km 之間，北淮陽幔坡帶地熱分布主要集中在33.0～33.4km 之間，如廬江湯池鎮(zhèn)、舒城西湯池、舒城山七鎮(zhèn)等地熱，地熱顯示呈東西向展布；大別山幔坳區(qū)地熱分布主要集中在33.7～33.9km 之間，如岳西溫泉鎮(zhèn)、岳西溪沸、太湖溫泉鄉(xiāng)等地熱，地熱顯示呈南北向展布。該區(qū)內(nèi)基底巖系直接出露，熱儲溫度55.8～119.9℃，地熱流體溫度32.5～63℃。

皖南幔坳區(qū)莫霍面埋深在33.3～33.7km 之間，區(qū)內(nèi)地熱主要有東至香隅地熱、青陽江村地熱、旌德鳳形山礦熱、績溪瀛洲鎮(zhèn)地熱等。該區(qū)內(nèi)基底巖系大部分出露，熱儲溫度55.5～106.1℃，地熱流體溫度27.2～44.7℃。

總體來講，莫霍面埋深較淺、上覆蓋層厚度較薄的地區(qū)，熱異常顯著，是今后找熱的主要方向。

4.2 地熱分布與斷（坳）陷、隆起的關系

將區(qū)內(nèi)地熱異常點投到區(qū)域斷（坳）陷、隆起分布圖上（圖4）分析發(fā)現(xiàn)，地熱異常點在沉積斷（坳）陷盆地內(nèi)主要分布在盆地內(nèi)部或邊緣的隆起地帶，如鳳陽紅心鎮(zhèn)溫泉、定遠泉塢山地熱井、合肥蜀山地熱井、濱湖地熱井、肥東地熱井等地熱點均位于盆地內(nèi)部的微隆起區(qū)邊緣，廬江東湯池位于盆地邊緣的隆起地帶（舒城隆起），宣城鳳凰山礦熱井位于盆地內(nèi)部的微隆起區(qū)邊緣；地熱異常點在隆起山地內(nèi)主要分布在隆起山地的邊緣地帶，如巢湖半湯地熱、含山昭關地熱、含山陶廠地熱、和縣香泉地熱均分布在巢湖-和縣隆起山地的兩側邊緣地帶，舒城西湯池與山七地熱位于大別山隆起的北部邊緣，蕪湖地熱、銅陵地熱、青陽地熱、東至香隅地熱位于江南隆起山地的北部邊緣地帶。綜合分析來看，斷（坳）陷盆地與隆起山地邊緣地帶，由于陸塊的升降使巖層破碎，斷裂構造發(fā)育，深部地熱易沿構造發(fā)育部位上涌而儲存于上部含水層中，因此，這些地帶亦是今后找熱的主要方向。

圖4 皖江經(jīng)濟帶地熱分布與斷陷、隆起的關系Figure 4.Relationship between geothermal distribution and fault depression,uplift in the Wanjiang Economic Zone

4.3 地熱分布與褶皺的關系

皖江經(jīng)濟帶巢湖-和縣隆起山地、張八嶺隆起山地以及江南臺隆區(qū)內(nèi)褶皺較為發(fā)育，褶皺的展布方向多呈北東向、北北東向，這與沿該方向的斷裂展布有關。將區(qū)內(nèi)地熱異常點投到區(qū)域褶皺分布圖上（圖5）分析發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)地熱異常點的分布除了傳統(tǒng)上所講的分布在斷裂交匯處外，如合肥市地熱、廬江東湯池地熱、含山昭關地熱、舒城西湯池與山七地熱、岳西溫泉鎮(zhèn)與溪沸地熱、太湖溫泉鄉(xiāng)地熱、潛山風景區(qū)地熱、東至香隅地熱等，還與褶皺的關系較為密切，如滁州瑯琊山景區(qū)地熱位于石沛背斜傾伏端，廬江石關鄉(xiāng)與泉水口地熱位于發(fā)火山-照壁山背斜的兩端，巢湖半湯地熱位于旗山向斜傾伏端軸部、含山陶廠地熱位于陶家廠向斜的傾伏端軸部、績溪地熱分布在向斜的傾伏端軸部。另外，調(diào)查發(fā)現(xiàn)異常機民井和泉點也與褶皺關系密切。

圖5 皖江經(jīng)濟帶地熱分布與褶皺的關系Figure 5.Relationship between geothermal distribution and fold in the Wanjiang Economic Zone

綜上分析，今后的找熱方向除了傳統(tǒng)的“就熱找熱”原則外，在斷裂交匯處背斜褶皺的傾伏端、向斜褶皺核部等地亦是找熱的主要方向。

5 結語

（1）皖江經(jīng)濟帶地熱資源較為豐富，地熱田（點）共有28處，擁有地熱井、溫泉點總計163余處，其中地熱井128 眼，泉點31 處，礦熱井4 處。據(jù)研究分析，這些地熱顯示點多出露于沉積巖的灰?guī)r、白云巖、砂巖中，巖漿巖的花崗巖、閃長巖、玄武巖中，變質巖的片麻巖中。發(fā)育的北東、北北東向、北西、近東西向深大斷裂則是溝通深部熱源的主要通道，地熱顯示點多在其次級斷裂附近出露或被人工揭露。

（2）皖江經(jīng)濟帶地熱資源類型為斷（坳）陷盆地型與隆起山地型兩類，以隆起山地型為主，約占71.9%。紅層的盆地型熱儲溫度相對較低，灰?guī)r的盆地型熱儲溫度相對高些，兩者地溫梯度均趨于正常值，紅層熱儲流量較小，灰?guī)r熱儲流量較大，水化學類型均以HCO水為主，水中富含F(xiàn)、HSiO、Sr 等組分；隆起山地型熱儲的溫度相對較高，地溫梯度多高于正常值，不過除巖溶發(fā)育地段外，流量一般較小，水化學類型以HSO型水為主，水中富含F(xiàn)、HSiO、Sr、Li、Rn 等組分。

（3）皖江經(jīng)濟帶地熱出露或人工揭露點，多分布在莫霍面埋深相對較淺、上覆蓋層相對較薄、盆地內(nèi)部或邊緣的隆起地帶以及隆起山地的邊緣地帶等地區(qū)，且這些區(qū)內(nèi)褶皺及與其相關的斷裂較為發(fā)育。因此，除傳統(tǒng)的“就熱找熱”原則外，在斷裂交匯處背斜褶皺的傾伏端、向斜褶皺核部以及隆起地帶邊緣等地亦是今后找熱的主要方向。