吉林省長白山玄武巖覆蓋區(qū)長白縣十七道溝地熱資源潛力評價

黃繼軍 許志河 孫念仁 牛軍平

（1、吉林省勘查地球物理研究院，吉林 長春130000 2、吉林省地質勘查基金管理中心，吉林 長春130042）

調查區(qū)主體位于遼吉古元古代裂谷（Ⅲ）鴨綠江拗陷（Ⅳ）的南緣，部分屬狼林地塊北緣（Ⅲ）。調查區(qū)處于兩個三級構造單元的接合部。與南東部朝鮮惠山～利源拗陷（Ⅳ）、南部狼林地塊（Ⅲ）相接。（圖1）。區(qū)內(nèi)已知地熱資源主要有：十五道溝、十八道溝構造型地熱溫泉。區(qū)域上八道溝- 長白縣東西向深大斷裂及其次級斷裂控制著區(qū)內(nèi)地熱資源的分布。然而由于前新生代基巖幾乎全部被玄武巖掩蓋而未見出露，給地質工作帶來困難；區(qū)內(nèi)地形地貌十分復雜，溝谷深切，通行極為不便，勘查工作難以展開；受古地貌制約大部分地區(qū)新生代玄武巖厚度較大，常規(guī)的地質難以實施，勘查工作程度相對較低。因此，本研究通過重力、磁法、可控源音頻大地電磁法對深部地質、地熱資源信息進行提取[1]，以達到對長白縣十七道溝地熱資源的潛力評價[2]。

圖1 吉林省長白山及周邊區(qū)域大地構造圖

1 地質概況

1.1 區(qū)域地質概況

（1）地層：區(qū)內(nèi)地表出露地層西側為震旦系萬隆組白云質灰?guī)r，青白口系橋頭、南芬、釣魚臺組石英砂巖、黑色頁巖等，東側為晚三疊長白組火山凝灰?guī)r。南北向地表依次出露青白口系釣魚臺、南芬、橋頭組，震旦萬隆組、以及寒武系、奧陶系灰?guī)r。本區(qū)位于八道溝～長白向斜東段，向斜核部位于沿江村至十八道溝一帶，由石炭～二疊系組成，向南依次出現(xiàn)奧陶紀、寒武紀地層。向斜北翼被中、新生代地層覆蓋，向斜南翼被一系列脊線起伏的小型波狀褶皺復雜化。靠近南部由于強烈的擠壓結果，在南尖頭至十四道溝造成地層局部向南西倒轉。近向斜核部，褶皺以橢圓形小型穹隆構造為特點，巖層均向外傾斜，傾角為30°

（2）構造：受遼吉裂谷基底及鴨綠江斷裂帶的控制，區(qū)內(nèi)主要構造形跡以表淺層次斷裂褶皺構造為主，中深層次透入性構造（片麻理）、韌性變形次之。斷裂褶皺構造以近東西向為主，北西向，北東向次之。十五道溝以西以近東西向構造為主，十五道溝以東以北西向構造為主。

其中與本區(qū)工作有關的斷裂主要為：十三道溝電站- 十五道溝斷裂：西段為寒武紀昌平組與饅頭組呈斷層接觸；中段為崮山組與昌平組、饅頭組呈斷層接觸；東段為張夏組與崮山組呈斷層接觸。使地層重復和缺失。十五道溝放射狀張性斷層帶：由多條北東向扭性斷裂與多條北西向扭性斷裂組成，二者與十五道溝處相交，呈扇狀分布。切割新元古宙、寒武- 奧陶紀地層。被長白組火山巖覆蓋。十七道溝扭性斷層：切割寒武、奧陶紀地層，控制侏羅紀閃長巖體侵入。十八道溝南正斷層：由二條斷層組成。為太原組與本溪組、本溪組與馬家溝組間呈斷層接觸。被土門子組覆蓋。十七道溝扭性斷層：切割寒武、奧陶紀地層，控制侏羅紀閃長巖體侵入。十八道溝扭性斷層：切割寒武- 奧陶紀、石炭紀地層。有溫泉存在，兩側土門子組地層不對稱，可能喜山期有活動。

1.2 區(qū)域地球物理特征

（1）重力場特征。區(qū)域布格重力異常值變化較大，說明所處的地質構造、沉積巖相、巖漿巖相、變質巖相出露巖性比較復雜。異常值高值-71mGal，地表對應為奧陶系、寒武系灰?guī)r；最低值-84 mGal 為大面積出露三疊系火山巖、安山巖和流紋巖等。

剩余重力異常圈定G30 重力高及L31 剩余重力異常帶，沿江一帶剩余重力異常自西向東，南北向逐漸降低，進一步印證地質推測的單斜構造的存在。

（2）磁場特征。該區(qū)為一片正負交替以正值為主的跳躍強磁場，變化幅度由-1900nT 到3500nT，磁場梯度變化大，異常尖銳，無一定形狀和走向，這是這一帶大面積新生界玄武巖覆蓋區(qū)的反映。

在該區(qū)內(nèi)分布有走向各異的負異常條帶，這些負異常帶在空間上多數(shù)與河流、溝谷相對應，形成負異常帶的原因有如下幾種：

各次噴發(fā)期最后的產(chǎn)物如無磁性的堿性巖貫流入新生界形成的張裂帶中形成負異常帶；

玄武巖覆蓋厚度不大，河流切割使無磁性的三疊系長白組及古生界沉積地層等沿溝谷出露形成的負值場，如十五道溝、十八道溝以北、十九道溝的局部地段。

該區(qū)范圍內(nèi)廣泛分布新生界玄武巖，異常地面檢查發(fā)現(xiàn)在異常位置均出露有玄武巖，或玄武巖轉石，因此可以認為該區(qū)內(nèi)異常均由玄武巖引起。

2 周邊地熱資源評價

十八道溝地熱泉評價：

地層條件成熱：十八道溝地熱井位于八道溝～長白向斜東段，向斜核部位于沿江村至十八道溝一帶，由石炭～二疊系組成，向南依次出現(xiàn)奧陶紀、寒武紀地層。向斜北翼被中、新生代地層覆蓋，向斜南翼被一系列脊線起伏的小型波狀褶皺復雜化，地熱成井位于十八道溝向斜核部位置，巖性為薄層狀微晶灰?guī)r、青灰色泥灰?guī)r局部夾頁巖，本組巖相為典型臺地碳酸鹽巖建造，奧陶系馬家溝組灰?guī)r及石炭系本溪組頁巖成為熱泉提供較好的蓋層。

構造條件成熱：對區(qū)域構造格架和主要斷裂分析的基礎上，根據(jù)重磁異常的特征，對長白山地區(qū)區(qū)域的構造進行解釋，研究區(qū)域構造與長白山火山及地下巖漿囊的關系，并以此分析區(qū)域地熱勘探靶區(qū)。由于我們主要是根據(jù)重磁異常進行解釋，對區(qū)域火山巖覆蓋區(qū)域具有較好的探測和分析功能，雖然其位置和斷裂的分布具有一定的差異，但對于地熱的探測具有較好的指示作用。

3 金華鄉(xiāng)地熱泉評價

3.1 地層條件

圖2 十八道溝周邊地質剖面

圖3 吉林省長白縣十七道溝及周邊地質圖

金華鄉(xiāng)東北側出露大量三疊系長白組安山質流紋巖，奧陶紀冶里組灰?guī)r、寒武紀崮山組、炒米店組灰?guī)r地層。構成向北傾斜的單翼向斜構造，向斜南翼被一系列脊線起伏的小型波狀褶皺復雜化，金華鄉(xiāng)地熱成井可在類似十八道溝向斜核部位置，巖性為薄層狀微晶灰?guī)r、青灰色泥灰?guī)r局部夾頁巖，本組巖相為典型臺地碳酸鹽巖建造，奧陶系馬家溝組灰?guī)r及石炭系本溪組頁巖成為熱泉提供較好的蓋層。

3.2 構造條件

吉林省長白山玄武巖覆蓋區(qū)及周邊礦產(chǎn)資源調查中PM3線為東側通過該向斜核部的剖面，可以看出F5 斷層次一級構造斷裂在該剖面有所顯示，控制該區(qū)閃長巖出露。故金華鄉(xiāng)成熱條件較好，可通過重、磁、電等綜合剖面進行勘探。尋找該區(qū)控制成熱的載體水的附存位置。

4 長白縣十七道地熱潛力評價

針對十八道溝、十五道溝及金華鄉(xiāng)地熱資源潛力評價后，認為綜合高精度重力、磁、可控源音頻大地電磁法剖面是吉林省長白縣周邊尋找地熱資源最有效手段。綜合剖面上通過重磁電三種物探方法配套勘查，基本上能夠解決剖面上地層傾向，構造位置，賦水情況已達到尋找地熱資源的目的。高精度重力野外調查可以建立了剖面上主要斷裂構造，高精度磁測可以顯示隱伏巖體熱源，可控源音頻大地地磁法剖面低阻層可推出深部含水量。從已知到未知，根據(jù)十八道溝、十五道溝地熱資源提供了重要的基礎地質資料，結合綜合剖面測量工作，評價金華區(qū)地熱可能附存位置。

5 結論

吉林省長白縣十七道溝地熱類型為構造賦水，存在與十八道溝、十五道溝地熱資源類似的地熱資源。通過地球物理勘探對該區(qū)地熱可能附存位置進行推測，所以應該越重視前期勘查工作。用于地熱資源勘查的地球物理眾多，但隨著勘探深度加大，地表采集到信息將逐漸減弱，因此采取多種地球物理方法組合可在一定程度上規(guī)避風險，減少不確定性因素的風險。