福建漳浦縣象牙礦區地熱資源地熱地質特征及礦床成因初探

鄭銀昌

（福建省閩南地質大隊，福建漳州363000）

福建漳浦縣象牙礦區地熱資源地熱地質特征及礦床成因初探

鄭銀昌*

（福建省閩南地質大隊，福建漳州363000）

漳浦縣是我國溫泉較多縣城之一，溫泉開發利用程度較低，溫泉的勘查程度也較低。通過對于漳浦象牙溫泉水文地質特征和熱源分析，探討地熱資源形成原因，為今后溫泉勘查和開發利用提供參考。

象牙礦區地熱資源；地熱地質特征；熱源分析；礦床成因初探

1 區域地質條件

1.1 地層

區內出露地層主要有：上侏羅系南園組（J3n），巖性為流紋質晶屑凝灰巖、英安流紋質晶屑凝灰巖，主要分布于測區東南部；第四系分布有全新統沖洪積物層（Q4al-pl）和更新統沖洪積物層（Q3al-pl），分布于測區中部山間盆地，全新統沖洪積物層主要巖性為泥質砂、泥質卵石，更新統沖洪積物層主要巖性為粉質粘土、粘土。

1.2 侵入巖

區內及附近出露的侵入巖分布廣泛，侵入巖主要有：燕山晚期第一階段第一次侵入花崗閃長巖[γδ3(1)a5]，主要分布于測區南部山區及北部局部地段；燕山晚期第一階段第三次侵入晶洞花崗巖[γ3(1)c5]，分布于測區西南部、北部大部分山區；燕山晚期第一階段第四次侵入花崗斑巖[γη3(1)d5]，零星分布于測區東南部山區。

1.3 區域構造

本區位于平潭—東山北東向深大斷裂帶西側，同時處于環太平洋西側地質活動帶前緣，構造跡象以斷裂構造為主，主要發育有北東、北西、東西向多組斷裂。

1.4 水文地質條件

礦區地處低山丘陵區，地下水主要接受大氣降水的補給。根據地下水賦存條件把地下水分為以下3種類型：

松散巖類孔隙水:主要接受大氣降水的補給為主，次為基巖裂隙水和風化帶孔隙裂隙水的側向徑流補給。含水巖組以第四系全新統沖洪積層（Q4al-pl）為主。地下水賦存于含泥粗砂礫卵石中，砂礫卵石中含泥量高，分布面積小，厚度不大，水量貧乏，單孔涌水量小于50m3/d。

風化帶孔隙裂隙水:主要接受大氣降水的補給，亦接受裂隙水的側向補給，含水巖組以細粒花崗巖的風化帶為主，地下水賦存于風化帶的孔隙、裂隙之中，水量貧乏，單孔涌水量小于50m3/d。

基巖構造裂隙水:主要接受大氣降水的補給，大氣降水大部分呈地表徑流排泄，僅小部分入滲補給地下水；含水巖組為細粒花崗巖，地下水賦存于節理裂隙中。水量較貧乏，單孔涌水量小于100m3/d。但在斷裂構造影響帶，地下水相對富集，部分單孔涌水量可大于100m3/d。

2 礦區地熱地質特征

2.1 溫泉出露特征

象牙溫泉出露于象牙村南側的第四系全新統沖洪積層Ⅰ級階地后緣，見圖1，地熱水賦存于燕山晚期第一階段第一次侵入花崗閃長巖[γδ3(1)a5]構造裂隙中，據1∶20萬水文地質調查資料以上升泉的形式流出，共有3處泉群出露，每個泉群均有3～5個泉眼，整體泉群呈NE75°方向分布，形成一長約300m，南北寬約20～80m的溫泉出露區。溫泉處見有間歇性氣泡逸出及翻砂現象，測得總自流量為2.15～3.65L/s（185.76～315.35m3/d），水溫為45℃～56.0℃。本次調查，泉自流量已經消失，僅部分鉆孔夏、秋季出現自流，受周邊開采干擾嚴重，8月份干擾較少，其總自流量為3.79L/s（327.46m3/d），水溫為48.4℃～56.8℃。

2.2 地球物理場特征

通過物探資料解讀礦區推測存在一組NW340°斷裂帶，傾向NE，傾角較大，與我們地面調查基本吻合，結合淺層測溫孔地溫場分布，明顯受NW及EW向構造控制。該物探工作基礎上施工6個鉆孔（孔號ZK1—ZK7），驗證了該區域為地熱異常區中心地段。

F3斷裂為隱伏斷裂，該斷裂的延伸處西側山區基巖裸露可見節理裂隙，其走向與斷裂一致；在異常區內施工的淺層測溫孔及溫泉鉆孔也驗證了該區存在一組EW向隱伏斷裂（F3）。

2.3 地溫場特征

根據淺層測溫孔（SK1—SK52），為了便于分析，淺層測溫采用同一地層的砂礫層頂板測溫成果繪制等溫線圖，見圖2。

從砂礫層頂板等溫線圖25℃范圍長軸呈EW走向，反映EW向阻水斷裂的存在，而27℃范圍中部明顯反映受NW構造控制，地熱中心帶長軸呈EW走向，且處于F3斷裂的上盤，反映F3斷裂具阻水作用；不小于25℃地熱異常區面積為0.106km2。

2.4 降壓試驗

（1）多井降壓試驗:本次降壓試驗利用ZK1為主孔，ZK2、ZK3、ZK4、ZK5、SK24、SK30、SK43為觀測點，進行1個落程的抽水試驗，初步了解礦區水文地質條件，降壓試驗設備采用150QJ40-78/9深井地熱潛水電泵，泵下入孔深至20m,利用水閥控制出水量，測量水位工具為20m電測水位計、測量流量采用三角堰；測量溫度采用25m電子測溫儀。降壓試驗歷時219h，穩定75.5h，水位降深3.5m，出水量6.25L/s(540.0m3/d），孔口水溫56.5℃。

（2）群井降壓試驗（4孔聯合抽水）:群井降壓試驗利用主孔（ZK7）抽水設備采用4LT-16/28深井地熱潛水電泵，輔助孔(ZK1、ZK3、ZK4)抽水設備采用150QJ40-78/9深井地熱潛水電泵(因口徑小無法觀測水位),觀測孔孔號為ZK2、ZK5、SK24、SK30、SK40、SK43。

本次降壓試驗正處于冬、春季節，氣溫相對較低，周邊居民同時開采地熱流體用于沐浴和養殖，總開采量約1220m3/d。

最大落程群井降壓試驗主孔（ZK7）水位相對穩定，穩定55.13h，穩定水位7.89m,降深為6.19m，總出水量為2520m3/d，水溫51.5℃～58.4℃，地熱中心地帶，觀測孔ZK2、ZK5、SK40水位相對穩定，外圍觀測孔SK24、SK30、SK43水位明顯持續下降，處于不穩定狀態，已影響了整個礦區，反映為疏干式抽水。

2.5 地熱流體化學特征

象牙溫泉物理性質為無色、無味、透明。根據取樣分析結果，水中礦物質成分相對穩定，其礦化度為328.47～357.49mg/L，為淡水；pH值為7.92～8.60，為弱堿性水；可溶性SiO2為52.00～60.10mg/L，為硅水；F-為10.0～13.5mg/L，為氟水；總硬度0.26～0.53mg/L，為極軟水；水質類型以HCO3—Na型為主。

3 熱源分析

3.1 來自地殼深部的傳導熱

沿控制熱異常區深部溫度場的壓扭性深斷裂形成的高異常熱流，是由于高溫軟流層沿深斷裂隆起以及巖體熱導各向異性的熱效應使深部熱流趨向深斷裂集中向上傳導形成的，北東向壓扭性深大斷裂帶是本區主要的導熱構造。

3.2 花崗巖體中放射性元素衰變熱

礦區地熱異常區大部分分布在燕山期花崗巖體中，據漳州地熱田所取的59塊巖石放射性生熱率測定，花崗巖中的鐳、釷、鈾等放射性元素含量較高，生熱率平均達（5.568～6.699）×104J/(kg·a)，遠高于其他巖石。所以，測區大面積的花崗巖體中放射性元素的放射熱對地熱異常區的形成有長足的貢獻。

4 水源分析

這與本區控水構造為東西向張扭性斷裂一致，張扭性主干斷裂在中、低山接受大氣降水補給并匯集了山區中其他地下水后，向下滲透循環至山間河谷盆地中壓扭性深斷裂附近受阻積聚，同時吸收盆地中壓扭性深斷裂形成的高異常熱流帶的熱量成為地下熱水后，沿張扭性主干斷裂上涌，把大量的熱量帶到淺部，是地熱異常區中主要熱水通道斷裂。

5 溫泉成因模式分析

放射性生熱率較高的燕山期花崗巖體及深斷裂隆起的軟流層提供了較高的區域背景熱流，而壓扭性深斷裂的各向異性熱效應使來自深部的傳導熱流集中趨向深斷裂帶，加上斷裂多期活動的各種形變熱，沿壓扭性斷裂帶形成一向上隆起的高異常熱流帶，在較淺的深部形成了較高的溫度。

遠處山區的地下水沿張扭性主干斷裂滲透循環至山間河谷盆地(或谷地)中的壓扭性深斷裂帶附近受阻力積聚，并被壓扭性深斷裂形成的高異常熱流帶的熱量加熱，吸收了大量的熱量后，在遠高處補給地下水的靜水壓力及受熱后密度變小的作用下，沿張扭性斷裂上涌到淺部。一方面，在上涌途中由于熱力差把熱量傳遞給圍巖，另一方面上涌至淺部后又沿派生的次級斷裂向四周滲透或出露地表，形成地熱異常區，其傳熱機制以對流傳熱為主。

6 結論

象牙礦區地熱資源類型屬中低溫地熱田Ⅱ—2型，熱儲呈帶狀，受構造斷裂控制明顯。、象牙礦區地熱地質特征，圈定大于25℃熱異常區面積0.106km2，允許開采量為3380m3/d，水溫45.0℃～58.4℃，礦化度：328.47～357.49mg/L，為淡水；pH值：7.92～8.60為弱堿性水；可溶性SiO2：52.00～60.10mg/L，F-：10.0～13.5mg/L，屬理療硅氟熱礦水。

地熱成因分析：本礦區北東向壓扭性深大斷裂帶為象牙礦區的控熱、儲熱構造，東西向張扭性斷裂為導水構造。地殼深部的傳導熱、花崗巖體中放射性元素衰變熱是本區主要的地熱熱源；東西向張扭性斷裂為導水構造，遠處山區的地下水沿張扭性主干斷裂滲透循環至北東向壓扭性深斷裂帶附近受阻力積聚，并被壓扭性深斷裂形成的高異常熱流帶的熱量加熱，吸收了大量的熱能后，在遠深處補給地下水的靜水壓力及受熱后密度變小的作用下，沿張扭性斷裂上涌到淺部形成溫泉出露于地表。

[1]莊海明.福建省漳浦縣象牙礦區地熱資源可行性勘查報告[R].福建省閩南地質大隊，2015.

[2]莊慶祥，等.福建省漳州市漳州地熱詳查報告[R].福建省地質礦產局，1988.

[3]粘為振.漳州地熱田成因模式及其與控制構造的關系研究[J].安全與環境工程，2008，15（4）.

P314

A

1004-5716(2016)12-0138-04

2016-06-23

2016-06-29

鄭銀昌（1963-），男（漢族），福建南靖人，工程師，現從事礦產地質工作。