廣東從化新溫泉地熱水地質特征及成因分析

楊 超

(廣東省地質局第六地質大隊，廣東 江門 529040)

從化新溫泉位于廣東從化市，距離市區距離約25 km，區域交通條件良好，便于溫泉開發利用。從化新溫泉潛在蘊含資源量巨大，開發歷史悠久，為當地經濟建設提供了重要貢獻。但是，隨著該溫泉地熱水的開發與利用，逐漸出現資源枯竭現象，因此，加強從化新溫泉地熱水地溫場特征及成因研究有助于進一步探索資源量[1]?；诖耍疚囊詮幕聹厝責崴疄檠芯繉ο?，從地熱水地溫場和成因兩個方面分析，以期為進一步布設勘查鉆孔提供指導。

1 研究區區域地質概況

1.1 區域氣象水文特征

從化地區屬于亞熱帶季風氣候，具有“長夏無冬、炎熱多雨”的特征，多年平均氣溫為21.6 ℃。研究區降雨量主要受控于季風環流影響，降雨量較豐富，多年平均降雨量為1 960 mm，總體上受區域地形影響較大，具有從北向南降雨量逐漸減弱的特征。

1.2 研究區地形地貌特征

研究區位于廣東從化市，屬于粵北山區南部邊緣地帶，該區域以山地丘陵為主。區域地形地貌受構造影響較大，可分為：一是侵蝕低山區，侵蝕作用較為強烈，可見大量基巖裸露，主要分布于從化市良口鎮G105國道南東側；二是丘陵區，基巖以花崗巖為主，巖石風化極為強烈，植被發育，利于地表水土保持以及深部地下水下循環，主要分布于G105國道北西側及南西側；三是山間河谷洪沖積區，地勢較平坦，地表層以農田為主，可見規模較小的沖積階地，主要分布于河流兩側。

1.3 區域地質概況

研究區出露地層較為簡單，由老到新依次分為：(1)下泥盆統桂頭組石英砂巖、礫巖、石英片巖、頁巖等；(2)中泥盆統老虎坳組紫紅色細砂巖、粉砂巖；(3)上泥盆統天子嶺組泥質灰巖；(4)上泥盆統帽子峰組粉砂巖、細砂巖、砂質頁巖等；(5)下石炭統石磴子組灰巖、頁巖、粉砂巖；(6)下石炭統測水組粉砂巖、砂質頁巖；(7)下侏羅統石英砂巖、泥質頁巖、含礫砂巖；(8)中上侏羅統安山玢巖、安山質熔角礫巖、凝灰巖、流紋巖等；(9)第四系主要為沖洪積物、由礫石、砂礫、黏土等組成。

從化地區巖漿巖極為發育，主要展布于研究區北部、東部和西部地區，成巖時代以燕山期為主，巖性以黑云母二長花崗巖為主，霞石正長巖、細粒黑云母二長花崗巖次之。另外在后期斷裂破碎帶可見較多的中基性及酸性巖脈。研究區構造發育，屬于華南華夏構造帶與南嶺東西向構造帶的交匯部位，區內構造組合樣式較為復雜。研究區自印支期至燕山期內經歷了多期次的構造演化，形成了低序次各種方向的構造疊加。與從化新溫泉地熱水具有成因聯系以及控制作用的構造主要為北東向及其次級構造[2]。研究區斷裂破碎帶屬于廣從斷裂帶的組成部分。近期以來，廣從斷裂帶活動強烈，對區域地層、構造以及地形地貌等影響較大，具有明顯的控制作用。此外，區域地熱水資源豐富，沿著廣從斷裂破碎帶已發現三元里、龍歸、從化大凹、從化向陽、從化新溫泉、雞籠崗、良口木器廠等眾多地熱水點，顯示出區域地熱資源量巨大的特征。

2 研究區水文地質特征

從化地區地表水系發育，研究區地表水系主要包括流溪河、支流鴨洞河、米鋪河以及次級水系。其中流溪河自北向南西穿過研究區，平均徑流量為48 m3/s，水深0.6～2.5 m不等，水質良好。研究區地下水以松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、碳酸鹽類巖溶水3大類，且以前二類型為主。松散巖類孔隙水主要分布于研究區河谷平原以及谷地、沖洪積地等區域；基巖裂隙水分布較為廣泛，具有富水性不均勻的特征；碳酸鹽類巖溶水零星分布，受巖性、構造以及地表水徑流控制較大，富水性極為不均勻。研究區深部地下水補給方式多樣，具有大氣降水補給、地表水滲漏補給以及側向徑流補給的特點，排泄以蒸發、側向徑流以及泉水等方式為主。

3 地熱水特征分析

3.1 控熱條件分析

廣東從化新溫泉地熱水類型為斷裂-深循環型地熱水，地熱水的形成受廣從斷裂破碎帶及地下水深循環控制較為明顯。沿著區域性控熱斷裂破碎帶—廣從斷裂帶分布有一系列溫泉熱水點。已報道的區域地質資料顯示，該斷裂帶深度大于800 m，且仍然發育較多的一級左右的地震活動，充分說明該斷裂破碎帶仍屬于活動斷裂，且活動較為頻繁，對深部地下水循環產生的深部熱能釋放有重要作用。因此，認為沿該斷裂帶呈帶狀展布的三元里、龍歸、從化大凹、從化向陽、從化新溫泉、雞籠崗、良口木器廠等眾多地熱水點與廣從斷裂帶具有密切的成因聯系，帶狀展布的溫泉熱水點出露顯示出廣從斷裂帶為主要的控熱和導熱構造，廣從斷裂帶起著溝通地殼深部熱能的作用。總體來說，廣東從化新溫泉熱水點的控熱和導熱構造是廣從斷裂破碎帶。

3.2 地熱水運移賦存條件

廣東從化新溫泉地熱水類型為斷裂-深循環型地熱水，因此，該溫泉地熱水不僅存在深部熱源對地下水進行持續性的加熱，還有一個溝通深部地熱水深循環的通道。結合鉆孔施工資料以及區域其他溫泉熱水點地熱水運移條件，認為研究區北北東向F5斷裂破碎帶和北東向斷裂破碎帶的交匯部位控制著從化地區地熱水的運移，即廣從斷裂破碎帶派生的次級斷裂帶的交匯部位，由于不同方向斷裂破碎帶的相互切割，使得附近巖石破碎帶形成了一系列次級斷裂破碎帶，為廣從斷裂帶溝通深部地熱水的存儲提供了良好的空間場所。因此，廣從斷裂破碎帶派生的次級斷裂破碎帶的交匯部位，是地熱水良好的運移儲閉空間。此外，研究區內存在較多的碳酸鹽類巖石，容易形成巖溶裂隙、溶洞等，上述部位也是主要的儲熱空間之一，深部地熱水沿著廣從斷裂破碎帶派生的次級斷裂帶運移至地淺表時，在巖溶裂隙以及溶洞等部位容易賦存形成巖溶熱儲。

3.3 地下熱水補給條件

廣東從化地區構造極為發育，研究區不僅具有規模較大的廣從斷裂破碎帶，而且具有延伸數公里的南北向張性斷裂破碎帶，不同方向的斷裂帶相互切割，為深部地熱水向地淺表運移提供了構造條件。從化地區屬于亞熱帶季風氣候區，區內具有“長夏無冬、炎熱多雨”的特征，多年平均氣溫為21.6 ℃，多年平均降雨量為1 960 mm，周邊降水量充沛，加之該區域地表蓋層覆蓋不厚，沿著河流等低洼區域分布有大面積的透水性強的砂礫巖，因此，從化地區地表水向地下水補給條件良好[3]。下滲的地表水經過地下水的深循環作用，以對流的方式進行加熱，成為深部熱泉水的重要補給來源。因此，總體來說，廣東從化地區深部地熱水具有良好的熱水補給來源，為溫泉地熱水的持續性開發利用奠定了基礎。

3.4 熱水分布特征

廣東從化新溫泉地熱水類型主要有兩類：一是石炭系碳酸鹽巖類巖溶地熱水，二是基巖裂隙地熱水。

流溪河兩岸分布有較厚的以粉砂黏土和耕植土為主第四系沖洪積物層，該區域地表水、淺部地下水通過斷裂破碎帶、巖石裂隙等下滲，經過深部地下水的深循環作用運移至深部熱源區域，使得地下水加熱形成地熱水。地熱水經過廣從斷裂破碎帶向上運移至廣從斷裂破碎帶派生的次級斷裂帶的交匯部位，在地淺表具有良好透水性的石炭系石磴子組灰巖巖溶裂隙、溶洞等部位富集儲閉，形成巖溶熱儲。因此，石炭系碳酸鹽巖累巖溶地熱水主要分布于控熱構造破碎帶明顯的區域。根據鉆孔勘查資料顯示，ZK7號鉆孔井深64.6 m，熱水溫度為37 ℃，單孔可采量可達1 220 m3/d；ZK8號地熱井孔深75.0 m，熱水溫度為53 ℃，單孔可采量為765 m3/d。

基巖裂隙地熱水主要分布于控熱構造破碎帶內或者受控熱構造影響較為明顯的區域，基巖裂隙是地淺表熱水運移和儲閉的良好通道和空間，形成了以基巖裂隙水為主的基巖熱儲。廣東從化新溫泉區域基巖熱儲上部為巖溶熱儲，因此，該溫泉地熱水具有復試熱儲的特征。該區域地表水、淺部地下水通過斷裂破碎帶、巖石裂隙等下滲，經過深部地下水的深循環作用運移至深部熱源區域，使得地下水加熱形成地熱水，地熱水具有一定的承壓特征。根據鉆孔勘查資料顯示，ZK3地熱井的水溫為65 ℃，在夏天雨量充沛的條件下可出現地熱水自流現象；ZK8號地熱水靜止水位埋深高出孔口0.45 m。

3.5 地熱水成因分析

從化新溫泉地熱水的熱水類型為斷裂-深循環型地熱水，熱儲結構具有上部為巖溶熱儲，下部為基巖熱儲復試熱儲的特征。結合區域地熱水成因，認為廣從地熱水成因可以表述為：地表大氣降水以及地淺表地下水通過基巖裂隙以及構造斷裂破碎帶入滲補給深部地下水，經過地下水的深循環作用運移至深部熱源區域，使得地下水加熱形成地熱水。地熱水經過廣從斷裂破碎帶向上運移至巖溶裂隙、溶洞發育部位形成石炭系碳酸鹽巖類巖溶地熱水；地熱水經過廣從斷裂破碎帶向上運移至廣從斷裂破碎帶派生的次級斷裂帶的交匯部位形成基巖裂隙地熱水。上水地熱水在運移過程中儲閉在巖溶裂隙、溶洞以及構造交匯部位等空間，并逐漸上升至地淺表以溫泉地熱水的形式出露。

4 結束語

綜上所述，廣從新溫泉地熱水的熱水類型為斷裂-深循環型地熱水，熱儲結構具有復試熱儲的特征，溫泉地熱水類型主要石炭系碳酸鹽巖類巖溶地熱水和基巖裂隙地熱水兩大類。廣從斷裂破碎帶是廣東從化新溫泉熱水點的控熱和導熱構造，其成因主要為大氣降水入滲補給→地下水深循環加熱形成地熱水→向上運移以溫泉形式出露。廣東從化地區構造極為發育，為深部地熱水向地淺表運移提供了構造條件，區內降水量充沛。總體來說，廣東從化地區深部地熱水具有良好的熱水補給來源，為溫泉地熱水的持續性開發利用奠定了基礎。