商城縣湯泉池溫泉地質(zhì)條件分析

賀 華，郭東興

(河南省地質(zhì)環(huán)境勘查院，河南 鄭州 450051)

湯泉池溫泉，是河南省著名溫泉療養(yǎng)區(qū)，位于商城縣西南15 km的雷山南側(cè)山腳下，鲇魚山水庫(kù)中段西側(cè)，西距信陽(yáng)市150 km，公路連接省道S339和S216，交通方便。

湯泉池溫泉為一自流上升泉，在90 m×60 m的斜方形范圍內(nèi)出露有八個(gè)溫泉，呈泉群，當(dāng)?shù)鼐用穹謩e稱:后吊升、洗菜井、女池后井、女池、洗臉井、老池、新池、稻田泉。1972年測(cè)量，各泉井涌水量在 0.07～1.27 L/S，總涌水量約為 5 L/S，1980 年泉群總流量 22.1 m3/h，水溫 42℃ ～ 57℃ ，流量、水溫均較穩(wěn)定，不受季節(jié)氣候影響。1972年建鲇魚山水庫(kù)，湯泉池所出露八個(gè)溫泉全部淹沒，為開發(fā)利用溫泉，將女池后井、女池、后吊井三個(gè)泉修建了集水塔，塔底面高程為98 m，內(nèi)徑2.5 m，塔高16.5 m，現(xiàn)今所用集水塔為一號(hào)泉，從1980年至現(xiàn)在，一號(hào)泉常年水溫為 54℃左右，流量為7.3 m3/h(水位高程106.97 m)，平均開采量約180 m3/d，1972年至今水質(zhì)檢測(cè)，泉水的化學(xué)類型均為硫酸鈉型水，水質(zhì)變化保持相對(duì)穩(wěn)定，二號(hào)泉(二號(hào)集水塔)水溫48℃，日前沒有利用，其它泉被封在水庫(kù)中沒有啟用。

湯泉池位于大別山中段北麓，區(qū)域地形南高北低，調(diào)查區(qū)為低山地形。山脈走向呈近東西向延伸，海拔高程90～300 m，為構(gòu)造剝蝕丘陵地貌。

湯泉池屬亞熱帶半濕潤(rùn)、半干燥大陸性氣候，四季分明，降雨 量 充 沛，年 平 均 氣 溫 15.4℃ ，最 高 39.3℃ ，最 低-20.5℃，年平均降水量 1 225.9 mm，為一宜居景區(qū)。

1 地質(zhì)概況

湯泉池位于華北與揚(yáng)子板塊碰撞俯沖形成的秦嶺緯向復(fù)雜斷褶帶的東段中部，在區(qū)域桐柏一商城大斷裂帶的東段南側(cè)約4 km，出露地層除低洼溝谷分布有厚度小于8 m的第四系全新統(tǒng)殘坡積碎石質(zhì)砂土、洪沖積砂質(zhì)粘土、粉土外，區(qū)內(nèi)出露地層主要為中淺變質(zhì)巖的中元古界滸灣組(pt2-h)白云斜長(zhǎng)片麻巖，眼球狀混合巖，夾斜長(zhǎng)角閃片巖、淺粒巖，石英巖等，產(chǎn)狀 44°∠60°。(圖 1)

湯泉池褶皺構(gòu)造不發(fā)育，為一傾向北東單斜層，斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要有:

商城一麻城斷裂(F4):分布于湯泉池以東約1 000 m，為區(qū)域性深大斷裂，屬華夏構(gòu)造體系。由湖北麻城進(jìn)入河南，沿灌河向北，經(jīng)商城西，至河風(fēng)橋，向北沒入淮河平原，長(zhǎng)大于100 km，切割了元古界、古生界泥盆系、石炭系地層，縱穿燕山期商城花崗巖體。斷層走向 10°～20°，傾向 280°～295°，傾角75°。斷層沿走向呈舒緩波狀，斷裂帶寬約20～250 m，帶內(nèi)巖石強(qiáng)烈破碎，產(chǎn)生各種碎裂巖及糜棱巖化巖石，磨光面發(fā)育，斷面附近可見寬約20 m的斷層角礫巖帶。斷裂通過(guò)商城花崗巖體時(shí)，發(fā)育走向15°密集節(jié)理帶，與主干商一麻斷裂平行。斷裂帶內(nèi)次生蝕變硅化強(qiáng)烈。該斷裂早期為壓扭性，經(jīng)歷長(zhǎng)期多次活動(dòng)，后期表現(xiàn)為張性。史料記載，沿該斷裂帶在商城縣境內(nèi)曾發(fā)生過(guò)震級(jí)3.9級(jí)以下地震5次，表明商城—麻城斷裂仍處于活動(dòng)狀態(tài)。

圖1 商城縣湯泉池溫泉地質(zhì)圖

湯泉池?cái)嗔?F5):分布于湯泉池北側(cè)雷山頂，規(guī)模較小，長(zhǎng)約7 km，總體走向55°，(其間在扎皮嶺處為70°，小雷山處為 75°，大雷山東山腳處為 65°)傾向 145°，傾角 78°，與主干斷裂商城一麻城斷裂(F4)呈入字型交匯，沿湯泉池?cái)嗔褞r石破碎，硅化強(qiáng)烈，形成硅化構(gòu)造角礫巖，有分叉復(fù)合現(xiàn)象，寬窄不一，扎皮嶺處寬約10 m，小雷山處寬約20 m，大雷山東山腳處寬約50 m，角礫成分主要為硅質(zhì)碎塊、玉髓碎塊、片巖碎塊、花崗巖碎塊等，角礫大小不一，小者0.1 cm，大者達(dá)20 cm或更大，呈不規(guī)則棱角狀。

扎皮溝斷裂(F6):分布于湯泉池一號(hào)集水塔北扎皮嶺東側(cè)沖溝內(nèi)，為一推測(cè)隱伏(第四系覆蓋)斷層。依據(jù)，①1:1萬(wàn)地形圖，扎皮嶺東溝、山體呈南北向協(xié)凋展布;②湯泉池?cái)嗔?F5)，扎皮嶺溝以西走向55°，溝東走向75°;片巖、花崗巖向北錯(cuò)動(dòng);③碼頭西500 m激發(fā)極化電測(cè)深，視電阻率RO曲線呈45°上升，視極化率 M，M5值高達(dá)80% ～150%;④碼頭一景區(qū)大門高密度電阻率層析成像(地電CT)，在二維反演成果圖出現(xiàn)明顯的電阻率間斷面，推測(cè)分別為扎皮溝斷裂(F6)、湯泉池?cái)嗔?F5)的反映。⑤碼頭一景區(qū)大門，放射性氡氣測(cè)量，距碼頭600～650 m，對(duì)應(yīng)扎皮溝斷裂(F6)位置，山現(xiàn)Rn達(dá)40 000～60 000C(Bq/m3)高異常。⑥碼頭西400 m，對(duì)應(yīng)扎皮溝斷裂(F6)位置，淺層地溫測(cè)量，(測(cè)深1 m)，出現(xiàn)了地溫30℃高點(diǎn)。⑦對(duì)應(yīng)扎皮溝斷裂(F6)，金穗賓館水井水溫30℃，金穗賓館北部職工之家水井水溫 18℃，常溫。因此，推測(cè)扎皮溝斷裂(F6)，為一左旋走滑正斷層，走向345°，傾向 75°，傾角 85°，規(guī)模小，長(zhǎng)約 1 000 m，寬約 5 m，于深500 m與湯泉池?cái)嗔?F5)交匯處，在90 m×60 m范圍內(nèi)形成了八個(gè)上涌溢出地表溫泉。

湯泉池周邊巖漿巖發(fā)育，主要為燕山期侵入巖，呈巖基產(chǎn)山，規(guī)模宏大，稱商城巖體，出露面積912 km2，主要為灰白色、淺肉紅色花崗巖組成，似斑狀結(jié)構(gòu)、不等?；◢徑Y(jié)構(gòu)和花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成份主要為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英及黑云母等。巖體的巖相發(fā)育，中心相為中粗?；◢弾r;過(guò)渡相為似斑狀中粒黑云母(角閃石)花崗巖;邊緣相為細(xì)粒黑云母花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖及細(xì)粒黑云二長(zhǎng)花崗巖，其中過(guò)渡相巖石分布廣，最為發(fā)育。湯泉池分布中細(xì)粒黑云二長(zhǎng)花崗巖，北界在溫泉一號(hào)集水塔北約80 m處通過(guò)，與滸灣組的片巖呈犬牙交錯(cuò)接觸?；◢弾r節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化歷害，全風(fēng)化厚度3～5 m，花崗巖中高嶺土化明顯，石英脈發(fā)育。

根據(jù)湯泉池地層巖石分布特點(diǎn)，淺層地下水類型有兩種:淺表有厚度小于8米薄層第四系松散巖類孔隙水:第四系下有弱的基巖(片巖、花崗巖)裂隙水。水化學(xué)類型 HCO3·Na水型。

2 地?zé)岬刭|(zhì)條件

根據(jù)前人有關(guān)資料、野外調(diào)查，按地?zé)豳Y源形成機(jī)理比對(duì)，湯泉池為一自流上升井低溫裂隙脈(帶)狀承壓水，是一典型的斷裂深循環(huán)(對(duì)流)型地?zé)豳Y源。(圖2)

湯泉池溫泉群，受控于走向北東向湯泉池?cái)嗔?F5)與走向南北向扎皮溝斷裂(F6)在深500 m交匯處，地?zé)崴亟粎R處構(gòu)造巖，晚期花崗巖巖脈和硅化蝕變巖脈界面通道上涌，溢出地表形成了湯泉池群泉溫泉。據(jù)此，認(rèn)為湯泉池溫泉熱儲(chǔ)層就是湯泉池?cái)嗔?F5)與扎皮溝斷裂(F6)交匯處的構(gòu)造角礫巖、碎裂巖。熱儲(chǔ)蓋層為斷層泥和有斷層泥(淺表有少量泥沙粘土、圍巖風(fēng)化物)膠結(jié)的碎裂巖。熱儲(chǔ)層北部相對(duì)阻水邊界為中元古界滸灣組片巖:南部相對(duì)阻水邊界為燕山期花崗巖，湯泉池?cái)嗔?F5)西段是導(dǎo)水、控水主要區(qū)段，巖石破碎滲透性好，富水性弱，降水、側(cè)滲水沿湯泉池?cái)嗔?F5)下滲，受地?zé)嶙饔玫責(zé)崴?，由西向東呈帶狀運(yùn)移，遇扎皮溝斷裂(F6)形成熱儲(chǔ)。由于湯泉池?cái)嗔?F5)長(zhǎng)度小于10 km，規(guī)模小，導(dǎo)致湯泉池溫泉為一小型、中低溫地?zé)崴財(cái)嗔?F5)東延與區(qū)域性北東向商城一麻城斷裂(F4)交匯為相對(duì)阻水段。取水樣得知，湯泉池溫泉水化學(xué)類型為HCO3SO4-Na型水，為一優(yōu)質(zhì)醫(yī)療、洗浴熱礦水，不宜作生活、農(nóng)灌、養(yǎng)殖用水。

圖2 湯泉池溫泉A-A’地質(zhì)剖面圖

3 開發(fā)潛力展望

湯泉池溫泉，為一受走向北東，傾向南東，陡傾斜的湯泉池?cái)嗔?F5)控制的斷裂深循環(huán)對(duì)流型地?zé)豳Y源。熱儲(chǔ)層屬裂隙脈(帶)狀。史料，1972年測(cè)量，原有8個(gè)自流泉總涌水量約為5 L/S:1980年泉群總流量為22.1 m3/h，水溫42°～57℃;1972年修建水庫(kù)所建的一號(hào)集水塔流量為7.3 m3/h，水溫54°C，水溫、流量穩(wěn)定。2007年調(diào)查資料，一號(hào)集水塔日平均開采量約180 m3/d，小于自流量336 m3/d，按地球化學(xué)溫標(biāo)計(jì)算熱儲(chǔ)溫度為120℃。據(jù)此，為助力信陽(yáng)市商城縣經(jīng)濟(jì)可持續(xù)快速發(fā)展，滿足、擴(kuò)大湯泉池溫泉的賓館、醫(yī)療、洗浴等多項(xiàng)開發(fā)利烈的需要，根據(jù)湯泉池地?zé)岬刭|(zhì)條件，有開發(fā)潛力，即以一號(hào)集水塔(一號(hào)泉)為中心，按方向150°，即距一號(hào)集水塔南東方向150°，約180 m的孤島上，施工一個(gè)孔深1 200 m鉆孔，穿過(guò)湯泉池?cái)嗔?F5)(圖2)。預(yù)計(jì)可獲得水溫大于60℃，涌水量大于500 m3/d的地?zé)豳Y源。

為較科學(xué)有依據(jù)布設(shè)探采湯泉池地?zé)崴┿@前要進(jìn)行1:1萬(wàn)地質(zhì)調(diào)查工作，面積 6 km2(東西長(zhǎng) 3 km，南北寬 2 km):在扎皮溝職工之家處開展東西向物探大地屯測(cè)測(cè)深工作，二條線長(zhǎng)1.2 km;在扎皮嶺、小雷山、大雷山按150°方向分別進(jìn)行電磁測(cè)深工作，三條線長(zhǎng)0.6 km，點(diǎn)距50 m。同時(shí)進(jìn)行淺層水、水井水溫調(diào)查等工作。

[1]地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范(GBll615—89).

[2]河南省地質(zhì)局區(qū)測(cè)隊(duì)1:20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)普查報(bào)告(商城幅).1980.

[3]河南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院河南省地?zé)豳Y源調(diào)查與開發(fā)利用保護(hù).2006.

[4]河南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院河南省商城縣湯泉池地?zé)豳Y源調(diào)查報(bào)告.2007.