廣東省英德市波羅地熱資源調(diào)查區(qū)熱儲模型分析

楊細樂

(廣東省有色金屬地質(zhì)局九四〇隊，廣東 清遠 511520)

0 引 言

波羅鎮(zhèn)沿砂村水庫之下有溫泉出露，為該溫泉得以開發(fā)利用，筆者結(jié)合野外調(diào)查工作從地質(zhì)、水文等特征入手，綜合物探勘查成果闡述了該區(qū)從地表到地下深處地質(zhì)特征，對該區(qū)熱儲模型進行分析，提出該區(qū)溫泉熱儲模型為對流型地熱系統(tǒng)。

1 礦區(qū)地質(zhì)及水文特征

1.1 地質(zhì)特征

1)地層：區(qū)域地層出露有泥盆系、石炭系及第四系，調(diào)查區(qū)周邊主要為石炭系灰?guī)r。調(diào)查區(qū)內(nèi)出露的地層主要巖性是石炭系下統(tǒng)石磴子組：細晶灰?guī)r、大理巖夾少量白云巖；石炭系下統(tǒng)測水：組石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖；第四系：洪積物。

2)構(gòu)造：調(diào)查區(qū)位于牛婆洞倒轉(zhuǎn)向斜西翼，靠近核部位置。牛婆洞倒轉(zhuǎn)向斜起軸線由NE-N漸轉(zhuǎn)為SEE，呈弧形。部由C2+3組成，兩翼依次為C1、D2、D3組成，北段巖層傾角25°～50°，中段傾角變緩，為30°～4°，南段為50°～70°。調(diào)查區(qū)周邊斷裂為兩組，分別為NWW向和NNE向，NWW向斷裂橫切牛婆洞向斜，傾向NE，正斷層，有平移性質(zhì)，沿斷裂帶有大量斷層角礫巖分布。溶巖區(qū)沿斷層發(fā)育有暗河、溶洞、串珠狀洼地及漏斗、溶巖大泉等。NNE向斷裂傾向NW，傾角較陡，其走向與牛婆洞向斜走向一致，沿斷層有礫巖分布及石英脈侵入。

3)巖漿巖：區(qū)域內(nèi)出露巖漿巖主要為燕山期巖漿旋回第三期黑云母花崗巖：分布面積較大，巖性主要為中粗粒黑云母花崗巖。調(diào)查區(qū)內(nèi)巖漿巖均以脈狀產(chǎn)出，主要有花崗巖脈、閃長巖脈、輝長巖脈?；◢弾r脈呈北北東向產(chǎn)出，傾向不清，三段出露長度共約1 km；閃長巖脈出露于調(diào)查區(qū)南部，呈北西西向產(chǎn)出，延長約2 km，傾向不清。輝長巖脈在調(diào)查區(qū)內(nèi)出露有數(shù)條，分布于調(diào)查區(qū)西部及南部，與閃長巖脈近平行，呈北西西向產(chǎn)出，延長約2 km。

1.2 水文特征

1)地下水補給：調(diào)查區(qū)地處亞熱帶季風氣候，雨量充沛，為地下水的補給提供了有利條件，加上匯水條件良好，巖溶發(fā)育，有利于地下水的儲存和匯集。松散巖類孔隙水主要溝溪地表水和大氣降雨的入滲補給。巖溶水主要接受大氣降雨、松散巖類孔隙水入滲補給。層狀巖類裂隙水一般接受大氣降雨的滲入補給及松散巖類孔隙水的滲透補給。

2)地下水徑流、排泄：調(diào)查區(qū)北部、南部、西部和東部四面環(huán)山，地勢高，溝谷切割密度、溝谷坡降比、地形起伏均較大，地下水徑流條件較好，其徑流途徑短，排泄區(qū)接近于補給區(qū)。巖溶水徑流由盆地邊緣向中部集中徑流最終以北東向南西徑流，調(diào)查區(qū)巖溶水一般以暗河、泉的形式排泄，部分消耗于地面蒸發(fā)。在地形開闊平緩位置，地下水類型主要為松散層孔隙水，由山區(qū)北面、南面、西面匯聚的巖溶水由丘陵邊緣進入中部與松散層孔隙水和巖溶水匯集后向東部徑流。

3)調(diào)查區(qū)地下水類型：調(diào)查區(qū)內(nèi)地下水按賦存介質(zhì)的不同可劃分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶洞水(巖溶水)、基巖裂隙水等3大類型：①松散巖類孔隙水：調(diào)查區(qū)內(nèi)主要分布于西南部，松散巖類孔隙水主要賦存于粉質(zhì)粘土中，多為潛水，局部為微承壓水，孔隙水與下伏巖溶水存在間接的水力聯(lián)系；②碳酸鹽巖類裂隙溶洞水(巖溶水)：巖溶水在調(diào)查區(qū)分布較廣，可分為裸露型和覆蓋型巖溶水兩類。裸露型巖溶水分布于區(qū)內(nèi)的巖溶峰林，富水性貧乏-豐富，為區(qū)內(nèi)主要含水巖組，其呈條帶狀及不規(guī)則斷塊狀展布。覆蓋型巖溶水隱伏于第四系之下或隱伏于斷陷盆地中，第四系蓋層厚度較薄，屬淺覆蓋型巖溶水，水量豐富。地下逕流模數(shù)3.36～15.1 L/(s·Km2)，其水質(zhì)化學類型為HCO3—Ca型，礦化度247～252 mg/L，總硬度257～263 mg/L，pH值7.37～7.90 mg/L。巖溶水與孔隙水存在間接的水力聯(lián)系，當淺部巖溶開啟，上覆土層塌落形成土洞通道時，則彼此間的水力聯(lián)系較密切；③基巖裂隙水：該類型地下水分布于東部，含水巖組為石炭系測水組石英砂巖、粉砂巖等風化裂隙含水帶。

2 物探特征

調(diào)查區(qū)布設(shè)3條可控源音頻大地電磁測量(CSAMT)探勘探線，分別為01、02、03線，共129點，點距離40 m，線方向80°，長1.7 km，線距200。其中02線經(jīng)過溫泉出露點。CSAMT顯示深部地質(zhì)構(gòu)造以北西向為主，最主要構(gòu)造是近南北向的F1和北西向的F6。F6深部延伸較大，傾向NE，推測深部的高低阻分界面為花崗巖與圍巖地層形成的接觸帶，與接觸帶相關(guān)的F6為控熱構(gòu)造。F6上盤電阻率較低，具有較好的溫泉前景。F1和F6斷裂構(gòu)造帶傾向相反，且在低阻區(qū)域相交，同時F1淺部附近水文地質(zhì)發(fā)現(xiàn)水溫異常，推測該區(qū)域存在控溫構(gòu)造和導水通道，具有較好的導熱容水空間。

3條剖面電性結(jié)構(gòu)整體相似，電阻率異常特征以波羅河為界整體呈現(xiàn)左邊高、右邊低的分界形態(tài)，推測花崗巖脈侵入局限在測線的南西方向，高低阻分界線，為花崗巖與圍巖地層形成的接觸帶，F(xiàn)6沿著該接觸帶延伸，接觸帶形成的F6斷裂構(gòu)造帶形態(tài)基本一致。剖面中間位置(地表F1、F6處)，電阻率曲線密集、陡峭，電性差異明顯，分別推測存在向北東和南西傾斜的斷裂構(gòu)造，與地表斷裂構(gòu)造位置相吻合。西段對應(yīng)石磴子組灰?guī)r帶，宏觀上表現(xiàn)為中低阻特征，但深部電阻率整體偏高，標高-600～-1 000 m的高阻體連為一體，推測為隱伏花崗巖體。標高-100 m至地表，灰?guī)r和侵入的巖脈形成不同傾向的斷裂構(gòu)造帶，延伸相對較小。東段對應(yīng)石磴子組灰?guī)r帶和測水組的砂巖、頁巖，電阻率表現(xiàn)為中低阻特征，整體電阻率由淺入深均沒有規(guī)?；妮^高電阻率電性體存在，巖脈未傾入該區(qū)域。

根據(jù)物探剖面的電阻率形態(tài)特征，由南向北，規(guī)模化高阻體的埋深由淺變深，形態(tài)規(guī)模越來越小，推測花崗巖脈向北侵入，能量逐漸減弱，傾向南西。與地下熱水連通相關(guān)的斷裂構(gòu)造帶F1和F6由南向北，F(xiàn)6斷裂帶位于波羅河西側(cè)，F(xiàn)1斷裂帶位于波羅河東側(cè)，兩條斷裂構(gòu)造帶整體走向北西向。其中F6斷裂帶傾向北東，傾角較緩，延伸較大，位于花崗巖和圍巖的接觸帶，是該區(qū)域主要的控熱導熱構(gòu)造。F1斷裂帶傾向南西，傾角較陡，延伸較小，是該區(qū)域次級控熱導熱斷裂構(gòu)造。在這2條控熱導熱結(jié)構(gòu)的斷裂相交處，有較好的尋找溫泉的前景。

3 熱儲模型分析

地熱能來自地球深處的可再生性熱能，它起于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。地下水的深處循環(huán)和來自及深處的巖漿侵入到地殼后，把熱量從地下深處帶至近地表。根據(jù)地質(zhì)、水文、物探等綜合判斷調(diào)查區(qū)溫泉是能量傳遞方式以熱對流為主的地熱資源，屬于對流型地熱系統(tǒng)。調(diào)查區(qū)地熱資源為地下水的深處循環(huán)把熱量從地下深處帶至近地表。F1斷裂該斷層走向近南北，約355°～10°，傾向西，傾角約70°～85°，其長度大于20 km，為調(diào)查區(qū)較大的斷裂，為調(diào)查區(qū)內(nèi)的次級控熱構(gòu)造。該斷裂規(guī)模大，為一擠壓的平移半韌性斷裂，其活動可產(chǎn)生較多能量并累積，同時該斷裂可以聯(lián)通F6斷裂，F(xiàn)6斷裂延伸至地下深部，讓地熱沿該斷裂以水及氣的形式沿著該斷裂上升至近地表，由地下水的深循環(huán)形成熱流。地下巖溶管道的發(fā)育，調(diào)查區(qū)各次級斷裂也可為地下水提供補給，形成地下熱水資源。

4 結(jié) 語

根據(jù)物探高深度的探測，解譯結(jié)果顯示，調(diào)查區(qū)地下近1 000 m可能存在隱伏巖體，巖體的存在及地表巖漿巖的出露，推測調(diào)查區(qū)熱儲熱源為深部巖漿余熱和花崗巖體放射性元素衰變產(chǎn)生熱量，地表大氣降水通過地表風化或斷裂構(gòu)造裂隙破碎帶滲透補給通道形成地下水逕流和水熱循環(huán)交替?zhèn)鬟f，構(gòu)成相對獨立的熱能儲存、運移、轉(zhuǎn)化的對流型地熱系統(tǒng)。巖漿巖等帶來熱能，于地下不易散去，儲存于地下加熱地下流體，形成溫泉。