閩江口地區(qū)地下熱水賦存規(guī)律

鄭國明

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院， 福建 福州　350013)

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閩江口地區(qū)地下熱水賦存規(guī)律

鄭國明

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院， 福建 福州350013)

摘要：在分析閩江口地區(qū)地熱地質(zhì)背景的基礎上， 對區(qū)內(nèi)16處地熱點的分布與地形地貌、 熱儲巖性、 地質(zhì)構造、 蓋層、 水化學特征等方面關系進行分析. 結果表明: 1)閩江口地區(qū)地熱資源主要出露在盆地、 平原(沖洪積、 海積)、 溝谷等地勢較為平坦地帶； 2)熱儲主要為凝灰?guī)r類和花崗巖類兩種， 以凝灰?guī)r類為主； 3)空間上受斷裂構造控制明顯， 富集于北北西向和北東東向構造交匯部位， 更易出露于河谷拐彎處； 4)地熱溫度與覆蓋層厚度呈正比； 5)冷、 熱水中部分水化組分差異顯著， 第四系孔隙水、 基巖裂隙水混合水以pH值和F-、 、 SiO2為代表， 可將其作為地熱水化學的標性指標. 在此基礎上提出閩江口地區(qū)地熱資源調(diào)查工作建議， 為閩江口地區(qū)尋找新的地熱資源提供科學依據(jù).

關鍵詞：閩江口地區(qū)； 地熱資源; 地下水； 賦存規(guī)律

0引言

閩江口地區(qū)(福州)是“中國溫泉之都”， 溫泉資源豐富， 文化底蘊深厚， 自古有“閩中溫泉甲天下”之美譽. 具有分布廣、 儲量大、 埋藏淺、 水溫高、 水質(zhì)優(yōu)、 開發(fā)利用歷史悠久、 “金湯”文化積淀深厚等突出特點.

閩江口地區(qū)地熱地質(zhì)工作始于20世紀初， 先后在福州盆地、 永泰、 福清、 連江、 閩侯、 閩清、 長樂等地成功勘查發(fā)現(xiàn)地熱(田)資源， 依托地熱資源發(fā)展溫泉旅游服務業(yè)， 取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益. 福建省內(nèi)各大地質(zhì)隊伍在閩江口地區(qū)地熱(田)點開展大量地熱地質(zhì)工作[1-4]， 對各地熱點的地質(zhì)特征、 水文地質(zhì)特征、 地球物理特征、 成因模式方面均有較為詳細的論述， 取得了豐富的地質(zhì)資料和工作經(jīng)驗.

但縱觀全區(qū)， 閩江口地區(qū)各地熱點之間在熱源、 構造、 水化學特征、 成因模式方面是否存在一定聯(lián)系， 有無規(guī)律可循. 本文旨在閩江口地區(qū)地熱資源調(diào)查基礎上， 對全區(qū)地下熱水賦存特征進行探討， 以期總結一定規(guī)律， 為閩江口地區(qū)尋找新的地熱資源提供科學依據(jù).

1閩江口地區(qū)的地熱地質(zhì)背景

閩江口地區(qū)出露地層較簡單， 有早侏羅世梨山組(J1l)、 晚侏羅世長林組(J3c)、 南園組(J3n)和早白堊世小溪組(K1x)、 黃坑組(K1h)、 寨下組(K1z)及第四紀更新世(未分)殘積層(Qpel)、 早更新世天寶組(Qp1t)、 中更新世同安組(Qp2t)、 晚更新世龍海組(Qp3l)、 早全新世東山組(Qh1d)、 中—晚全新世長樂組(Qh2-3c)等.

區(qū)內(nèi)侵入巖分布廣泛， 巖體百余個， 較大的巖體有丹陽巖體、 魁岐巖體、 筆架山巖體、 埔前巖體和三山巖體. 出露面積約占閩江口地區(qū)陸域面積的30%. 主要呈巖基、 巖株、 巖瘤和巖枝狀產(chǎn)出. 巖石類型多， 巖性復雜， 主要于晚侏羅世、 早白堊世侵入形成， 與具有同源、 準同生關系的同期火山巖.

閩江口地區(qū)地處閩東火山斷拗帶的中東部， 平潭-東山斷裂帶的西北緣. 以燕山期火山巖、 侵入巖廣泛發(fā)育為特征， 形成了北北東向、 北東東向、 北西向7條斷裂帶， 見圖1、 表1， 構成了閩江口地區(qū)基本構造格架， 褶皺不發(fā)育[1]， 北北東向斷裂性質(zhì)為壓性-壓扭性， 北西向斷裂為張性-張扭性. 這些斷裂相互交錯， 巖石破碎， 巖漿活動主要受NE向構造控制， 中、 新生代火山巖沿NE向展布.

2閩江口地區(qū)地下熱水賦存規(guī)律

閩江口地區(qū)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)16個地熱點(田)， 分別位于福州市區(qū)、 閩侯縣、 長樂市、 永泰縣、 連江縣、 福清市、 羅源縣等地.

2.1地熱分布與地形地貌關系分析

地形地貌因素在溫泉形成中的作用有3方面： ① 地形坡度一定程度上控制了殘坡積、 沖洪積等第四系松散層的分布和厚度， 進而決定地熱補給量的大??； ② 由地貌形態(tài)所決定的高差的存在， 增大了水頭壓力、 縮短了上升熱水的流程， 使熱水易于排泄于地表[5]； ③ 補給區(qū)和排泄區(qū)的高差同時決定了熱水與圍巖水交替強度， 對熱水地球化學特征也有一定影響[6].

閩江口地區(qū)地熱點出露地貌類型主要有平原(海積、 沖洪積)、 低丘緩坡、 江底， 分別占75%、 18.7%、 6.3%， 出露高程在-30～125 m之間， 最低為福州淮安地熱(烏龍江江底鉆孔揭示)， 最高為福清市一都鎮(zhèn)后溪地熱(出露于低丘河谷旁).

2.2地熱分布與熱儲巖性關系分析

熱儲層巖性的不同， 一定程度上決定了地下熱水在地殼深部進行深循環(huán)加熱的過程中與圍巖發(fā)生水巖作用形成的水化學類型. 閩江口地區(qū)地熱點按熱儲巖性可分為凝灰?guī)r類和花崗巖類， 以凝灰?guī)r類為主， 見表2， 其中熱儲巖性為凝灰?guī)r類的地熱點有10處， 占全區(qū)的62.5%， 以貴安、 桂湖、 葛嶺、 后溪等地熱點為代表. 水化學類型以Cl-Na、 Cl·SO4-Na、 SO4·Cl-Na為主； 熱儲巖性為花崗巖類的地熱點有6處， 占全區(qū)的37.5%， 以福州地熱田、 岱云、 雙龍、 淮安地熱為代表， 水化學類型以HCO3-Na·Ca、 HCO3·SO4-Na.

表2　閩江口地區(qū)16處地熱點基本信息匯總

注： “-”表示缺資料

2.3地熱分布與地質(zhì)構造關系分析

地熱點在空間上分布受地質(zhì)構造控制， 且不同級別的構造控制不同級別的地溫場或地熱場. 區(qū)域性斷裂帶控制地熱帶的分布， 局部斷層控制地熱點(田)的分布[7]. 閩江口地區(qū)地質(zhì)構造對地下熱水的影響主要表現(xiàn)為以下4個方面：

1) 地熱點富集于北北西向和北東東向構造交匯部位， 特別是南西象限. 閩江口地區(qū)構造復雜， 巖漿活動強烈， 為地熱活動創(chuàng)造了有利條件. 區(qū)內(nèi)主要受北東東向斷裂(F1-F5)及北北西向斷裂構造(F6-F7)控制， 它們共同構成了閩江口地區(qū)構造框架. 北東東向斷裂以壓扭性特征， 是良好的儲水構造； 北北西向斷裂以張扭性特征， 具有深切割和活動性強等特點， 成為導水和控熱構造， 在二者交匯地段， 巖石更為破碎， 裂隙發(fā)育程度更高， 創(chuàng)造更多的空間， 地下熱水更容易富集， 且具一優(yōu)勢象限. 以福州市中心地熱田為例， 區(qū)內(nèi)北東東向為相對阻水構造， 其傾向主要為南東向， 北北西向為導水構造， 其主要傾向為南西， 按照赤平投影法， 兩組交匯于南西方向， 距交匯線不遠的部位， 認為是較有利的， 見圖2.

2) 空間上形成北東向和北西向地熱帶. 地質(zhì)構造使賦水程度不同的地層在空間上擺布成一定格局， 從而控制著地下水分布、 徑流方向和匯集排泄地點[7]. 閩江口地區(qū)主要存在兩個地熱分布帶， 分別為北西向地熱帶、 北東向地熱帶. 自北西向南東， 從閩侯白沙湯院地熱—閩侯荊溪光明地熱—福州地熱田—倉山螺洲地熱—閩侯青口宏嶼地熱5個地熱點形成北西向溫泉帶； 自南西向北東， 從永泰葛嶺地熱—閩侯南嶼雙龍地熱—福州地熱田—宦溪桂湖地熱—連江潘渡貴安—連江敖江岱云地熱—羅源松山岐前地熱等7個地熱點形成北東東向溫泉帶.

3) 地熱出露于河谷拐彎處. 閩江口地區(qū)地質(zhì)構造控制閩江、 烏龍江、 大樟溪等河流的走向， 河道大拐彎也一定程度上反映兩組構造相交匯、 切割錯動的地段， 在地貌上主要反映為河曲. 該地段處于局部侵蝕基準面上， 蓋層薄， 地熱資源容易在該段排泄. 例如閩侯白沙湯院地熱處于閩江拐彎處； 永泰葛嶺地熱和閩侯南嶼雙龍地熱處于大樟溪拐彎處； 福清一都后溪地熱處于后溪拐彎處； 連江潘渡貴安地熱處于潘渡溪拐彎處的西南側.

4) 深部地質(zhì)構造溝通地球深部的地殼熱流或地慢熱源為地下熱水提供熱源通道. 閩江口地區(qū)存在深部斷裂切割到Moho界面， 見圖3， 如連江斷裂(近北西向展布， 往北傾， 傾角陡立， 斷距3 km， 正斷層性質(zhì))、 閩江斷裂(北西向展布， 傾向南東， 斷距3 km， 正斷層性質(zhì))[8]；在福州市東部長樂—詔安斷裂帶下部存在有一條高角度的深斷裂， 該深斷裂從15～16 km深處向下切穿下地殼， 并一直延伸到Moho面附近， Moho強反射帶的橫向間斷可為上地幔高溫物質(zhì)上涌、 巖漿侵入通道， 巖漿侵入導致地殼的底侵作用[9]， 這些深構造可能為閩江口地區(qū)豐富的地熱資源提供熱源通道.

2.4蓋層與溫度關系分析

蓋層是指覆蓋在熱儲上部， 具有隔水隔熱性能， 對熱儲起保溫作用的巖層. 閩江口地區(qū)地熱資源主要發(fā)育于海積平原、 沖洪積盆地， 這些低緩平原上部沉積厚度不等的第四系松散堆積物， 主要為粘土、 粉質(zhì)粘土、 淤泥、 淤泥質(zhì)土等， 形成隔水、 隔熱層， 成為下部熱儲層良好的保溫蓋層； 部分地熱點鉆孔揭露顯示無蓋層， 主要在河床部位， 由于河水沖刷環(huán)境未沉積粘土類蓋層， 如建新淮安地熱熱儲上覆為厚度21.5 m的中砂、 一都后溪地熱熱儲上覆為厚度2 m的砂礫卵石.

選取閩江口地區(qū)資料較為豐富的10處地熱點蓋層進行分析， 顯示地熱溫度與蓋層厚度呈正相關性， 即蓋層厚度越大， 地熱溫度越高， 特別是荊溪光明地熱、 三山沁前地熱、 倉山螺洲地熱、 福州市地熱田四處地熱點的蓋層巖性為淤泥、 淤泥質(zhì)土， 二者相關程度越明顯, 見圖4.

2.5水化學特征與溫度關系分析

地熱水由于在深循環(huán)和高溫等特殊地質(zhì)環(huán)境下進行， 與地下冷水在水化學組分方面存在一定差異. 下面以福州市地熱田為例， 對第四系孔隙冷水、 熱水和基巖裂隙冷水、 熱水以及混合水3種水化學組分進行對比分析.

表3福州市地熱田混合冷、 熱水主要水化指標特征表[10]

Tab.3Main hydrochemistry factor of mixed cold and hot water in Fuzhou geothermal field

3地熱資源調(diào)查工作建議

閩江口地區(qū)地熱資源的形成與分布主要與斷裂構造的規(guī)模、 熱儲導水性有關， 水溫、 水化學組分主要與地下熱水循環(huán)深度和水巖相互作用程度有關. 因此， 地熱調(diào)查工作可以從地表異常、 斷裂構造、 水化組分測試方向進行研究.

1) 在地質(zhì)調(diào)查過程中， 尤其無蓋層、 蓋層很薄的丘陵山區(qū)， 多訪問、 觀察地表地熱異常特征， 如水溫比周邊高、 “泉華”隨溪流分布等， 提高地熱調(diào)查成功率.

2) 注重調(diào)查斷裂構造的位置、 規(guī)模、 產(chǎn)狀、 斷裂導水富水性質(zhì)、 含水構造的埋深、 巖性等， 尤其對已發(fā)現(xiàn)溫泉或地熱孔的斷裂較大規(guī)模且近時期有活動的斷裂和區(qū)域性深大斷裂及與之配套或派生的次級斷裂， 有助于尋找到成熟有利部位[11]， 野外更多注意兩組斷裂構造交匯區(qū)域和河流拐彎處.

4結語

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(責任編輯： 蔣培玉)

Geothermal water occurrence regularity in Minjiang Estuary Region

ZHENG Guoming

(Geologic Survey Institute of Fujian Province， Fuzhou， Fujian 350013， China)

Abstract:This paper introduces the geothermal geological background of Minjiang Estuary Region, and analyzes the relationship of 16 geothermal spots distribution and topography and geomorphology, lithology of geothermal reservoir, geological structure, cover and chemical characteristics. Summarized as follows: 1) geothermal resources in Minjiang Estuary Region outcrop in basins, plains, valleys relatively flat area; 2) lithology of geothermal reservoir includes tuff and granitoid; 3) geothermal resources are controlled obviously by faults in space, enriching in intersections of NNW and NEE tectonic; 4) the thicker of the cover, the higher the temperature of geothermal spots; 5) there are significantly different between cold and hot water of partially hydrated components, such as pH, F-, and SiO2in mixed water include quaternary pore waters and bedrock fissure water.they can be regarded as signs of geothermal water. At last, the paper puts effective suggestions to look for new geothermal resources in future.

Keywords:Minjiang Estuary Region; geothermal resource；geothermal water; occurrence regularity

中圖分類號：P641.6

文獻標識碼：A

通訊作者:鄭國明(1986-)， 碩士， 主要從事環(huán)境地質(zhì)、 水文地質(zhì)等領域的調(diào)查研究, zgm302@163.com

收稿日期:2015-04-15

文章編號：1000-2243(2016)02-0289-07

DOI:10.7631/issn.1000-2243.2016.02.0289

地調(diào)項目： 中國地質(zhì)調(diào)查局項目資助(1212011120094)