贛東德興市萬(wàn)村地?zé)豳Y源找礦潛力分析

林日松，張學(xué)東，張 雷

(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局一總隊(duì)，貴州 清鎮(zhèn) 551400)

研究區(qū)屬江西省上饒市德興市萬(wàn)村鄉(xiāng)管轄，區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)10個(gè)天然溫泉點(diǎn)，沿河床及沖積階地分布，水溫28℃，熱泉的總流量達(dá)10174.3m3/d。從2005年至2018年間，不少地勘單位對(duì)研究區(qū)的中部進(jìn)行過(guò)地?zé)崴Y源勘查工作，積累了較多的地質(zhì)資料。為了進(jìn)一步利用地?zé)崴Y源，促進(jìn)德興市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，根據(jù)已有的地質(zhì)資料成果綜合分析，對(duì)該區(qū)的東部進(jìn)行地?zé)崴业V潛力分析，圈定了有利熱儲(chǔ)水地段，為下一步地?zé)崴辈樘峁┮罁?jù)。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)

研究區(qū)處于懷玉山褶皺斷裂隆起帶的西北部，受北東向構(gòu)造控制，中元古界雙橋山群變質(zhì)巖組成了北東東向的褶皺基底，北東向的贛東北深大斷裂帶貫穿市區(qū)，溫泉分布區(qū)位處該深大斷裂帶的西南端附近，距該斷裂西南端約8.0Km 左右，斷裂構(gòu)造以北北東及北東向?yàn)橹?，性質(zhì)多為壓性及壓扭性，北西向斷層規(guī)模小且不發(fā)育。

1.2 研究區(qū)地質(zhì)

1.2.1 研究區(qū)地層

對(duì)區(qū)內(nèi)地?zé)崴辈樯婕暗降貙佑尚碌嚼习ǖ谒南?、侏羅系、二疊系、石炭系、雙橋山組下亞群及花崗巖體等，敘述如下：

(1)第四系全新統(tǒng)沖積層(Q4al)：分布于福泉河兩岸，構(gòu)成沖積階地，沖積層厚一般6m～10m，上部為灰黃色粉質(zhì)粘土，下部為砂礫卵石。

(2)侏羅系下統(tǒng)(J1)可劃分為林山組和多江組

侏羅系下統(tǒng)林山組(J1l)：巖性為灰白色長(zhǎng)石石英粗砂巖夾細(xì)砂巖、炭質(zhì)頁(yè)巖及砂礫巖。

侏羅系下統(tǒng)多江組(J1d)：巖性為灰色炭質(zhì)粉砂巖夾長(zhǎng)石石英砂巖、含礫粗砂巖，底部夾玄武巖。

(3)二疊系下統(tǒng)(P1)可分為安洲組和棲霞組

二疊系下統(tǒng)安洲組(P1a)：含炭粉砂巖夾長(zhǎng)石石英砂巖；灰黃、黃綠色頁(yè)巖及含燧石結(jié)核硅質(zhì)灰?guī)r。

二疊系下統(tǒng)棲霞組(P1q)：黑色含燧石結(jié)核夾瀝青灰?guī)r、灰黑色粉砂巖、泥晶灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r。

(4)上石炭統(tǒng)(C2)可分為船山組和黃龍組，后者又進(jìn)一步分成兩個(gè)段

上石炭統(tǒng)船山組(C2c)：淺灰色厚層狀細(xì)晶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，頂部夾玄武巖。

上石炭統(tǒng)黃龍組上段(C2h2)：厚層狀白云巖夾白云質(zhì)灰?guī)r，局部大理巖化及矽卡巖化。

上石炭統(tǒng)黃龍組下段(C2h1)：灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾白云巖、白云巖等。本層中巖溶極為發(fā)育，多為半充填及全充填溶洞，規(guī)模大小不一，洞內(nèi)充填物以粉質(zhì)粘土為主，其次為砂及碎石。

(5)中元古界雙橋山群(Pt2sh)：灰綠色、青灰色絹云母千枚巖，絹云母石英千枚巖，絹云母綠泥千枚巖及千枚狀片巖等。

1.2.2 研究區(qū)構(gòu)造

福泉山背斜：出露于區(qū)內(nèi)西側(cè)。區(qū)域上，軸線近北東-南西展布，為寬展型短軸背斜。南西轉(zhuǎn)折端被抬起遭受剝蝕而變得殘缺不全，北東端潛伏于第四系及下侏羅統(tǒng)林山組之下。軸部出露有上石炭統(tǒng)黃龍組下段，兩翼從老至新為上石炭統(tǒng)黃龍組中、上段，船山組，下二疊統(tǒng)棲霞組、安洲組所組成。該背斜由于軸部地層傾角較緩，已剝露出大片的基底地層，加之燕山早期花崗巖侵入于背斜軸部，使背斜的形態(tài)趨于更復(fù)雜化。背斜的南西端斷裂十分發(fā)育，使之遭受更大的破壞。

區(qū)內(nèi)受北東向的贛東北深大斷裂(遂川-德興斷裂北東段)影響，北北東向、北西向斷裂發(fā)育，其中與熱礦水相關(guān)的斷裂有5條，沿F4斷層有10個(gè)溫泉點(diǎn)出露[1]。

各斷裂主要特征分述如下(圖1)。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

F1斷裂：其西段與F4斷裂斜交。斷層北側(cè)出露雙橋山組地層，南側(cè)為侏羅系砂巖地層。為一張扭性斷層。

F2斷裂：斷層傾向北東，傾角不明。為一張扭性斷層。

F3斷裂：斷層走向25°～30°，沿北北東向溝谷展布，斷層帶內(nèi)見(jiàn)明顯的硅化破碎現(xiàn)象，斷裂帶西側(cè)為燕山期花崗巖體，東側(cè)為二疊系砂巖地層，斷層傾角不明。為一壓性斷層。

F4斷裂：斷層走向15°～20°，沿北北東向河床展布，地表可見(jiàn)沿?cái)嗔褞в?0個(gè)溫泉群點(diǎn)出露。根據(jù)鉆探資料顯示，該斷裂斷面傾向東，是區(qū)內(nèi)地?zé)崴饕獙?dǎo)水通道。

1.2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖產(chǎn)出于區(qū)內(nèi)南西部，為中細(xì)粒似斑狀黑云母花崗巖巖株，巖體平面上呈近橢圓狀，呈北東向延伸，構(gòu)成北北東向山體。巖體侵入于福泉山背斜軸部，受北東向大坪崗斷層和中秋窩斷層控制。巖體主要侵入于雙橋山組下亞群第二巖組絹云綠泥千枚巖、變余石英巖屑雜砂巖和變基性熔巖中，局部侵入黃龍組白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r中[1]。

2 研究區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件

2.1 含水巖組及地下水類型

根據(jù)區(qū)內(nèi)地下水的賦存狀態(tài)和水力性質(zhì)，可將區(qū)內(nèi)地下水劃分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖巖溶裂隙溶洞水和基巖裂隙水三種類型。

(1)松散巖類孔隙水：主要分布于主干河流及其支流兩岸，地下水賦存于砂礫石或碎石層中，該含水層與河水有密切的水力聯(lián)系。

(2)碳酸鹽巖巖溶裂隙溶洞水含水層：由石炭系及二疊系灰?guī)r組成，巖性為白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，地下水賦存于溶洞及溶蝕裂隙中。本含水層中巖溶發(fā)育，灰?guī)r中分布有暗河、落水洞、屬區(qū)內(nèi)水量豐富的含水層。

(3)基巖裂隙水：主要賦存于變質(zhì)巖、花崗巖和砂巖構(gòu)造裂隙中，含水層厚度極不穩(wěn)定，水量貧乏。

2.2 熱儲(chǔ)構(gòu)造及熱儲(chǔ)單元

2.2.1 熱儲(chǔ)構(gòu)造

地下熱水的形成受到儲(chǔ)(層)、蓋(層)、通(導(dǎo))、(熱)源等條件的控制，導(dǎo)熱導(dǎo)水構(gòu)造、熱儲(chǔ)層、隔熱保溫層構(gòu)成了“熱儲(chǔ)構(gòu)造”。斷裂或背斜構(gòu)造能使地下等溫面抬升形成向上突起，在地下一定深度形成地?zé)岙惓^(qū)(帶)。

有利的導(dǎo)熱構(gòu)造為F4斷裂，其為規(guī)模較大的走滑斷層(沿?cái)鄬映雎遁^多溫泉點(diǎn))，是地下熱流體向上運(yùn)移的主要通道，該條斷裂加強(qiáng)了地下熱水運(yùn)移和儲(chǔ)存能力，形成了本區(qū)較為理想的導(dǎo)水導(dǎo)熱通道。

由于區(qū)內(nèi)位于福泉山背斜的東翼，發(fā)育有大量侏羅系、二疊系及雙橋山組下亞群的碎屑巖，這一套厚度較大的碎屑巖將會(huì)對(duì)區(qū)內(nèi)地下水起到隔熱保溫的作用；并且發(fā)育了厚度較大的、易于溶蝕而形成溶洞等溶蝕裂隙的灰?guī)r及白云巖等脆性巖層，受斷層的破壞及背斜形成時(shí)受水平擠壓力作用發(fā)生彎曲產(chǎn)生斷裂，形成了大量的構(gòu)造裂隙，這些灰?guī)r及白云巖中的溶蝕裂隙及構(gòu)造裂隙共同構(gòu)成了區(qū)內(nèi)地下熱水的儲(chǔ)藏空間。

2.2.2 隔、儲(chǔ)熱層及單元?jiǎng)澐?/p>

據(jù)各地層組合條件及各巖組巖性、結(jié)構(gòu)、熱傳導(dǎo)性、富水性等劃分隔、儲(chǔ)熱層，并以此劃分熱儲(chǔ)單元(圖2)。

隔熱保溫層：該類地層富水性相對(duì)貧乏，熱導(dǎo)率及透水率相對(duì)較低，能起到隔熱保溫作用。區(qū)內(nèi)此類地層主要有侏羅系、二疊系、雙橋山組下亞群中頁(yè)巖、粉細(xì)砂巖、泥巖、泥灰?guī)r及千枚巖等地層。在區(qū)內(nèi)及附近，大面積的分布有該套地層，所以區(qū)內(nèi)的保溫隔熱效能良好。

熱儲(chǔ)含水層：該類地層有一定的裂隙及孔隙，含水較豐富，熱導(dǎo)率及透水率相對(duì)較高。區(qū)內(nèi)此類地層主要有二疊系下統(tǒng)棲霞組、石炭系上統(tǒng)船山組、黃龍組等地層，其巖性主要為脆性巖性(白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r)，該組地層在區(qū)內(nèi)內(nèi)及其附近大部分均為侏羅系、二疊系、雙橋山組下亞群等地層覆蓋。

圖2 儲(chǔ)熱單元結(jié)構(gòu)特征圖

2.3 熱儲(chǔ)構(gòu)造地球物理特征

經(jīng)在區(qū)內(nèi)開(kāi)展的可控源聲頻大地電磁測(cè)深勘探及大地電場(chǎng)巖性測(cè)量?jī)煞N物探手段，基本查明了區(qū)內(nèi)重點(diǎn)地段地?zé)岙惓７秶?、熱?chǔ)體的空間分布以及導(dǎo)熱構(gòu)造的深部發(fā)育特征

(1)F4斷裂帶為北北東向半隱伏型線狀構(gòu)造，橫貫整個(gè)研究區(qū)。該斷層總體傾向東，傾角65°左右，深部趨緩，在測(cè)線范圍內(nèi)最大下延深度2000m。斷裂帶二疊系、石炭系含水地層分布廣泛，厚度大。斷裂帶上電阻率較低，是地下水富集的有利部位，是較好的導(dǎo)熱構(gòu)造。

(2)F4斷裂存在明顯異常反應(yīng)，斷裂帶兩側(cè)含水地層分布廣泛，厚度大，并有明顯的低阻異常分布，是地下熱水富集的有利部位，是較好的導(dǎo)熱構(gòu)造。

2.4 地?zé)岙惓７植继卣?/h3>

區(qū)內(nèi)地?zé)嶂饕鼙睎|向遂川—德興深斷裂(F4)控制。在德興市內(nèi)形成萬(wàn)村-繞二-李宅地?zé)釒?，共?處地?zé)釁^(qū)

(1)德興市繞二鎮(zhèn)暖水池溫泉區(qū)，水溫40℃～42℃、流量0.4541L/s；

(2)德興市李宅溫泉區(qū)，泉口水溫22℃～23℃；

(3)德興市萬(wàn)村鄉(xiāng)渡頭溫泉區(qū)，泉口水溫27℃～28℃、總流量每日約上萬(wàn)m3。

2.5 地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)

(1)地?zé)嵩鰷芈剩焊鶕?jù)2018年完工的鉆孔測(cè)溫資料，區(qū)內(nèi)的地溫增溫率為1.7℃/100m；

(2)熱儲(chǔ)溫度：在選用下列方法對(duì)熱儲(chǔ)溫度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，選擇的參數(shù)是根據(jù)實(shí)地所取的水樣所作水質(zhì)分析值(表1)進(jìn)行計(jì)算。

K-Mg地?zé)釡貥?biāo)計(jì)算公式[3][6]：

式中：t-熱儲(chǔ)溫度(℃)； C1-水中鉀的濃度(mg/L)； C2-水中鎂的濃度(mg/L)

SiO2地?zé)釡貥?biāo)計(jì)算公式[3][6]：

式中：t-熱儲(chǔ)溫度(℃)； C1-水中二氧化硅的濃度(mg/L)

表1 區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)溫度參數(shù)分析統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)上表，此次調(diào)查所取水樣鉀鎂地?zé)釡貥?biāo)求得的熱儲(chǔ)溫度為18.06℃，二氧化硅地?zé)釡貥?biāo)求得的熱儲(chǔ)溫度為45.82℃，故取二氧化硅地?zé)釡貥?biāo)求得的熱儲(chǔ)溫度更為合適。

(3)熱儲(chǔ)深度：根據(jù)熱儲(chǔ)溫度計(jì)算結(jié)果計(jì)算熱儲(chǔ)深度。其計(jì)算公式為：

熱儲(chǔ)深度=恒溫點(diǎn)深度+(熱儲(chǔ)溫度-恒溫點(diǎn)溫度)/地?zé)嵩鰷芈?/p>

恒溫點(diǎn)溫度取多年平均氣溫17.2℃，地?zé)嵩鰷芈矢鶕?jù)鉆孔測(cè)溫資料取1.7℃/ 100m，恒溫點(diǎn)深度取30m。計(jì)算結(jié)果：熱儲(chǔ)預(yù)測(cè)深度=1713.53m。

(4)熱水井水溫及水量預(yù)測(cè)

熱儲(chǔ)溫度估算：根據(jù)區(qū)域出露異常點(diǎn)、鉆孔井口水溫，預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)井口水溫45℃～55℃是可能的。

出水量預(yù)測(cè)：據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)、水文地質(zhì)及地?zé)岬刭|(zhì)條件，結(jié)合可控源音頻大地電磁測(cè)深及已施工鉆孔成果及各地?zé)岙惓｜c(diǎn)等資料綜合分析，降壓0.5MPa時(shí)，熱儲(chǔ)層水量達(dá)到500m3～700m3/d是可能的。

3 成礦條件分析

3.1 地?zé)岢梢蝾愋?/h3>

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、地表調(diào)查及鉆孔資料分析，研究區(qū)的地?zé)崴饕x存在 F4斷裂裂隙及兩側(cè)的巖溶中，斷裂裂隙和巖溶是主要的儲(chǔ)熱空間，由于斷裂裂隙和巖溶具有帶狀分布的特性，所以，研究區(qū)的熱儲(chǔ)屬于斷裂裂隙熱儲(chǔ)，而勘查區(qū)的地?zé)崴畡t屬于自然增溫帶狀對(duì)流型斷裂裂隙地?zé)崴?/p>

3.2 勘探類型

由于研究區(qū)儲(chǔ)熱構(gòu)造是挽近期活動(dòng)斷裂，結(jié)構(gòu)上存在較好的隔、儲(chǔ)熱地層，深部斷層裂隙為地?zé)崃黧w運(yùn)移提供了良好通道，構(gòu)成了中低溫以帶狀為主的熱儲(chǔ)，構(gòu)造復(fù)雜，熱儲(chǔ)層為層狀熱儲(chǔ)和帶狀熱儲(chǔ)相結(jié)合，區(qū)內(nèi)地?zé)崴辈轭愋蛯佗?3型[5]。

3.3 成礦條件分析

研究區(qū)內(nèi)地?zé)嶂饕鼙睎|向深斷裂控制。在德興市內(nèi)形成萬(wàn)村-繞二-李宅地?zé)釒?，共?處地?zé)釁^(qū)點(diǎn)，德興市繞二鎮(zhèn)暖水池出露水溫達(dá)到42℃，而區(qū)內(nèi)的熱異常點(diǎn)水溫亦達(dá)到28℃。研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造部位為福泉山背斜的東翼，受區(qū)域斷裂贛東北大斷裂控制，為構(gòu)造應(yīng)力集中分布區(qū)。區(qū)內(nèi)發(fā)育規(guī)模較大的F4斷層屬贛東北大斷裂的支斷裂，形成了地下熱流體運(yùn)移的主要通道。區(qū)內(nèi)分布有較厚的溶蝕及構(gòu)造裂隙均較發(fā)育且熱導(dǎo)率相對(duì)較高的白云巖、灰?guī)r及隔熱效果較好的粉砂巖、頁(yè)巖、泥巖。據(jù)此可以推斷，區(qū)內(nèi)具備了地下熱水形成、運(yùn)移和儲(chǔ)存的地?zé)岬刭|(zhì)條件。據(jù)此分析出區(qū)內(nèi)的地?zé)崴业V潛力較好。

4 結(jié)論

通過(guò)收集已有構(gòu)造、地層、水文地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)等已有資料，對(duì)所取得的資料進(jìn)行綜合分析論證得出如下結(jié)論：

(1)研究區(qū)發(fā)育的斷層F4規(guī)模大、切割深，為區(qū)域贛東北大斷層支斷裂，形成了區(qū)內(nèi)良好的導(dǎo)水、導(dǎo)熱通道；其次，論證區(qū)分布有較厚的溶蝕及構(gòu)造裂隙均較發(fā)育且熱導(dǎo)率相對(duì)較高的白云巖及灰?guī)r儲(chǔ)水層和熱導(dǎo)率及透水率相對(duì)較低的頁(yè)巖、泥巖及泥灰?guī)r等隔熱保溫層。

(2)區(qū)內(nèi)發(fā)育有切割深度較大的斷層，具有導(dǎo)水導(dǎo)熱作用，結(jié)合可控源音頻大地電磁測(cè)深成果資料及實(shí)際鉆孔測(cè)溫資料，熱儲(chǔ)單元水溫的推斷具有依據(jù)。

(3)區(qū)內(nèi)地?zé)嶂饕鼙睎|向深斷裂控制，在德興市內(nèi)形成萬(wàn)村-繞二-李宅地?zé)釒А?/p>

(4)區(qū)內(nèi)地?zé)崴辈轭愋蜑閷訝顭醿?chǔ)和帶狀熱儲(chǔ)相結(jié)合，屬Ⅱ-3型。

(5)經(jīng)分析，研究區(qū)具備了“儲(chǔ)、蓋、通、源”地?zé)岬刭|(zhì)條件，區(qū)內(nèi)具備較好的地?zé)崴傻V條件，建議在研究區(qū)的東側(cè)(避開(kāi)埋深淺的巖漿巖區(qū))進(jìn)行地?zé)崴辈殂@探驗(yàn)證。