福建德化龍門大峽谷地?zé)崽卣骷扒熬胺治?/h1>
2022-01-06 08:12:32李全力
福建地質(zhì) 2021年4期
李全力
(福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì)，泉州，362011)
福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì)于2019～2020年在德化龍門大峽谷開展地?zé)嵴{(diào)查評(píng)價(jià)，首次發(fā)現(xiàn)了溫泉露頭1處，并圈定了地?zé)岙惓^(qū)1處。結(jié)合后續(xù)的野外地質(zhì)調(diào)查研究，為該區(qū)及外圍地?zé)豳Y源勘查提供一種思路，為龍門大峽谷地?zé)徇M(jìn)一步勘查提供依據(jù)。
1 區(qū)域地質(zhì)條件
1.1 地形(地貌)特征
龍門大峽谷溫泉點(diǎn)位于龍門灘水庫(kù)東北側(cè)浐溪河床處，即龍門大峽谷景區(qū)北端。浐溪發(fā)源于戴云山脈主峰，總體向東流入龍門灘水庫(kù)，出龍門灘水庫(kù)后總體流向北北東至水口鎮(zhèn)的涌口與涌溪匯集流入大樟溪。調(diào)查區(qū)測(cè)流豐水期為376.5 L/s，枯水期為30.8 L/s。龍門大峽谷起點(diǎn)位于龍門灘水庫(kù)大壩處，似“右耳狀”往北北東方向展布，長(zhǎng)約為2.3 km，寬為30～70 m；周邊水系較發(fā)育，河谷多呈“V”字型，局部為陡崖，山勢(shì)險(xiǎn)峻。研究區(qū)溫泉點(diǎn)基巖裸露，北側(cè)為緩坡，土層較厚；南側(cè)為陡坡，山坡上斷續(xù)見陡崖為深切割且地形起伏較大的構(gòu)造侵蝕中低山地貌；地形總體為龍門灘水庫(kù)、浐溪低，四周高。龍門大峽谷最高點(diǎn)位于西北側(cè)大山林，海拔為795 m，溫泉點(diǎn)海拔約為380 m，高差約為415 m。
1.2 地層巖性
區(qū)域出露的地層較簡(jiǎn)單，主要有第四紀(jì)全新世，早白堊世寨下組、黃坑組、小溪組，晚侏羅世南園組及新元古代馬面山(巖)群大嶺(巖)組。龍門大峽谷溫泉點(diǎn)出露巖性為晚侏羅世南園組第三段流紋英安質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r，巖石脆性較強(qiáng)。
1.3 構(gòu)造
龍門大峽谷溫泉位于閩東火山斷坳帶中段，戴云山巨型環(huán)狀火山構(gòu)造的西南部。區(qū)域構(gòu)造上位于福安—南靖北東向斷裂帶南段(德化—南靖段)、閩江口—永定北東東向斷裂帶中段、浦城—尤溪北北東向斷裂帶南端交會(huì)復(fù)合部位，構(gòu)造較復(fù)雜。根據(jù)溫泉出露的位置與構(gòu)造的關(guān)系分析，全省約70%的溫泉集中在福安—南靖北東向斷裂帶以東區(qū)域，溫泉的展布和出露位置大多數(shù)與北西向(約占50%)和北東向(約占40%)斷裂有關(guān)[1-4]。
區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，主要為斷裂構(gòu)造發(fā)育，形成以北西向、北東向?yàn)橹?，東西向、南北向構(gòu)造形跡零星分布的基本構(gòu)造格局；此外在龍門大峽谷西北側(cè)、西南及東南側(cè)均見環(huán)狀、放射狀構(gòu)造分布。地質(zhì)構(gòu)造對(duì)區(qū)域地下水，特別是基巖裂隙水及地下熱水的貯存與分布起著顯著的控制作用。區(qū)域地?zé)狳c(diǎn)均出露在北西向與北東向斷裂構(gòu)造的交會(huì)部位及其附近，如現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的雷峰鎮(zhèn)上蕉溪、下蕉溪，南埕鎮(zhèn)塔兜、龍門灘鎮(zhèn)碧潭等地?zé)狳c(diǎn)(圖1)。
1.4 侵入巖
區(qū)域侵入巖主要有晚白堊世花崗斑巖、早白堊世花崗閃長(zhǎng)斑巖、晚侏羅世潛花崗斑巖、石英閃長(zhǎng)巖及斜長(zhǎng)流紋斑巖、流紋巖脈、花崗斑巖脈、石英正長(zhǎng)斑巖脈、閃長(zhǎng)玢巖脈等。龍門大峽谷溫泉與斜長(zhǎng)流紋斑巖關(guān)系密切。
工作區(qū)內(nèi)斜長(zhǎng)流紋斑巖脈沿北東向斷裂構(gòu)造出露，平面上總體走向北東，似“大骨頭狀”出露，剖面上總體傾向南東，傾角為75°～80°，其中北東側(cè)斷層，傾向以南西為主，傾角近直立(82°左右)，局部?jī)A向北東，傾角 81°左右。斜長(zhǎng)流紋斑巖具較強(qiáng)蝕變，蝕變礦物為微粒石英、方解石、綠簾石及鱗片狀綠泥石。斜長(zhǎng)流紋斑巖脈圍巖為晚侏羅世南園組第三段流紋英安質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r(圖2)。
圖2 龍門大峽谷地?zé)岬刭|(zhì)及等溫線圖Fig.2 Geothermal geology and isotherm map of Longmen canyon1—晚侏羅世南園組第三段；2—流紋斑巖；3—硅化/褐鐵礦化；4—高嶺土化/絹云母化；5—葉臘石化/綠泥石化/綠簾石化；6—性質(zhì)不明斷層及產(chǎn)狀；7—平推斷層；8—逆斷層及產(chǎn)狀/正斷層及產(chǎn)狀；9—斷層破碎帶及構(gòu)造角礫；10—裂隙產(chǎn)狀；11—實(shí)測(cè)地質(zhì)界線及接觸產(chǎn)狀；12—溫泉點(diǎn)編號(hào)/溫泉水溫(℃)、流量(L/s)/；13—測(cè)溫孔及編號(hào)；14—可控源測(cè)線及編號(hào)；15—等溫線及溫度
2 地?zé)狳c(diǎn)地質(zhì)特征
2.1 溫泉出露特征
龍門大峽谷溫泉出露在龍門大峽谷景區(qū)北側(cè)，浐溪流向由西向北急轉(zhuǎn)彎處河谷的南側(cè)。溫泉點(diǎn)基巖裸露，可見多處溫泉沿斜長(zhǎng)流紋斑巖張性裂隙溢出，屬于上升泉，但泉水流量較小，壓力也較小，多沿張裂隙呈漫流狀。溫泉出水點(diǎn)位于浐溪水面以下，溫泉溢出總面積約100 m2,在浐溪水面可斷續(xù)見氣泡冒出。3處地?zé)岢鏊c(diǎn)海拔約380 m，水溫30.8～31.6℃，估計(jì)其3處流量總和為0.174 L/s，溢出裂隙產(chǎn)狀傾向?yàn)?08°～218°，傾角為75°～86°。溫泉沿北西向斷裂分布，受北東、北西2組斷裂控制，溫泉出露點(diǎn)硫磺臭不明顯。
2.2 地溫場(chǎng)特征
2.2.1 垂向地溫變化特征
綜合分析淺層測(cè)溫孔資料(表1)，發(fā)現(xiàn)孔深15～20 m基本不受地表氣溫影響，故埋深15 m處地溫作為常溫帶溫度。對(duì)26個(gè)測(cè)溫孔孔深15～30 m開展米增溫統(tǒng)計(jì)，米增溫≤-0.05℃的測(cè)溫孔有1個(gè)，0.05℃≥米增溫率>-0.05℃的測(cè)溫孔有18個(gè)，0.10℃≥米增溫>0.05℃的測(cè)溫孔有3個(gè)，米增溫>0.10℃的測(cè)溫孔有4個(gè)。米增溫>0.10℃的測(cè)溫孔有CK603、CK604、CK801、CK8024個(gè)，其中CK802增幅度最大，增溫率達(dá)0.39℃/m(圖3)；這表明CK603、CK604、CK801、CK802測(cè)溫孔尚未揭露地下主要熱水通道，同時(shí)也表明這些測(cè)溫孔位于地溫異常中心。
表1 龍門大峽谷測(cè)溫孔不同深度統(tǒng)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)
圖3 龍門大峽谷各測(cè)溫孔孔深15～30 m地溫米增溫統(tǒng)計(jì)圖(℃/m)Fig.3 Statistical map of temperature increase in meters of each temperature measuring hole 15～30 m deep in Longmen canyon(℃/m)
2.2.2 平面地溫變化特征
調(diào)查區(qū)小范圍地下恒溫層埋深為15 m，溫度為21.3～21.8℃?？椎?30 m)地溫以25℃為地溫異常分界溫度[5]，圈定地?zé)岙惓７秶?。該地?zé)岙惓^(qū)(地?zé)岙惓０袇^(qū))范圍，北西向長(zhǎng)為190 m，北東向?qū)挒?0 m，呈橢圓狀，面積為10 840 m2；以北西向斷裂構(gòu)造(F2)與北東向斷裂構(gòu)造(F4)內(nèi)充填的斜長(zhǎng)流紋斑巖脈交會(huì)處為異常中心。
2.3 地?zé)嵝纬傻乃牡刭|(zhì)條件
2.3.1 溫泉的控?zé)針?gòu)造
龍門大峽谷溫泉位于北西向F2斷裂與北東向F4斷裂交會(huì)處，這2組斷裂是該地?zé)釡厝目責(zé)針?gòu)造。
北西向F2斷裂：在衛(wèi)星影像圖上表現(xiàn)為直線型溝谷、河流急拐彎等；在磁法剖面平面圖上表現(xiàn)為較弱的磁異常。地表走向北西約303°，北西段傾向南西，傾角75°左右，南東段傾向北東，傾角81°左右；該斷裂切割北北東向F3斷裂，發(fā)育構(gòu)造破碎帶，破碎帶寬為5～15 m；同時(shí)和北東向F4斷裂互切，與F4互切交會(huì)處及北西側(cè)破碎帶較寬，寬度為30～40 m。F2與F4斷裂交會(huì)處及北西段破碎帶發(fā)育，斷裂帶兩側(cè)巖石裂隙較發(fā)育，斷裂表現(xiàn)為張性，巖石具強(qiáng)硅化、綠泥石化、綠簾石化等蝕變。巖石強(qiáng)硅化處表現(xiàn)為正地形，巖石破碎帶發(fā)育處常表現(xiàn)為負(fù)地形，巖石伴有構(gòu)造角礫、構(gòu)造透鏡體等強(qiáng)構(gòu)造破碎蝕變。推測(cè)F2與F4斷裂交會(huì)處及北西段破碎帶為張性正斷層。該斷層區(qū)域上表現(xiàn)早期為壓剪性斷層，晚期為張性斷層，活動(dòng)時(shí)期為燕山中-晚期(1)福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，1∶5萬(wàn)雷鋒鎮(zhèn)幅地質(zhì)圖說(shuō)明書，2001。。
F2斷裂深部在物探CSAMT勘查2線、3線上表現(xiàn)為明顯串珠狀低阻值，低阻異常整體傾向南西，傾角約80°。其中，2線在標(biāo)高-400～-500 m出現(xiàn)2處串珠狀低阻體，-500～-1 000 m處出現(xiàn)一處較大的低阻帶，3線在標(biāo)高0～-1 000 m斷續(xù)見串珠狀低阻體。根據(jù)物探CSAMT法推測(cè)該斷裂構(gòu)造深部產(chǎn)狀也較陡，局部出現(xiàn)反傾現(xiàn)象，深部延伸較大，發(fā)育深度超過2 000 m。
北東向F4斷裂：區(qū)域上隸屬于閩江口—永定斷裂帶，屬基底斷裂。帶內(nèi)分布有晚侏羅世南園組及早白堊世黃坑組及寨下組火山巖地層。在衛(wèi)星影像圖上表現(xiàn)為直線型溝谷、河流急拐彎等；在磁法剖面平面圖上表現(xiàn)為較弱的磁異常。走向55°～65°，傾向南東，傾角65°～80°，與北西向F2斷裂交會(huì)，并互相切割。在斷裂構(gòu)造內(nèi)及附近見石英脈、流紋斑巖脈充填，在構(gòu)造破碎帶外圍，受F4斷裂影響北東東走向裂隙密集發(fā)育。在與北西向F2斷裂交會(huì)處，斜長(zhǎng)流紋斑巖網(wǎng)狀裂隙發(fā)育，局部見構(gòu)造角礫，巖石具強(qiáng)綠泥石化和絹云母化，局部具強(qiáng)高嶺土化，沿流紋斑巖北西向裂隙帶見地下熱水出露。溫泉處巖石具變余少斑結(jié)構(gòu)、變余碎裂結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具變余微球粒結(jié)構(gòu)、鱗片變晶結(jié)構(gòu)、細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)。原巖為斜長(zhǎng)流紋斑巖，成巖后遭綠泥石化和絹云母化作用，部分被鱗片狀綠泥石和絹云母取代；然后蝕變?cè)瓗r在構(gòu)造碎裂作用下，破碎成大小不等的碎塊；隨著細(xì)粒石英變晶順著碎塊間充填交代，現(xiàn)由蝕變的原巖碎塊(約62%)和晚期蝕變的石英變晶(約38%)組成。該斷層區(qū)域上表現(xiàn)為張性正斷層，局部具壓剪性活動(dòng), 活動(dòng)時(shí)期為燕山晚期(2)福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，1∶5萬(wàn)雷鋒鎮(zhèn)幅(G50E015018地質(zhì)圖說(shuō)明書)，2001。。
F4斷裂深部在物探CSAMT勘查6線、7線上出現(xiàn)較為明顯串珠狀低阻值，低阻異常整體傾向南東，傾角約85°。6線更靠近F2與F4交會(huì)處，呈明顯串珠狀低阻形態(tài)，在標(biāo)高-400 m以上，總體傾向南東，傾角約85°，標(biāo)高-400～-900 m存在一個(gè)較厚的低阻帶，推測(cè)該低阻帶為受F2與F4共同影響的破碎含水帶。根據(jù)物探CSAMT推測(cè)該斷裂構(gòu)造深部產(chǎn)狀也較陡，深部延伸較大，破碎帶形態(tài)與流紋斑巖脈基本一致。越靠近北西向F2斷裂構(gòu)造，巖石深部越破碎，富水性較好。
2.3.2 水文地質(zhì)特征
龍門大峽谷溫泉出露于北西向F2與北東向F4斷裂的交會(huì)部位，沿北西向F2斷裂破碎裂隙帶出露，出露巖性為斜長(zhǎng)流紋斑巖。地?zé)岙惓Ｖ行奈挥诒蔽飨騀2斷裂與北東向F4斷裂交會(huì)處，但地?zé)岙惓？傮w沿北西向F2斷裂展布。北東向F4斷裂為區(qū)域性深大斷裂帶，沿該斷裂可溝通深部熱源；北西向F2斷裂為張性正斷層，巖石破碎，構(gòu)造裂隙發(fā)育，可將深部熱水導(dǎo)出地表[6]。沿F4斷裂侵入的斜長(zhǎng)流紋斑巖脈，在這2組斷裂交會(huì)處表現(xiàn)為強(qiáng)動(dòng)力破碎及強(qiáng)蝕變，表明斜長(zhǎng)流紋斑巖形成后，北西向F2斷裂曾再次活動(dòng)。斜長(zhǎng)流紋斑巖在北西向動(dòng)力作用下，先遭綠泥石化和絹云母化作用，后遭硅化蝕變，綠泥石化和絹云母化和原巖混在一起呈面狀，硅化呈團(tuán)塊狀和脈狀產(chǎn)出。F2與F4斷裂在龍門大峽谷北側(cè)浐溪河谷急轉(zhuǎn)彎處交會(huì)，北西向F2斷裂形成的張性裂隙將地表與深部連通，形成了地下熱水儲(chǔ)存的良好空間，為地下熱水出露提供了良好通道。
2.3.3 成因模式分析
龍門大峽谷溫泉與北西向F2斷裂、北東向F4斷裂及沿這2組斷裂交匯處侵入的斜長(zhǎng)流紋斑巖脈有關(guān)[7-10](圖4)。
圖4 龍門大峽谷溫泉成因模式圖Fig.4 Spring origin pattern diagram of Longmen canyon
(1)北東向F4斷裂為控?zé)針?gòu)造，提供深部熱源；F4斷裂后期或F4斷裂之后，沿F4斷裂侵入的斜長(zhǎng)流紋斑巖脈，將深部熱源上帶；侵入斜長(zhǎng)流紋斑巖和圍巖一起形成熱儲(chǔ)蓋層。
(2)侵入斜長(zhǎng)流紋斑巖形成后，北西向F2斷裂再次活動(dòng)，在北西向F2斷裂作用下，形成的張性裂隙或?qū)严秾⒌乇砼c深部連通，在北西向F2斷裂與北東向斜長(zhǎng)流紋斑巖脈交會(huì)處形成深部地下熱水的上升通道。
(3)大氣降水或地表水沿北西向F2斷裂下滲，補(bǔ)充深循環(huán)地下水，在F4深部被隱伏(花崗巖)熱源加熱增溫后上升尋找出露口。深部地下熱水沿北西向張裂隙在與斜長(zhǎng)流紋斑巖脈交會(huì)處上盤出露地表。
3 地下熱水水化學(xué)特征
3.1 地下熱水水化學(xué)特征
根據(jù)水質(zhì)測(cè)試結(jié)果，按舒卡列夫分類法劃分，地下水主要水質(zhì)類型為HCO3-K+Na.Ca型①，地下熱水水質(zhì)類型為HCO3-K+Na·Ca型和HCO3-K+Na型(表2)。pH值為7.15～7.28，為中性水，F(xiàn)-含量為3.0～3.4 mg/L，fSiO2含量為36.0～40.0 mg/L，溶解性總固體(礦化度)為183～193 mg/L，偏硅酸含量為46.78～52.00 mg/L，氡(Rn)含量為164～180 Bq/L。H2S 含量為0.15 mg/L(未聞到明顯的硫磺臭味)。
表2 龍門大峽谷地下熱水水化學(xué)特征值
結(jié)合區(qū)內(nèi)地下水的化學(xué)特征，選擇pH值、溶解性總固體、fSiO2、F-離子等與測(cè)溫孔孔底(孔深30 m)地溫等溫線對(duì)比[11]，發(fā)現(xiàn)F-含量等值線與測(cè)溫孔底30 m地溫等值線吻合性最好(3)福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì)，德化縣龍門大峽谷地?zé)豳Y源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告，2021。。
地下熱水與地表水相比：pH平均值為1.02倍，無(wú)明顯變化；F-平均含量為6.73倍，顯著增高；fSiO2平均值為1.23倍，略有增高；溶解性總固體總體平均值為2.49倍，較明顯增高。地下熱水與無(wú)溫度異常地下水相比：F-含量明顯較高，溶解性總固體總體較高，pH值、fSiO2值無(wú)明顯變化(4)福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì)，德化縣龍門大峽谷地?zé)豳Y源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告，2021。。
3.2 地球化學(xué)溫標(biāo)及熱儲(chǔ)溫度計(jì)算
根據(jù)地球化學(xué)溫標(biāo)估算熱儲(chǔ)溫度之二氧化硅地?zé)釡貥?biāo)中的無(wú)蒸汽損失的石英溫標(biāo)法計(jì)算公式[12]：
式中：t為熱儲(chǔ)溫度(℃)；ρ(SiO2)為熱水中溶解的硅酸形式的SiO2的質(zhì)量濃度 (mg/L)[13]。
分別把溫泉點(diǎn)SW094中SiO2含量40 mg/L和測(cè)溫孔CK601中SiO2含量為36 mg/L代入公式中，計(jì)算結(jié)果分別為91.47℃、87.46℃，屬低-中溫地?zé)帷?/p>
4 地?zé)崆熬胺治黾皩ふ业責(zé)岱较?/h2>
(1)龍門大峽谷溫泉偏硅酸含量為46.78～52.00 mg/L，氡(Rn)含量為164.00～180.57 Bq/L，水溫為30.8～31.6℃，測(cè)溫孔底(30 m)水溫最高為33.3℃；采用二氧化硅地?zé)釡貥?biāo)中的無(wú)蒸汽損失的石英溫標(biāo)法計(jì)算熱儲(chǔ)溫度為87.46～91.47℃?？擅麨椤肮杷崴㈦彼?、淡水”，屬低-中溫地?zé)豳Y源，具有醫(yī)療礦水開發(fā)潛力。
(2)龍門大峽谷溫泉米增溫>0.10℃的測(cè)溫孔有CK603、CK604、CK801、CK802等4個(gè)，其中CK802測(cè)溫孔增幅最大，增溫率達(dá)0.39℃/m。CSAMT法顯示北西向F2斷裂深部見串珠狀低阻帶，在標(biāo)高-500～-1 000 m見一處較大的低阻帶，北東向F4斷裂深部見串珠狀低阻帶，在標(biāo)高-400～-900 m見一處較大的低阻帶。表明深部具有進(jìn)一步提高水量、水溫的潛力。在北西向F2斷裂與北東向F4斷裂交會(huì)處，沿F4充填的斜長(zhǎng)流紋斑巖脈上盤CK801測(cè)溫孔附近開展深孔驗(yàn)證，預(yù)計(jì)在孔深800 m處，溫度可達(dá)70℃左右。值得進(jìn)一步勘查。
(3)龍門大峽谷溫泉分布在北西向F2斷裂與北東向F4斷裂交會(huì)處。北西向F2斷裂為導(dǎo)水構(gòu)造，北東向F4斷裂為控?zé)針?gòu)造，沿這2組斷裂交會(huì)處侵入的斜長(zhǎng)流紋斑巖脈是溝通深部熱源的通道，將深部熱源帶到地表。因此該區(qū)周邊北西向斷裂與北東向斷裂交會(huì)處侵入的斜長(zhǎng)流紋斑巖脈，且在斜長(zhǎng)流紋斑巖脈形成后，存在構(gòu)造活動(dòng)跡象的地方，是該區(qū)今后尋找地?zé)岬闹饕较颉?/p>
本文是在作者主編的“德化縣龍門大峽谷地?zé)豳Y源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告”基礎(chǔ)上，結(jié)合續(xù)做項(xiàng)目匯總而成。成文后承蒙張集泉高級(jí)工程師提出寶貴修改意見和建議，在此表示衷心感謝！
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李全力
(福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì)，泉州，362011)
福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì)于2019～2020年在德化龍門大峽谷開展地?zé)嵴{(diào)查評(píng)價(jià)，首次發(fā)現(xiàn)了溫泉露頭1處，并圈定了地?zé)岙惓^(qū)1處。結(jié)合后續(xù)的野外地質(zhì)調(diào)查研究，為該區(qū)及外圍地?zé)豳Y源勘查提供一種思路，為龍門大峽谷地?zé)徇M(jìn)一步勘查提供依據(jù)。
1 區(qū)域地質(zhì)條件
1.1 地形(地貌)特征
龍門大峽谷溫泉點(diǎn)位于龍門灘水庫(kù)東北側(cè)浐溪河床處，即龍門大峽谷景區(qū)北端。浐溪發(fā)源于戴云山脈主峰，總體向東流入龍門灘水庫(kù)，出龍門灘水庫(kù)后總體流向北北東至水口鎮(zhèn)的涌口與涌溪匯集流入大樟溪。調(diào)查區(qū)測(cè)流豐水期為376.5 L/s，枯水期為30.8 L/s。龍門大峽谷起點(diǎn)位于龍門灘水庫(kù)大壩處，似“右耳狀”往北北東方向展布，長(zhǎng)約為2.3 km，寬為30～70 m；周邊水系較發(fā)育，河谷多呈“V”字型，局部為陡崖，山勢(shì)險(xiǎn)峻。研究區(qū)溫泉點(diǎn)基巖裸露，北側(cè)為緩坡，土層較厚；南側(cè)為陡坡，山坡上斷續(xù)見陡崖為深切割且地形起伏較大的構(gòu)造侵蝕中低山地貌；地形總體為龍門灘水庫(kù)、浐溪低，四周高。龍門大峽谷最高點(diǎn)位于西北側(cè)大山林，海拔為795 m，溫泉點(diǎn)海拔約為380 m，高差約為415 m。
1.2 地層巖性
區(qū)域出露的地層較簡(jiǎn)單，主要有第四紀(jì)全新世，早白堊世寨下組、黃坑組、小溪組，晚侏羅世南園組及新元古代馬面山(巖)群大嶺(巖)組。龍門大峽谷溫泉點(diǎn)出露巖性為晚侏羅世南園組第三段流紋英安質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r，巖石脆性較強(qiáng)。
1.3 構(gòu)造
龍門大峽谷溫泉位于閩東火山斷坳帶中段，戴云山巨型環(huán)狀火山構(gòu)造的西南部。區(qū)域構(gòu)造上位于福安—南靖北東向斷裂帶南段(德化—南靖段)、閩江口—永定北東東向斷裂帶中段、浦城—尤溪北北東向斷裂帶南端交會(huì)復(fù)合部位，構(gòu)造較復(fù)雜。根據(jù)溫泉出露的位置與構(gòu)造的關(guān)系分析，全省約70%的溫泉集中在福安—南靖北東向斷裂帶以東區(qū)域，溫泉的展布和出露位置大多數(shù)與北西向(約占50%)和北東向(約占40%)斷裂有關(guān)[1-4]。
區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，主要為斷裂構(gòu)造發(fā)育，形成以北西向、北東向?yàn)橹?，東西向、南北向構(gòu)造形跡零星分布的基本構(gòu)造格局；此外在龍門大峽谷西北側(cè)、西南及東南側(cè)均見環(huán)狀、放射狀構(gòu)造分布。地質(zhì)構(gòu)造對(duì)區(qū)域地下水，特別是基巖裂隙水及地下熱水的貯存與分布起著顯著的控制作用。區(qū)域地?zé)狳c(diǎn)均出露在北西向與北東向斷裂構(gòu)造的交會(huì)部位及其附近，如現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的雷峰鎮(zhèn)上蕉溪、下蕉溪，南埕鎮(zhèn)塔兜、龍門灘鎮(zhèn)碧潭等地?zé)狳c(diǎn)(圖1)。
1.4 侵入巖
區(qū)域侵入巖主要有晚白堊世花崗斑巖、早白堊世花崗閃長(zhǎng)斑巖、晚侏羅世潛花崗斑巖、石英閃長(zhǎng)巖及斜長(zhǎng)流紋斑巖、流紋巖脈、花崗斑巖脈、石英正長(zhǎng)斑巖脈、閃長(zhǎng)玢巖脈等。龍門大峽谷溫泉與斜長(zhǎng)流紋斑巖關(guān)系密切。
工作區(qū)內(nèi)斜長(zhǎng)流紋斑巖脈沿北東向斷裂構(gòu)造出露，平面上總體走向北東，似“大骨頭狀”出露，剖面上總體傾向南東，傾角為75°～80°，其中北東側(cè)斷層，傾向以南西為主，傾角近直立(82°左右)，局部?jī)A向北東，傾角 81°左右。斜長(zhǎng)流紋斑巖具較強(qiáng)蝕變，蝕變礦物為微粒石英、方解石、綠簾石及鱗片狀綠泥石。斜長(zhǎng)流紋斑巖脈圍巖為晚侏羅世南園組第三段流紋英安質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r(圖2)。
圖2 龍門大峽谷地?zé)岬刭|(zhì)及等溫線圖Fig.2 Geothermal geology and isotherm map of Longmen canyon1—晚侏羅世南園組第三段；2—流紋斑巖；3—硅化/褐鐵礦化；4—高嶺土化/絹云母化；5—葉臘石化/綠泥石化/綠簾石化；6—性質(zhì)不明斷層及產(chǎn)狀；7—平推斷層；8—逆斷層及產(chǎn)狀/正斷層及產(chǎn)狀；9—斷層破碎帶及構(gòu)造角礫；10—裂隙產(chǎn)狀；11—實(shí)測(cè)地質(zhì)界線及接觸產(chǎn)狀；12—溫泉點(diǎn)編號(hào)/溫泉水溫(℃)、流量(L/s)/；13—測(cè)溫孔及編號(hào)；14—可控源測(cè)線及編號(hào)；15—等溫線及溫度
2 地?zé)狳c(diǎn)地質(zhì)特征
2.1 溫泉出露特征
龍門大峽谷溫泉出露在龍門大峽谷景區(qū)北側(cè)，浐溪流向由西向北急轉(zhuǎn)彎處河谷的南側(cè)。溫泉點(diǎn)基巖裸露，可見多處溫泉沿斜長(zhǎng)流紋斑巖張性裂隙溢出，屬于上升泉，但泉水流量較小，壓力也較小，多沿張裂隙呈漫流狀。溫泉出水點(diǎn)位于浐溪水面以下，溫泉溢出總面積約100 m2,在浐溪水面可斷續(xù)見氣泡冒出。3處地?zé)岢鏊c(diǎn)海拔約380 m，水溫30.8～31.6℃，估計(jì)其3處流量總和為0.174 L/s，溢出裂隙產(chǎn)狀傾向?yàn)?08°～218°，傾角為75°～86°。溫泉沿北西向斷裂分布，受北東、北西2組斷裂控制，溫泉出露點(diǎn)硫磺臭不明顯。
2.2 地溫場(chǎng)特征
2.2.1 垂向地溫變化特征
綜合分析淺層測(cè)溫孔資料(表1)，發(fā)現(xiàn)孔深15～20 m基本不受地表氣溫影響，故埋深15 m處地溫作為常溫帶溫度。對(duì)26個(gè)測(cè)溫孔孔深15～30 m開展米增溫統(tǒng)計(jì)，米增溫≤-0.05℃的測(cè)溫孔有1個(gè)，0.05℃≥米增溫率>-0.05℃的測(cè)溫孔有18個(gè)，0.10℃≥米增溫>0.05℃的測(cè)溫孔有3個(gè)，米增溫>0.10℃的測(cè)溫孔有4個(gè)。米增溫>0.10℃的測(cè)溫孔有CK603、CK604、CK801、CK8024個(gè)，其中CK802增幅度最大，增溫率達(dá)0.39℃/m(圖3)；這表明CK603、CK604、CK801、CK802測(cè)溫孔尚未揭露地下主要熱水通道，同時(shí)也表明這些測(cè)溫孔位于地溫異常中心。
表1 龍門大峽谷測(cè)溫孔不同深度統(tǒng)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)
圖3 龍門大峽谷各測(cè)溫孔孔深15～30 m地溫米增溫統(tǒng)計(jì)圖(℃/m)Fig.3 Statistical map of temperature increase in meters of each temperature measuring hole 15～30 m deep in Longmen canyon(℃/m)
2.2.2 平面地溫變化特征
調(diào)查區(qū)小范圍地下恒溫層埋深為15 m，溫度為21.3～21.8℃?？椎?30 m)地溫以25℃為地溫異常分界溫度[5]，圈定地?zé)岙惓７秶?。該地?zé)岙惓^(qū)(地?zé)岙惓０袇^(qū))范圍，北西向長(zhǎng)為190 m，北東向?qū)挒?0 m，呈橢圓狀，面積為10 840 m2；以北西向斷裂構(gòu)造(F2)與北東向斷裂構(gòu)造(F4)內(nèi)充填的斜長(zhǎng)流紋斑巖脈交會(huì)處為異常中心。
2.3 地?zé)嵝纬傻乃牡刭|(zhì)條件
2.3.1 溫泉的控?zé)針?gòu)造
龍門大峽谷溫泉位于北西向F2斷裂與北東向F4斷裂交會(huì)處，這2組斷裂是該地?zé)釡厝目責(zé)針?gòu)造。
北西向F2斷裂：在衛(wèi)星影像圖上表現(xiàn)為直線型溝谷、河流急拐彎等；在磁法剖面平面圖上表現(xiàn)為較弱的磁異常。地表走向北西約303°，北西段傾向南西，傾角75°左右，南東段傾向北東，傾角81°左右；該斷裂切割北北東向F3斷裂，發(fā)育構(gòu)造破碎帶，破碎帶寬為5～15 m；同時(shí)和北東向F4斷裂互切，與F4互切交會(huì)處及北西側(cè)破碎帶較寬，寬度為30～40 m。F2與F4斷裂交會(huì)處及北西段破碎帶發(fā)育，斷裂帶兩側(cè)巖石裂隙較發(fā)育，斷裂表現(xiàn)為張性，巖石具強(qiáng)硅化、綠泥石化、綠簾石化等蝕變。巖石強(qiáng)硅化處表現(xiàn)為正地形，巖石破碎帶發(fā)育處常表現(xiàn)為負(fù)地形，巖石伴有構(gòu)造角礫、構(gòu)造透鏡體等強(qiáng)構(gòu)造破碎蝕變。推測(cè)F2與F4斷裂交會(huì)處及北西段破碎帶為張性正斷層。該斷層區(qū)域上表現(xiàn)早期為壓剪性斷層，晚期為張性斷層，活動(dòng)時(shí)期為燕山中-晚期(1)福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，1∶5萬(wàn)雷鋒鎮(zhèn)幅地質(zhì)圖說(shuō)明書，2001。。
F2斷裂深部在物探CSAMT勘查2線、3線上表現(xiàn)為明顯串珠狀低阻值，低阻異常整體傾向南西，傾角約80°。其中，2線在標(biāo)高-400～-500 m出現(xiàn)2處串珠狀低阻體，-500～-1 000 m處出現(xiàn)一處較大的低阻帶，3線在標(biāo)高0～-1 000 m斷續(xù)見串珠狀低阻體。根據(jù)物探CSAMT法推測(cè)該斷裂構(gòu)造深部產(chǎn)狀也較陡，局部出現(xiàn)反傾現(xiàn)象，深部延伸較大，發(fā)育深度超過2 000 m。
北東向F4斷裂：區(qū)域上隸屬于閩江口—永定斷裂帶，屬基底斷裂。帶內(nèi)分布有晚侏羅世南園組及早白堊世黃坑組及寨下組火山巖地層。在衛(wèi)星影像圖上表現(xiàn)為直線型溝谷、河流急拐彎等；在磁法剖面平面圖上表現(xiàn)為較弱的磁異常。走向55°～65°，傾向南東，傾角65°～80°，與北西向F2斷裂交會(huì)，并互相切割。在斷裂構(gòu)造內(nèi)及附近見石英脈、流紋斑巖脈充填，在構(gòu)造破碎帶外圍，受F4斷裂影響北東東走向裂隙密集發(fā)育。在與北西向F2斷裂交會(huì)處，斜長(zhǎng)流紋斑巖網(wǎng)狀裂隙發(fā)育，局部見構(gòu)造角礫，巖石具強(qiáng)綠泥石化和絹云母化，局部具強(qiáng)高嶺土化，沿流紋斑巖北西向裂隙帶見地下熱水出露。溫泉處巖石具變余少斑結(jié)構(gòu)、變余碎裂結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具變余微球粒結(jié)構(gòu)、鱗片變晶結(jié)構(gòu)、細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)。原巖為斜長(zhǎng)流紋斑巖，成巖后遭綠泥石化和絹云母化作用，部分被鱗片狀綠泥石和絹云母取代；然后蝕變?cè)瓗r在構(gòu)造碎裂作用下，破碎成大小不等的碎塊；隨著細(xì)粒石英變晶順著碎塊間充填交代，現(xiàn)由蝕變的原巖碎塊(約62%)和晚期蝕變的石英變晶(約38%)組成。該斷層區(qū)域上表現(xiàn)為張性正斷層，局部具壓剪性活動(dòng), 活動(dòng)時(shí)期為燕山晚期(2)福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，1∶5萬(wàn)雷鋒鎮(zhèn)幅(G50E015018地質(zhì)圖說(shuō)明書)，2001。。
F4斷裂深部在物探CSAMT勘查6線、7線上出現(xiàn)較為明顯串珠狀低阻值，低阻異常整體傾向南東，傾角約85°。6線更靠近F2與F4交會(huì)處，呈明顯串珠狀低阻形態(tài)，在標(biāo)高-400 m以上，總體傾向南東，傾角約85°，標(biāo)高-400～-900 m存在一個(gè)較厚的低阻帶，推測(cè)該低阻帶為受F2與F4共同影響的破碎含水帶。根據(jù)物探CSAMT推測(cè)該斷裂構(gòu)造深部產(chǎn)狀也較陡，深部延伸較大，破碎帶形態(tài)與流紋斑巖脈基本一致。越靠近北西向F2斷裂構(gòu)造，巖石深部越破碎，富水性較好。
2.3.2 水文地質(zhì)特征
龍門大峽谷溫泉出露于北西向F2與北東向F4斷裂的交會(huì)部位，沿北西向F2斷裂破碎裂隙帶出露，出露巖性為斜長(zhǎng)流紋斑巖。地?zé)岙惓Ｖ行奈挥诒蔽飨騀2斷裂與北東向F4斷裂交會(huì)處，但地?zé)岙惓？傮w沿北西向F2斷裂展布。北東向F4斷裂為區(qū)域性深大斷裂帶，沿該斷裂可溝通深部熱源；北西向F2斷裂為張性正斷層，巖石破碎，構(gòu)造裂隙發(fā)育，可將深部熱水導(dǎo)出地表[6]。沿F4斷裂侵入的斜長(zhǎng)流紋斑巖脈，在這2組斷裂交會(huì)處表現(xiàn)為強(qiáng)動(dòng)力破碎及強(qiáng)蝕變，表明斜長(zhǎng)流紋斑巖形成后，北西向F2斷裂曾再次活動(dòng)。斜長(zhǎng)流紋斑巖在北西向動(dòng)力作用下，先遭綠泥石化和絹云母化作用，后遭硅化蝕變，綠泥石化和絹云母化和原巖混在一起呈面狀，硅化呈團(tuán)塊狀和脈狀產(chǎn)出。F2與F4斷裂在龍門大峽谷北側(cè)浐溪河谷急轉(zhuǎn)彎處交會(huì)，北西向F2斷裂形成的張性裂隙將地表與深部連通，形成了地下熱水儲(chǔ)存的良好空間，為地下熱水出露提供了良好通道。
2.3.3 成因模式分析
龍門大峽谷溫泉與北西向F2斷裂、北東向F4斷裂及沿這2組斷裂交匯處侵入的斜長(zhǎng)流紋斑巖脈有關(guān)[7-10](圖4)。
圖4 龍門大峽谷溫泉成因模式圖Fig.4 Spring origin pattern diagram of Longmen canyon
(1)北東向F4斷裂為控?zé)針?gòu)造，提供深部熱源；F4斷裂后期或F4斷裂之后，沿F4斷裂侵入的斜長(zhǎng)流紋斑巖脈，將深部熱源上帶；侵入斜長(zhǎng)流紋斑巖和圍巖一起形成熱儲(chǔ)蓋層。
(2)侵入斜長(zhǎng)流紋斑巖形成后，北西向F2斷裂再次活動(dòng)，在北西向F2斷裂作用下，形成的張性裂隙或?qū)严秾⒌乇砼c深部連通，在北西向F2斷裂與北東向斜長(zhǎng)流紋斑巖脈交會(huì)處形成深部地下熱水的上升通道。
(3)大氣降水或地表水沿北西向F2斷裂下滲，補(bǔ)充深循環(huán)地下水，在F4深部被隱伏(花崗巖)熱源加熱增溫后上升尋找出露口。深部地下熱水沿北西向張裂隙在與斜長(zhǎng)流紋斑巖脈交會(huì)處上盤出露地表。
3 地下熱水水化學(xué)特征
3.1 地下熱水水化學(xué)特征
根據(jù)水質(zhì)測(cè)試結(jié)果，按舒卡列夫分類法劃分，地下水主要水質(zhì)類型為HCO3-K+Na.Ca型①，地下熱水水質(zhì)類型為HCO3-K+Na·Ca型和HCO3-K+Na型(表2)。pH值為7.15～7.28，為中性水，F(xiàn)-含量為3.0～3.4 mg/L，fSiO2含量為36.0～40.0 mg/L，溶解性總固體(礦化度)為183～193 mg/L，偏硅酸含量為46.78～52.00 mg/L，氡(Rn)含量為164～180 Bq/L。H2S 含量為0.15 mg/L(未聞到明顯的硫磺臭味)。
表2 龍門大峽谷地下熱水水化學(xué)特征值
結(jié)合區(qū)內(nèi)地下水的化學(xué)特征，選擇pH值、溶解性總固體、fSiO2、F-離子等與測(cè)溫孔孔底(孔深30 m)地溫等溫線對(duì)比[11]，發(fā)現(xiàn)F-含量等值線與測(cè)溫孔底30 m地溫等值線吻合性最好(3)福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì)，德化縣龍門大峽谷地?zé)豳Y源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告，2021。。
地下熱水與地表水相比：pH平均值為1.02倍，無(wú)明顯變化；F-平均含量為6.73倍，顯著增高；fSiO2平均值為1.23倍，略有增高；溶解性總固體總體平均值為2.49倍，較明顯增高。地下熱水與無(wú)溫度異常地下水相比：F-含量明顯較高，溶解性總固體總體較高，pH值、fSiO2值無(wú)明顯變化(4)福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì)，德化縣龍門大峽谷地?zé)豳Y源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告，2021。。
3.2 地球化學(xué)溫標(biāo)及熱儲(chǔ)溫度計(jì)算
根據(jù)地球化學(xué)溫標(biāo)估算熱儲(chǔ)溫度之二氧化硅地?zé)釡貥?biāo)中的無(wú)蒸汽損失的石英溫標(biāo)法計(jì)算公式[12]：
式中：t為熱儲(chǔ)溫度(℃)；ρ(SiO2)為熱水中溶解的硅酸形式的SiO2的質(zhì)量濃度 (mg/L)[13]。
分別把溫泉點(diǎn)SW094中SiO2含量40 mg/L和測(cè)溫孔CK601中SiO2含量為36 mg/L代入公式中，計(jì)算結(jié)果分別為91.47℃、87.46℃，屬低-中溫地?zé)帷?/p>
4 地?zé)崆熬胺治黾皩ふ业責(zé)岱较?/h2>
(1)龍門大峽谷溫泉偏硅酸含量為46.78～52.00 mg/L，氡(Rn)含量為164.00～180.57 Bq/L，水溫為30.8～31.6℃，測(cè)溫孔底(30 m)水溫最高為33.3℃；采用二氧化硅地?zé)釡貥?biāo)中的無(wú)蒸汽損失的石英溫標(biāo)法計(jì)算熱儲(chǔ)溫度為87.46～91.47℃?？擅麨椤肮杷崴㈦彼?、淡水”，屬低-中溫地?zé)豳Y源，具有醫(yī)療礦水開發(fā)潛力。
(2)龍門大峽谷溫泉米增溫>0.10℃的測(cè)溫孔有CK603、CK604、CK801、CK802等4個(gè)，其中CK802測(cè)溫孔增幅最大，增溫率達(dá)0.39℃/m。CSAMT法顯示北西向F2斷裂深部見串珠狀低阻帶，在標(biāo)高-500～-1 000 m見一處較大的低阻帶，北東向F4斷裂深部見串珠狀低阻帶，在標(biāo)高-400～-900 m見一處較大的低阻帶。表明深部具有進(jìn)一步提高水量、水溫的潛力。在北西向F2斷裂與北東向F4斷裂交會(huì)處，沿F4充填的斜長(zhǎng)流紋斑巖脈上盤CK801測(cè)溫孔附近開展深孔驗(yàn)證，預(yù)計(jì)在孔深800 m處，溫度可達(dá)70℃左右。值得進(jìn)一步勘查。
(3)龍門大峽谷溫泉分布在北西向F2斷裂與北東向F4斷裂交會(huì)處。北西向F2斷裂為導(dǎo)水構(gòu)造，北東向F4斷裂為控?zé)針?gòu)造，沿這2組斷裂交會(huì)處侵入的斜長(zhǎng)流紋斑巖脈是溝通深部熱源的通道，將深部熱源帶到地表。因此該區(qū)周邊北西向斷裂與北東向斷裂交會(huì)處侵入的斜長(zhǎng)流紋斑巖脈，且在斜長(zhǎng)流紋斑巖脈形成后，存在構(gòu)造活動(dòng)跡象的地方，是該區(qū)今后尋找地?zé)岬闹饕较颉?/p>
本文是在作者主編的“德化縣龍門大峽谷地?zé)豳Y源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告”基礎(chǔ)上，結(jié)合續(xù)做項(xiàng)目匯總而成。成文后承蒙張集泉高級(jí)工程師提出寶貴修改意見和建議，在此表示衷心感謝！
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