張克松，高志強(qiáng)，張 帥，李宗洋

（安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，安徽·蚌埠 233030）

地?zé)崮苁且环N清潔低碳、分布廣泛、資源豐富、安全優(yōu)質(zhì)的可再生能源。地?zé)豳Y源可廣泛利用于洗浴、療養(yǎng)、娛樂、供暖、養(yǎng)殖、種植及工業(yè)生產(chǎn)等方面，因此，合理的開發(fā)利用地?zé)豳Y源，對(duì)節(jié)能減排、提高人民生活質(zhì)量、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

泗縣隸屬安徽省宿州市，位于安徽省東北部，東鄰江蘇省泗洪縣，西接靈璧縣，南連五河縣、固鎮(zhèn)縣，北至東北與江蘇省睢寧縣、宿遷市毗鄰，總面積1857 km2，下轄3個(gè)街道、15個(gè)鎮(zhèn)。泗縣歷史悠久，早在夏朝即始建制，原為泗州府所在地，古稱虹鄉(xiāng)、泗州。在全國有著獨(dú)特的世界文化遺產(chǎn)隋唐大運(yùn)河唯一活態(tài)遺址、國家級(jí)首批非物質(zhì)文化遺產(chǎn)泗州戲、中國山芋之鄉(xiāng)、石龍湖國家濕地公園、中國藥物布鞋、皖東北革命根據(jù)地等“六大名片”。截至2021年末，泗縣常住人口75.7萬人。2021年，泗縣實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值287.74億元，分產(chǎn)業(yè)看，第一產(chǎn)業(yè)增加值65.59億元，第二產(chǎn)業(yè)增加值82.86億元，第三產(chǎn)業(yè)增加值139.29億元。三次產(chǎn)業(yè)比例為22.8:28.8:48.4。人均地區(qū)生產(chǎn)總值37850元。

泗縣位于淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶，是安徽省向東發(fā)展的重點(diǎn)縣，但游服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)滯后。為了加快當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展，打造特色溫泉旅游產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)周邊經(jīng)濟(jì)，豐富和提升當(dāng)?shù)匕傩丈詈徒?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，開發(fā)利用地?zé)豳Y源迫在眉睫。

1 區(qū)域地質(zhì)背景概況

1.1 地層巖性

本區(qū)屬華北地層大區(qū)晉冀魯豫地層區(qū)淮河地層分區(qū)淮北地層小區(qū)。根據(jù)區(qū)內(nèi)鉆孔和區(qū)域資料[1]，本區(qū)主要為青白口系、震旦系、侏羅系、白堊系、新近系、第四系地層（圖1）。具體特征及分布如下：

圖1 泗縣地區(qū)基巖地質(zhì)略圖Fig.1 The geological sketch of bedrock in study area

（1）青白口系

分布于縣城北側(cè)吳店、屏山—新濉河一線，僅屏山有出露。主要巖性為灰白色石英砂巖、石英礫巖，具交錯(cuò)層理及波痕，底部為石英礫巖,由于無鉆孔揭露，本區(qū)厚度300 m以上。

（2）震旦系

主要隱伏分布于縣城東北部，在縣城西北側(cè)局部地區(qū)和大路口鄉(xiāng)東端、墩集鎮(zhèn)南端一帶均有出露，具體分布在徐賀的朱山、老山以及長溝鎮(zhèn)的鹿鳴山南北側(cè)。主要巖性為灰?guī)r、白云巖，總厚度約894 m。

（3）侏羅系

目前泗縣地區(qū)侏羅系僅見毛坦廠組，隱伏分布在泗縣南部的大營鄉(xiāng)—丁湖—吳圩一帶。巖性為一套凝灰?guī)r、安山巖或凝灰質(zhì)角礫巖組合，厚度可達(dá)1000 m以上。

（4）白堊系

白堊系為泗縣中生代早、中期抬升所形成的準(zhǔn)地臺(tái)下降后所接收的沉積。隱伏分布于大莊鎮(zhèn)、大楊、山頭鎮(zhèn)、草廟鎮(zhèn)、墩集鎮(zhèn)、泗城鎮(zhèn)及草溝鎮(zhèn)南部等地區(qū)。其巖性為砂巖、粉砂砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖，是內(nèi)盆陸相碎屑沉積物，區(qū)域上最大厚度大于1000 m。

（5）新近系和第四系

新近系地層隱伏于第四系之下，區(qū)內(nèi)分布廣泛。巖性為一套灰綠、灰白、棕紅色黏土，夾含礫泥質(zhì)粉細(xì)砂。該組巖性頂板埋深一般大于40 m，厚度一般大于100 m。第四系為本區(qū)出露地層，分布于泗縣大部分地區(qū)。主要巖性為黏性土、亞砂土所覆蓋，厚度一般小于60 m。

1.2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造條件

泗縣在地質(zhì)構(gòu)造單元上屬于中朝準(zhǔn)地臺(tái)淮河臺(tái)坳區(qū)淮北陷褶帶靈璧臺(tái)穹東緣的泗縣槽地。區(qū)內(nèi)只發(fā)育有準(zhǔn)地臺(tái)的下構(gòu)造層—南華系、震旦系地層，燕山期斷塊作用強(qiáng)烈，以區(qū)域性斷裂為邊界形成斷陷盆地，堆積了巨厚的中生代碎屑巖；進(jìn)入喜山期以來，區(qū)內(nèi)地殼活動(dòng)頻繁，以間歇性的升降運(yùn)動(dòng)為主，缺失古近系和新近系晚期以及第四系早期的地層。區(qū)域上的北北東向、北西向和東西向等三組深大斷裂控制著泗縣地區(qū)的中、新生代的斷陷盆地的發(fā)育，其中北北東向的郯廬斷裂和近東西向的泗縣—任橋斷裂影響最大（表1）。

表1 泗縣及周邊主要斷層一覽表Table 1 The major faults in Si County and around

1.3 區(qū)域水文地質(zhì)條件

泗縣地區(qū)按儲(chǔ)存地下水含水介質(zhì)的差異，境內(nèi)地下水可劃分為四種類型，分別為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水、碎屑巖類孔隙裂隙水和基巖裂隙水[2]。

（1）松散巖類孔隙水

在區(qū)內(nèi)廣泛分布，含水層由第四系及新近系組成，巖性為粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂、細(xì)砂、中粗砂。按其埋藏深度進(jìn)一步劃分為淺層孔隙水（40 m以淺）和中深層孔隙水兩個(gè)含水層組。

（2）碳酸鹽巖裂隙巖溶水

主要為隱伏型，含水巖組主要由震旦系的灰?guī)r、白云巖組成，富水性差異較大，一般單井涌水量在100～1000 m3/d，在隱伏的大的斷裂破碎帶等巖溶發(fā)育強(qiáng)烈且有利于區(qū)域地下水匯集部位，單井出水量可達(dá)1000 m3/d以上。巖溶水的化學(xué)類型一般為HCO3-Ca?Mg型，溶解性總固體通常小于1 g/L。

（3）碎屑巖類孔隙裂隙水

隱伏在松散巖類含水層組下部，含水巖組由白堊系和侏羅系碎屑巖類組成，主要巖性為粉砂巖、中細(xì)砂巖、含細(xì)礫中粗砂巖以及火山碎屑巖。巖石較致密，砂巖裂隙不發(fā)育，滲透性弱，除局部導(dǎo)水?dāng)嗔褱贤ㄍ?，一般含水層之間水力聯(lián)系較差?，F(xiàn)狀沒有開采的相關(guān)資料，根據(jù)區(qū)域上的勘探資料，其單井涌水量小于100 m3/d。

（4）基巖裂隙水

僅分布在泗城鎮(zhèn)北部的屏山一帶，含水巖組由青白口系石英巖、石英片巖組成。巖石較致密，裂隙發(fā)育程度較差，除局部導(dǎo)水?dāng)嗔褱贤ㄍ?，一般含水層之間水力聯(lián)系較差。根據(jù)區(qū)域上的抽水資料，其單井涌水量小于100 m3/d。

2 地溫場特征

2.1 區(qū)域地?zé)岙惓７植继卣?/h3>

區(qū)域溫泉（地?zé)岙惓＃┦苒皬]斷裂帶西界五河—合肥斷裂帶的影響[3]，該斷層早期為壓性，晚期表現(xiàn)為張性—張扭性，北段傾向南東東，傾角70°～80°，中段未顯露，但衛(wèi)星影像清楚。南端消失在舒城縣南西的山七里河一帶。

在該斷層帶兩側(cè)或在與北西向斷層交匯部位往往有地?zé)岙惓ｏ@示，據(jù)統(tǒng)計(jì)受該斷層影響，在十里鋪地?zé)岙惓^(qū)、鳳陽縣東大詹家地?zé)岙惓^(qū)斷層（影響帶）一線有地?zé)岙惓ｏ@示多達(dá)5處，由南向北分布有：舒城縣山七里河溫泉、定遠(yuǎn)縣泗縣石龍湖地?zé)岙惓^(qū)、湯頭地?zé)崽锏取Ｋ疁卦?3～60 ℃，涌水量在100 m3/d以上[4]。

2.2 區(qū)域大地?zé)崃鞣植继卣?/h3>

區(qū)內(nèi)大地?zé)崃髦翟?5～60 mW/m2[5-6]，與區(qū)域華北克拉通大地?zé)崃髦到咏?。說明該工作區(qū)附近無新生代巖漿囊侵入附加熱源，接受大地?zé)崃魈峁嵩?，屬于“溫盆”地?zé)岜尘癧6]。

2.3 鉆井測溫及地溫梯度

本次在泗縣地區(qū)實(shí)測7口和收集了1口（DR2）鉆孔的測溫資料[7]，其測溫精度0.1 ℃，測溫深度在100～999.77 m之間，鉆孔靜置時(shí)間在數(shù)天至幾個(gè)月，甚至在1年以上，獲取了（近似）穩(wěn)態(tài)地層溫度。經(jīng)計(jì)算，各鉆孔的全孔平均地溫梯度在1.03～2.98 ℃/100 m之間（圖2），顯示出無明顯地?zé)岙惓?，其中CW03測溫孔可能受斷裂構(gòu)造及低熱導(dǎo)率巖性影響，造成地溫梯度值比其他區(qū)域較高，而其它測溫鉆孔地溫梯度不同原因主要由于巖性差異、基底起伏等造成。同時(shí)本次結(jié)合已有的測溫資料和鉆孔柱狀圖，分別計(jì)算出不同地層時(shí)代地溫梯度（具體見表2）。

圖2 不同實(shí)測鉆孔溫度—深度曲線對(duì)比Fig.2 The comparison of temperature-depth curves of different borehole measured

表2 泗縣地區(qū)不同地層地溫梯度值Table 2 The geothermal gradient values of different strata in the SI County area

從表2知，泗縣地區(qū)第四系地溫梯度為1.82～3.28℃/100 m，平均地溫梯度為2.32 ℃/100 m；新近系地溫梯度為2.28～2.79 ℃/100 m，平均地溫梯度為2.47 ℃/100 m；白堊系上統(tǒng)地溫梯度為2.66～2.73 ℃/100 m，平均地溫梯度為2.70 ℃/100 m；侏羅系上統(tǒng)平均地溫梯度為2.68 ℃/100 m；震旦系下統(tǒng)地溫梯度為1.29～2.10 ℃/100 m，平均地溫梯度為1.68 ℃/100 m。綜合上述，發(fā)現(xiàn)松散層地溫梯度總體偏低，可能是因受淺部地下水活動(dòng)影響，而震旦系下統(tǒng)地溫梯度除局部因地下水活動(dòng)影響導(dǎo)致偏低，則在無附加熱源即泗縣盆地正常大地?zé)崃鳎崃髦翟?5～60 mW/m2）條件下，該地層中深部地溫梯度值總體在1.68 ℃/100 m左右。因此通過本區(qū)不同地層時(shí)代的地溫梯度特征研究分析，初步推測出泗縣盆地沉積地層的中深部地溫場分布規(guī)律，為下一步中深層地?zé)豳Y源開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

3 地?zé)岬刭|(zhì)特征分析

3.1 熱源

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)及重磁資料，泗縣地區(qū)及周邊未有燕山晚期以來的酸性巖漿巖侵入體，僅在外側(cè)局部有規(guī)模較小的燕山期中—基性閃長玢巖、輝綠玢巖等，因此區(qū)內(nèi)及周邊未有大規(guī)模的巖漿活動(dòng)及放射性元素異常富集的高熱流背景，表明區(qū)內(nèi)現(xiàn)未發(fā)現(xiàn)有特殊的高熱背景，屬“溫盆”地?zé)岜尘?，熱的來源主要有兩個(gè)方面，其一是泗縣盆地底部深部斷裂帶的熱對(duì)流；其二是地殼深部的熱流傳導(dǎo)。

3.2 控?zé)?、?dǎo)熱構(gòu)造

本區(qū)地處淮北平原區(qū)，其在大別山區(qū)東部，皖南山區(qū)北部，有著良好的地下水深循環(huán)背景條件。區(qū)內(nèi)近EW、NW、NNE向構(gòu)造構(gòu)成復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)，斷裂多期次活動(dòng)，使區(qū)內(nèi)斷塊升降頻繁，易產(chǎn)生大量熱能，同時(shí)區(qū)內(nèi)及區(qū)域的深大斷裂如郯廬斷裂、切割郯廬斷裂呈北西向的屏山東斷層、峰山斷層等以及次級(jí)衍生斷裂可以為地下水的深循環(huán)、深部熱液的上涌創(chuàng)造條件，則具備形成地?zé)釤崃魍ǖ赖臈l件，可作為區(qū)內(nèi)的主要控?zé)?、?dǎo)熱斷裂。

泗縣東側(cè)分布著瓦房—溝趙斷裂（F1）和赤山—黑塔斷裂（F3），其分別是五河—合肥斷裂北段及石門山斷裂北段，在區(qū)域上屬于郯廬斷裂的北段，其由南向北經(jīng)泗縣的墩集、草廟、黑塔、山頭向北偏東方向延伸，斷裂傾角較陡，活動(dòng)頻繁，是控制著中生代的泗縣斷陷盆地東緣的主要斷裂。同時(shí)郯廬斷裂帶附近存在巢湖半湯和廬江東、西湯地等溫泉出露，顯示出高熱流值和地溫梯度，表明郯廬斷裂帶是一個(gè)地?zé)岙惓8]，是泗縣地區(qū)的主要控?zé)釘嗔选?/p>

區(qū)內(nèi)及周邊的屏山東斷裂、峰山斷裂等北西向斷裂切割作為主要控?zé)岬嫩皬]深斷裂，同時(shí)北西向斷層，多為張性、張扭性高角度（傾角多在70°以上）正斷層，規(guī)模小，但多垂直于褶皺軸發(fā)育，橫切各含水層組，使之產(chǎn)生密切的水力聯(lián)系，成為匯水和導(dǎo)水以及導(dǎo)熱的主要通道，巖溶水豐富。泗縣—任橋斷裂（F2），東抵郯廬斷裂經(jīng)草廟和泗城北部向西略偏南方向延伸，傾向南，傾角較陡，北側(cè)上升，南側(cè)下降，是控制著中新生代的泗縣斷陷盆地北緣的主要斷裂，并切割北西向峰山斷層（F5），易形成導(dǎo)熱、導(dǎo)水通道，有利于熱儲(chǔ)沿?cái)嗔焉仙?，則也可作為導(dǎo)熱、導(dǎo)水?dāng)嗔选?/p>

3.3 蓋層

泗縣位于發(fā)育于中生代的盆地中，并不斷接受沉積，直至近代，沉積堆積較厚，整個(gè)坳陷受斷層和構(gòu)造的控制，具有良好的封閉環(huán)境。而區(qū)內(nèi)的第四系厚度較薄，一般小于60 m，巖性為黏土、粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂等，其富水性良好，導(dǎo)熱系數(shù)一般為1.0～2.0 W/m·k，一般不會(huì)形成熱儲(chǔ)的蓋層。但區(qū)內(nèi)的侏羅、白堊系地層分布較為穩(wěn)定，厚度達(dá)1000 m以上，巖性主要為砂巖和礫巖，并夾粉砂巖、泥巖、火山碎屑巖等，同時(shí)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的巖石裂隙較少，即使有裂隙，也多被泥質(zhì)充填，含水量貧乏，可成為較理想的熱儲(chǔ)蓋層。

3.4 熱儲(chǔ)層

區(qū)內(nèi)中震旦系灰?guī)r巖溶化，含裂隙溶洞水，富水性較好，上部又上覆導(dǎo)熱性較差的白堊系、侏羅系（厚達(dá)1000 m以上）地層，形成較好的蓋層，而且盆地受褶皺、斷裂構(gòu)造影響較大，該層位的地?zé)崃黧w沿EW、NNE、NW向深斷裂及次級(jí)斷裂循環(huán)上升，側(cè)向流動(dòng)在紅層白堊系、侏羅系蓋層之下儲(chǔ)存起來，尤其在斷裂帶交匯處一般地溫梯度較高，地?zé)彷^異常，因此，盆地震旦系灰?guī)r和斷裂帶交匯處可成為地?zé)崃黧w的理想熱儲(chǔ)層，則盆地地?zé)崽锞哂袑訝罴鎺顭醿?chǔ)分布特征。

3.5 地?zé)豳Y源開發(fā)利用前景區(qū)

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，泗縣草廟鎮(zhèn)周邊區(qū)域位于封閉的斷陷構(gòu)造—泗縣斷陷內(nèi)，地表為100～200 m厚的松散層所覆蓋，下伏有厚達(dá)1000 m以上的低熱導(dǎo)率的白堊系—侏羅系上統(tǒng)地層，其含水量貧乏，導(dǎo)熱性能較差，且根據(jù)區(qū)內(nèi)地溫場特征知，蓋層地溫梯度可達(dá)2.7 ℃/100 m左右，因此可成為較理想的熱儲(chǔ)蓋層；同時(shí)研究區(qū)處于北北東向的五河—合肥斷裂、北西向的峰山斷裂及次級(jí)斷裂構(gòu)成的控?zé)?、?dǎo)熱斷裂交匯處，因此區(qū)內(nèi)熱源由深部斷裂帶的熱對(duì)流以及地殼深部的熱流傳導(dǎo)組成，一般會(huì)使地溫梯度增高，顯示地?zé)岙惓?。而區(qū)內(nèi)中生代地層下可能存在隱伏的震旦系地層，巖性主要為白云巖、灰?guī)r，其巖溶發(fā)育，富水性好，補(bǔ)給來源主要為側(cè)向補(bǔ)給，可成為較理想的熱儲(chǔ)層。因此草廟地?zé)豳Y源開發(fā)利用前景區(qū)熱儲(chǔ)主要由斷裂破碎帶和震旦系地層構(gòu)成，構(gòu)成帶狀兼層狀熱儲(chǔ)（圖3）。

圖3 泗縣草廟地區(qū)地?zé)崽锔拍钅M示意Fig.3 The conceptual modeling of geothermal field in Caomiao area,Si County

4 結(jié)論與建議

（1）通過資料收集分析、地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查和測溫等工作，初步查明了工作區(qū)地層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造特征及盆地基底特征，并初步查明了區(qū)內(nèi)地溫場特征，具體表現(xiàn)在不同地層時(shí)代地溫梯度，為了解區(qū)內(nèi)蓋層地溫梯度及熱儲(chǔ)層溫度奠定了基礎(chǔ)。

（2）下一步建議在草廟地?zé)豳Y源開發(fā)利用前景區(qū)內(nèi)，布置微動(dòng)探測和可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）等物探手段，進(jìn)一步探測來研究區(qū)內(nèi)中生代蓋層的厚度、尋找區(qū)內(nèi)有利張性斷裂構(gòu)造和震旦系灰?guī)r熱儲(chǔ)的所處深度，進(jìn)行深井鉆探驗(yàn)證，鉆孔深度在1500-2000 m，實(shí)行探采結(jié)合。