江西修水縣輝煌地熱地質(zhì)特征及成因分析

梅惠呈，李忠社，蔡亮

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九一五地質(zhì)大隊，南昌 330002）

1 地熱區(qū)地質(zhì)背景

輝煌地熱區(qū)地處新華夏系第二隆起帶西部、淮陽山字型之南，處于九嶺山－萬洋山新華夏復式隆起帶和贛北東西向構(gòu)造帶及九嶺山北東向構(gòu)造復合部位。

1.1 地層

區(qū)內(nèi)地層巖性出露單一，分布范圍較小。地層巖性主要由中元古界薊縣系雙橋山群上段修水組黃綠、灰、灰黑色凝灰質(zhì)板巖夾粉砂質(zhì)板巖、細屑沉凝灰?guī)r，底部為凝灰質(zhì)石英礫巖；下段安樂林組灰至深灰色凝灰質(zhì)砂巖與絹云綠泥板巖、含碳凝灰質(zhì)板巖互層；新生界第四系全新統(tǒng)粉砂質(zhì)粘土、粘土、砂礫（卵）石等組成。

1.2 構(gòu)造

各時期的地殼運動對本區(qū)都有影響，以呂梁－雪峰運動、加里東運動和燕山運動顯著。加里東期的東西向構(gòu)造是疊加在呂梁－雪峰期東西向構(gòu)造上發(fā)展而成的，走向北東、北北東向構(gòu)造多數(shù)是東西向構(gòu)造再次活動的產(chǎn)物。區(qū)域內(nèi)主要活動性斷裂以東西向、北東向、北北東向斷裂為主。

區(qū)內(nèi)發(fā)育的北東向（石門樓F1、湯橋－潭溪F2）大斷裂構(gòu)造，是形成九嶺花崗閃長巖體深部余熱與北東向活動性斷裂帶的控導熱構(gòu)造。輝煌地熱是處在三組（F2、F4及F5）斷裂交匯的硅化破碎帶區(qū)，網(wǎng)絡狀的裂隙構(gòu)成了良好的熱礦水的含水層（圖1，引自1∶20萬修水幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告）。

1.3 巖漿巖

區(qū)域內(nèi)的巖漿巖活動以晚元古代早期（晉寧晚期）九嶺花崗閃長巖（rδ22）最為活躍，分布于整個測區(qū)，總體延伸略成東西向，侵入于雙橋山群淺變質(zhì)巖中，形成規(guī)模較大的巖基。巖體巖石以二云母黑云母花崗閃長巖為主，占70%；部分斜長花崗巖（占20%）和花崗巖（7%），主要礦物平均含量：斜長石（43%）、鉀長石（13%）、石英（28%）、黑云母（13%）。各類化學組份 Si O2（70.8%）、Al2O3（15.8%）、Na2O和 K2O（3.4%）、Ca O 或 Mg O（1%）、Fe2O3（2.4%）。礦物結(jié)晶較差，多呈半自形或它形晶，中－細粒，斑晶發(fā)育，呈等?；虬郀罱Y(jié)構(gòu)，風化后呈砂質(zhì)粘土狀。巖體與圍巖接觸面一般傾角北陡南緩，風化強烈，以不整合侵入接觸常見，并見有侵入整合和超復侵入接觸①江西省地礦局九一五地質(zhì)大隊，江西省修水縣輝煌地熱水可行性勘查報告，2012年。。

1.4 水文地質(zhì)

輝煌溫泉地處構(gòu)造剝蝕低山丘陵區(qū)，由于遭受長期的剝蝕、侵蝕作用，山體形態(tài)呈渾圓狀，山脊線不明顯，其間分布溝谷凹地，植被較發(fā)育。北側(cè)山體海拔高程（標高900～1 200 m）與輝煌溫泉出露點（標高約220 m）高差達700～1 000 m。山區(qū)水氣凝重、雨量充沛，地熱田中深部地下熱水的補給充足。由于山區(qū)大面積分布的九嶺花崗閃長巖原生節(jié)理及后期構(gòu)造裂隙發(fā)育，巖石風化程度較深，利于大氣降水的入滲。巨大的高差加大了水力坡度的滲流，并沿著從花崗巖體中通過的活動性斷裂帶進行深循環(huán)加溫成地下熱水，于構(gòu)造破碎帶的裂隙中溢出呈溫泉。

圖1 輝煌地熱田地質(zhì)構(gòu)造圖Fig.1 Tectonics of the Huihuang geother mal field

中部發(fā)育的湯橋河兩側(cè)大部分為砂礫石沖積層堆積平原，地下水以大氣降水補給為主，次為山區(qū)基巖裂隙水的側(cè)向補給。季節(jié)性變化大，受地形控制，向溝谷低洼處排泄。

依據(jù)地下水的賦存條件及水力特征，輝煌溫泉地熱區(qū)的地下水類型可分為松散巖類孔隙水和基巖風化帶網(wǎng)狀裂隙水兩類。

2 地溫場特征

2.1 地溫場的平面分布

依據(jù)區(qū)內(nèi)與地熱流體密切相關(guān)的泉點及各類鉆孔測溫資料，地溫異常帶呈一北東向（60°～240°）延伸的橢圓狀地溫場，其空間分布正好與北東向斷裂（F2）構(gòu)造破碎帶產(chǎn)出區(qū)相吻合，與物理勘探低阻區(qū)也相吻合，同時亦受F5、F4、F2的控制。

2.2 地溫場的垂向分布

輝煌地熱區(qū)從垂直方向沿硅化帶自下而上呈管狀分布。地溫由淺部至深部具明顯而平穩(wěn)的增溫效應，根據(jù)地熱區(qū)的鉆孔系統(tǒng)測溫資料，目前已控制區(qū)段地表地溫變化在20～23℃之間，在50～80 m區(qū)間局部裂隙管道發(fā)育處可達56～58℃，向下勻速增溫，表明區(qū)內(nèi)的主要地熱儲集層仍在實際控制深度以下。依據(jù)鉆孔相關(guān)數(shù)值分析，輝煌溫泉地溫場內(nèi)地溫的分布具有明顯的方向性：熱儲溫度西南段高、北東段相對偏低；熱儲埋深西南段較淺、北東段較深（圖2）。

圖2 輝煌地溫場地溫與埋深對比曲線圖Fig.2 Temperature and depth contrast of the Huihuang geothermal site

3 溫泉水文地球化學特征

3.1 地下熱水的出露與分布

輝煌地下熱水天然露頭于F2、F4與F5斷裂交匯處（復合部位）的裂隙帶中以上升泉的形式出現(xiàn)。溫泉露頭點位于湯橋河谷之中（出露標高220 m），泉眼多處（出露面積長約30 m、寬約15 m），略呈近東西向長條形分布（分布方向與河谷走向基本一致）。溫泉總流量約為260 m3／d（部分泉點位于河床水下，流量無法測量）。

泉水水溫63℃，可聞及硫化氫氣味，水無色，透明；有少量白色泉華，泉水溢出攜帶的細砂及白云母細片堆積在泉口處；間歇性冒氣泡，每次冒氣泡時間10～20 s；泉眼排列有一定的方向性，主要呈北東向與北西向成十字交叉。

3.2 地熱水水化學特征

輝煌地下熱水屬復合性的熱礦水。其水質(zhì)類型是含氟硅質(zhì)弱礦化度弱堿性重碳酸鹽－鈉型硫化氫水（表1）。泉水清澈透明，無色，微具硫磺味。溫泉溫度50℃～56℃，鉆孔zk2、zk4群孔抽水試驗最大涌水量1 212.86 m3／d，靜止水位埋深3.47～4.10 m。礦化度低：只有201～238 mg／l左右。弱堿性：p H在8.02～8.84之間?？扇苄許i O2達115～225 mg／l。每升水中氟含量達11.88～15 mg。放射性元素含量為u＝1×10－9g／l、Rn＝4.84 Bq／l。每升水中總H2S量為2.08～2.49 mg?？偭蚧瘹溥_到硫化氫礦水標準的最低含量2 mg／l以上。HCO3－含量達133 mg／l。

表1 輝煌地熱區(qū)地熱水水質(zhì)分析結(jié)果表Table 1 Geothermal water quality analysis for the Huihuang geothermal area

研究區(qū)溫泉水與地表泉水在礦化度、總硬度、總堿度方面沒有明顯的差別和特征變化規(guī)律，這可能和它們在Ca2＋、HCO－3等主體化學成分含量上差異不明顯有關(guān)。由圖3可知礦化度與C1－／Na＋成負相關(guān)關(guān)系，其中礦化度相對較低、C1－／Na＋比較高，說明該水體的來源較深但徑流速度快，水／巖作用影響??；而礦化度較高、C1－／Na＋比相對較低，說明其滯留時間長，水／巖作用充分。

圖3 各水體的Cl－／Na＋、礦化度（g／l）變化趨勢圖Fig.3 Cl－／Na＋，salinity（g／l）variation of waters

4 溫泉的成因機制

4.1 控（導）熱構(gòu)造分析

輝煌溫泉地熱區(qū)內(nèi)有一定規(guī)模的斷裂共3條（F2、F4、F5）。唯北東向的斷裂F2（區(qū)域性F1斷裂同期派生斷裂）是區(qū)內(nèi)與溫泉出露關(guān)系最密切的斷裂構(gòu)造，同時也是一條活動性斷裂和主要的控水構(gòu)造。延入地熱區(qū)內(nèi)的F2斷裂構(gòu)造形跡地面未直接顯露，但在西側(cè)（溫泉出露處）與F4、F5斷裂交匯后表現(xiàn)為寬大的、裂隙密集的破碎構(gòu)造帶，傾向北西，傾角70°～80°，斜切九嶺花崗閃長巖。

根據(jù)鉆孔巖性編錄、抽水試驗及系統(tǒng)測溫資料分析，現(xiàn)控制的區(qū)段主要在破碎構(gòu)造帶內(nèi)，但簡易水文地質(zhì)觀測卻無明顯的漏（涌）水現(xiàn)象，兩孔情況均表現(xiàn)出在深部存在地熱流體豐富、地溫高、內(nèi)部徑流通暢的控導熱構(gòu)造帶。

輝煌地熱區(qū)內(nèi)控熱構(gòu)造主體為北東向斷裂帶（包括石門樓大斷裂F1及F2）；穿過區(qū)內(nèi)的F2、F4與F5斷裂交匯硅化裂隙帶構(gòu)成導熱、導水構(gòu)造，深循環(huán)的地下熱水沿著該3條斷裂交匯處的裂隙帶上升呈泉；九嶺花崗巖體相對成為導水構(gòu)造帶中的局部性阻水體（或阻水層）。

4.2 熱源分析

輝煌溫泉地熱主要來源于深部九嶺花崗巖體的余熱及北東向、北北東向活動性斷裂帶的深循環(huán)熱。九嶺花崗閃長巖分布于整個輝煌地熱區(qū)，總體延伸成東西向，其平面規(guī)模將隨深度的加大而擴大。該巖體在成巖過程中及成巖后，深部巖漿殘余熔融體仍有多次涌動與補位，后期仍有花崗斑巖、花崗巖及細晶巖脈侵入，表明該區(qū)深部仍存有尚未完全固結(jié)的殘余巖漿熔融體，這部分深部殘余熔融體也許就是該區(qū)的熱源所在［2]。

4.3 熱儲

地熱區(qū)熱儲主要是九嶺花崗閃長巖中構(gòu)造破碎帶，其層面裂隙及構(gòu)造裂隙發(fā)育（裂隙率10%～20%），熱儲的地溫隨深度增加而平穩(wěn)躍升，裂面中與熱水活動有關(guān)的蝕變以碳酸鹽化及綠泥石化最為強烈。

地熱異常區(qū)的地下熱儲是通過對流（控導熱構(gòu)造中地熱流體的相對運動）與擴散等傳播方式，將深部地熱能傳輸至地表淺部，并在地表及淺表形成了地溫異常場。根據(jù)熱儲的產(chǎn)出狀態(tài)，結(jié)合孔內(nèi)巖石巖性組合及受控構(gòu)造表現(xiàn)形式等特點，同時根據(jù)現(xiàn)有溫泉出露點、鉆孔及地熱異常顯示點控制，地熱田熱儲平面表現(xiàn)為一個由構(gòu)造破碎帶組成的橢圓狀熱儲，平面上分布在北東向斷裂（F2）帶西段，垂向上呈管狀產(chǎn)出，總體產(chǎn)狀40°∠72°。

4.4 成因模式

輝煌地熱區(qū)成因模式概述為：隱伏于深部九嶺花崗巖體的余熱及北東向、北北東向活動性斷裂帶的深循環(huán)熱。F2斷裂與切割大片風化較深、原次生節(jié)理發(fā)育的花崗巖分布區(qū)的石門樓大斷裂（F1）構(gòu)造破碎帶相溝通，延長5～6 k m、傾向約130°、傾角70°～75°，斷裂由主構(gòu)造破碎帶組成（寬約45 m），因其長期活動的結(jié)果延伸規(guī)模不斷加大，以致造成深部基性巖漿及陸殼下部酸性巖漿房中的殘漿的上侵，由此帶來了深部的巖漿熱及九嶺花崗巖體的殘余熱能的擴散輻射等傳導方式，使巖體內(nèi)不斷加溫聚熱、聚水成為該地熱田的橢圓狀熱儲。

［1]江西省區(qū)測隊.江西省區(qū)域地質(zhì)志［M].北京：地質(zhì)出版社，1984.

［2]朱汗青，周開朗，馮紹輝.江西永修云山易家河地熱資源地質(zhì)特征［J].資源調(diào)查與環(huán)境，2005，26（4）：275－282.

［3]黃尚遙.中國溫泉資源—1∶600萬中國溫泉圖說明書［M].北京：中國地圖出版社，1993.

［4]李學禮，楊忠耀.江西溫泉形成的地質(zhì)構(gòu)造條件分析［J].華東地質(zhì)學報，1992，15（3）：221－228.

［5]高柏，孫文潔，張文，等.贛南橫逕地區(qū)地熱溫泉氣體幔源成因的厘定［J].桂林工學院學報，2006，（1）：1－5.