江西修水白嶺地熱資源地質特征

鐘鳴 洪波羅

摘要：據江西省修水縣白嶺地熱水2016年最新勘查成果，白嶺礦區地熱田熱儲層呈帶狀分布，主要熱儲層為二長花崗巖中之斷裂構造（熱儲層向北西傾斜延伸），地熱田邊界范圍的確定主要根據控制地熱水形成的斷裂分布、地形地貌、巖性等因素綜合考慮，地熱水分布受斷裂控制，北東向區域性斷裂帶為控熱構造，賦水和熱水通道為穿過溫泉出露區內的北東向與北西向斷裂交匯的裂隙帶。

關鍵詞：地熱資源；地質特征；修水；白嶺

為進一步查明工作區地熱地質條件、地熱異常范圍、地熱流體特征和為地熱資源進一步開發利用規劃提供依據，2013年—2015年江西省地質勘查基金管理中心組織實施了《江西省修水縣白嶺地熱水可行性勘查》項目。以鉆探為主要工作手段，對溫泉村、坳口村溫泉點進行了可行性勘查，累計完成鉆探工作量2408.41m/6孔，初步查明了地熱田的水文地質條件、地熱異常范圍、地熱流體特征，評價了本勘查區內可開采資源量。

1.勘查區地熱地質特征

白嶺礦區位于修水—武寧復向斜的北翼西段、古市—德安深斷裂的北盤（圖1），地質構造復雜，巖漿巖發育。

1.1地形地貌

勘查區屬低山丘陵區，區內最高點為南東側的蒼嶺寨，標高467m，最低點為北東側的坳口村，標高264m。由于區內發育一條規模較大的北東向斷裂，形成了北東向的構造薄弱帶，經風化剝蝕即形成了一處較開闊的北東向負地形，為地下水及溫泉的聚集形成提供了有利的地形條件。本勘查區即位于此北東—南西向的溝谷（即北北東向斷裂帶）中。

1.2地層巖性及巖漿巖

（1）地層巖性。白嶺礦區的地層僅為第四系全新統聯圩組松散沖堆積層，分布于桃樹河及其支流兩岸及溝谷小平原地帶，以河流沖積物為特征，少量山前沖洪積混合物堆積，沉積物主要為淺灰、灰色、黃褐色砂礫層和粉土、粉質粘土層，尤以花崗巖之風化產物“白沙類”砂質粘土為特色，厚度3m～10m。

（2）巖漿巖。白嶺礦區巖漿發育，為幕阜山復式巖基的東延部分，地質時代屬侏羅紀晚世。巖性分別為中粒含斑—少斑黑云母二長花崗巖和中粗粒斑狀黑云母二長花崗巖，二者表現為結構演化。巖石呈灰白色、風化后呈土黃色、褐黃色、肉紅色等，似斑狀結構，基質為不等粒花崗結構，塊狀構造。斑晶為鉀長石，呈板柱狀，主要礦物及含量為石英25%～35%、斜長石20%～40%、鉀長石25%～35%、黑云母5%～10%。

1.3地質構造

白嶺礦區區域上位于揚子板塊中南部，麻城（湖北）—幕阜山斷裂帶南段。主要發育北北東—北東向和北西向兩組斷裂帶，主要特征如下：

（1）北北東—北東向斷裂帶。區域上屬北北東向麻城（湖北）—幕阜山斷裂帶，為挽近期活動性斷裂，斷裂帶上有多處溫泉出露。斷裂帶由一組規模不等的斷裂組成，從南到北，斷裂帶走向由北北東遞變為北東向，走向10°～35°，斷裂面，傾向總體北西，傾角70°～78°。沿斷裂帶巖石破碎，斷裂面多呈平直、波狀，根據斷面發育的擦痕和階步可以判斷該斷裂帶至少經歷了兩次以上活動，即早期以張性應力作用為主，并顯示左型走滑的形跡。晚期以擠壓應力作用為主，以顯示上盤上升—斜沖—逆斷層的特征。地熱鉆探驗證，在揭露該斷裂帶后，水溫明顯上升，水量也明顯增大，說明北北東—北東向斷裂帶為本地熱控（導）熱兼導水構造，尤其是F3、F4斷裂構造控制作用明顯。

（2）北西向斷裂帶。北西向斷裂在地熱田內相對規模較小，斷裂走向303°～330°，傾角多近于直立，北東向斷層崖多被北西斷裂錯斷，顯示平移斷層的特征，形成了多個大小不等的斷層三角面，北西向斷裂多提供導水空間。

1.4出露泉點及泉水化學特征

白嶺礦區地下熱水天然露頭以上升泉的形式出現。溫泉露頭點呈北東30°線狀間隔（坳口村、石背黃家及溫泉村）分布，分布方向與河谷走向基本一致，南區溫泉村水溫65℃，流量143.08m3/d；北區石皮黃村溫泉水溫43℃，坳口村溫泉水溫31℃～41℃。各泉點地下水化學類型以HCO3+ SO4-K+Na型為主。

1.5地熱田邊界條件

白嶺礦區地熱田熱儲層呈帶狀分布，主要熱儲層為二長花崗巖中之斷裂構造（熱儲層呈向北西傾斜延伸），地熱田邊界范圍的確定主要根據控制地熱水形成的斷裂分布、地形地貌、巖性等因素綜合考慮，就目前勘查控制程度而言，地熱水分布受斷裂控制，其中區域上北東向區域性斷裂帶（以F4）為控熱構造，賦水和熱水通道為穿過溫泉出露區內的北東向與北西向斷裂交匯的裂隙帶。本地熱田分布范圍可分為南北兩區。

南區：熱儲東部大致以F5斷裂為界、西部邊界為丁家灣村北、北部邊界為大屋祠堂村南、南部邊界到有江屋村，北東—南西長度約850m，北西—南東寬度約450m，分布范圍呈長軸北東—南西向的近似橢圓形展布，展布面積約0.4258km2。

北區：熱儲東部大致以F5斷裂為界、西部邊界為海堂屋村東、北部邊界為坳口村、南部邊界到六房村，北東—南西長度約700m，北西—南東寬度約200m～300m，分布范圍為長軸北東—南西向的近似橢圓形，面積約0.1476km2。

1.6地溫場特征

（1）基巖面地熱場平面形態特征。地表地熱異常區主要位于南北兩個溫泉出露點附近，形態呈不規則橢圓形，其形態特征與勘查區的構造組合框架基本一致，即與北北東—北東向斷裂帶和北西向斷裂交匯部位有關，橢圓形長軸與北北東—北東向斷裂構造延伸方向基本一致，短軸與北西向斷裂構造延伸方向基本一致（圖2）。

（2）地熱場垂向變化特征。地溫場垂向上孔內溫度隨著深度的增大逐漸提高，但南北二區存在一定的差異性。南區ZK2孔地溫梯度達5.41℃/100m；北區地熱梯度較南區低，且在孔內一定深度孔底溫度出現“不增反降”現象，這可能與冷水補給增加有關（圖2）。

1.7熱儲結構特征

白嶺礦區位于北東—南西向的溝谷中，大氣降水順著勘查區西側及南側的中低山花崗巖中的風化網狀構造裂隙下滲到深部，匯集到寬大而深的控熱的北東向斷裂帶裂隙內，經斷裂深部循環加溫并儲集在幾組斷裂交匯形成的構造破碎帶中，隨著熱儲各部位的高程、地下水位等地理因素形成的壓力差，受花崗巖體的局部性阻水作用，促使熱儲內的地下熱水沿著北東向與北西向斷裂交匯復合部位的裂隙帶上升并與淺部風化裂隙水混合擴散。

1.8地熱流體補逕排條件及動態變化

（1）補逕排條件。白嶺礦區西側及南側的中低山花崗巖中的風化網狀構造裂隙容易匯集降水、地表水形成構造裂隙水。豐富的降雨量對構造裂隙水提供了水源保障。大氣降水順著風化花崗巖的原次生裂隙及后期構造裂隙下滲到深部，匯集到寬大而深的控熱的北東向斷裂帶裂隙內，經斷裂深部循環加溫儲集在幾組斷裂交匯形成的構造破碎帶中；西側及南側山體海拔高程（標高900m～1500m）與白嶺（標高約270m）高差達630m～1230m，隨著熱儲各部位的高程、地下水位等地理因素形成的壓力差，受花崗巖體的局部性阻水作用，促使熱儲內的地下熱水沿著北東向與北西向斷裂交匯復合部位裂隙帶上升并與淺部風化裂隙水混合擴散。

（2）動態變化。白嶺礦區地下熱水是經過深部循環加溫的，與氣溫變化關系不密切，溫度比較穩定，井口溢出自流水溫度一般為南區79℃～83℃、北區47℃～49℃；鉆孔水位隨降雨量大小變化，但總體壓力值變化幅度較小且具滯后現象。本區地下熱水是大氣降水順著原次生裂隙及后期構造裂隙下滲到深部經斷裂深部循環加溫，地熱水補給距離較遠，其變化與季節有一定關系（但不密切），水壓（量）基本處于穩定狀態。

采集水樣中礦化度、pH值及與地熱水相關的標志性組分分析成果進行對比，其礦化度、pH值及地熱水標志性組分F-、H2SiO3、SiO2等含量基本相近或變幅較小。

2.地熱流體水化學組分特征

根據地熱田水質分析結果，水化學組分陽離子以Na+為主，含量32.21mg/L～51.40mg/L，陰離子以HCO3-為主，含量34.90mg/L～95.88mg/L，屬HCO3-Na型水；pH值8.62～10.06，呈弱堿性；礦化度158.00mg/L～240.29mg/L，為淡水；F含量6.84mg/L～16.05mg/L；H2SiO3含量76.18mg/L～120.84mg/L、Rn含量122.30Bq/L～700.10Bq/L，均達到理療熱礦水命名濃度標準，可命名為氟水、硅水、氡水，屬于復合型理療熱礦水。另外，地熱水還含Li、Sr等有益微量元素。

3.地熱水成因淺析

白嶺礦區區域上位于下揚子地塊江南隆起帶之九嶺逆沖隆起、麻城—幕阜山斷裂帶南段，主要發育北北東—北東向和北西向兩組斷裂帶。斷裂帶屬新華夏系構造，主要形成時代為燕山晚期—喜山期，第四紀以來曾發現2次5級以上地震，3處溫泉均出露在兩組斷裂交匯部位，表明溫泉的形成受斷裂構造帶控制，屬活動性斷裂。其中北北東—北東向為控（導）熱構造，北北東—北東向構造裂隙帶和北西向構造為導水構造。

白嶺礦區地形地貌是南部、西部和東部三面為低山丘陵，中部為一北北東—北東向開口的山間盆地，熱儲層為燕山期黑云母二長花崗巖，風化后網狀、構造裂隙發育，易于匯集大氣降水，為地熱田提供了充足的補組來源。大氣降水順著花崗巖的風化網狀裂隙和構造下滲，不斷地吸收巖石熱量，同時溶濾沿途圍巖的微量元素形成地熱水中的特殊組分，當繼續下行至區域控熱斷裂，即北北東—北東向斷裂帶時，由于該斷裂帶的導熱性，地下熱水持續加熱，并向北西向導水斷裂帶匯集，儲集在幾組斷裂交匯形成的構造破碎帶中，從而形成脈（帶）狀地熱水資源。由于地熱田西部及南部山體海拔高程900m～1500m，中部白嶺山前盆地海拔265m～ 275m，高差達635m～1235m，在地形高差和水力壓作用下，進行對流深循環，最終促使熱儲內的地下熱水沿著北北東—北東向與北西向斷裂交匯部位上升，形成溫泉。綜上所述，修水白嶺地熱田屬隆起斷裂對流深循環型地熱水形成模式。

4.找地熱水標志

溫泉是地熱水地表的直接露頭，也是尋找地熱水的直接標志。勘查工作中要測量溫泉的水溫、流量，采取溫泉水化樣分析樣品。溫泉點成群出現時，要測量溫泉點的分布方向。同時要了解地熱田冷泉和民井等水點的特征。

白嶺礦區的控（導）熱構造為北北東—北東向構造，導水構造為北北東—北東向構造裂隙帶和北西向構造。沿溫泉的延伸方向，注意尋找上述兩組構造，查明構造巖的特征，測量構造帶的產狀，了解構造與地熱水的關系。

查明熱儲黑云母花崗巖的特征，注意收集花崗巖的裂隙發育、構造蝕變資料，如硅化破碎帶、構造角礫巖、綠泥石化、螢石礦化、高嶺土化、褐鐵礦化等。

5.地熱水規律與找礦方向

白嶺礦區以對流傳熱為主，平面上呈條帶狀延伸，具有有效空隙和滲透性的斷裂帶構成的帶狀熱儲，其地下熱水天然露頭以上升泉的形式出現，泉點呈北東向線狀間隔分布，在已知溫泉點附近及外圍就熱找熱效果最好。礦區全域為花崗巖（幕阜山復式巖基的東延部分），地質時代歸屬侏羅紀晚世，強烈的造山運動引發強烈的褶皺、斷裂、巖漿活動，其大地熱流量較平均大地熱流量高，屬地熱增溫率比正常要高的地熱異常區。古市—德安深斷裂是由加里東期地殼運動以來近南北向壓剪應力作用的結果，受近東西向斷裂的持續活動，形成一系列派生北東向次級斷裂，其次級斷裂交匯處為深部導熱和導水構造，深循環的地熱流體沿北東向斷裂帶與北西向斷層交匯處硅化裂隙帶及其影響帶上升，是地熱勘查重要的構造靶區。斷裂與裂隙構造發育的花崗巖是地下熱水最主要的儲水層，是地熱水找礦最重要的巖性靶區。

6.結語

白嶺礦區可開采資源量（探明+推斷級）為4813m3/d，水溫48℃～83℃，水質達理療熱礦水命名標準。其中南區2325m3/d，水溫79℃～83℃；北區2488m3/d，水溫48℃～49℃。可用于理療、洗浴、采暖、溫室及養殖。白嶺礦區最高水溫達83℃，刷新了江西省地熱水溫的最高紀錄，具有重要的社會經濟價值。地熱田的開發利用，將為修水縣提供新的旅游資源，進一步帶動農民就業，建設秀美鄉村，促進當地經濟發展。

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