浙江省東陽市橫店鎮(zhèn)忠信堂溫泉地熱地質(zhì)條件分析與驗證

魯彥宏 周新潮 馮益潘

摘? 要：通過對浙江省橫店鎮(zhèn)忠信堂地熱區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)地質(zhì)等資料的分析，并結(jié)合地熱地質(zhì)調(diào)查、鉆探及物探等勘查工作，基本查明忠信堂地熱地質(zhì)特征、熱儲結(jié)構(gòu)與空間分布，證實忠信堂地下熱水的分布受斷裂構(gòu)造控制，且與螢石礦帶的成因聯(lián)系，熱水由大氣降水沿導水、儲水的構(gòu)造系統(tǒng)深循環(huán)形成。

關鍵詞：忠信堂;地熱;熱儲

中圖分類號：P314? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）24-0087-03

Abstract： Based on the analysis of the geological and mineral data of Zhongxintang geothermal area in Hengdian Town， Zhejiang Province， and combined with geothermal geological survey， drilling and geophysical exploration， the geothermal geological characteristics， thermal reservoir structure and spatial distribution of Zhongxintang geothermal area are basically figured out. It is confirmed that the distribution of geothermal water in Zhongxintang is controlled by fault structure and related to the genesis of fluorite ore belt， and hot water is formed by deep circulation of atmospheric precipitation along the structural system of water diversion and storage.

Keywords： Zhongxintang; geothermal; thermal storage

前言

浙江省內(nèi)地熱流體多處在地下礦井中發(fā)現(xiàn)，且與螢石礦的開采關系密切，尤其是在浙中地區(qū)，如武義、遂昌、仙居溫泉等，地熱流體與螢石礦相關，螢石成礦與火山后期地熱水作用有關，說明了螢石成礦環(huán)境與引張構(gòu)造環(huán)境密切相關。忠信堂螢石礦控礦構(gòu)造下切深度較大，與深部溝通良好，具有一定的導熱條件。

1 地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

東陽市橫店鎮(zhèn)忠信堂位于麗水-余姚大斷裂北西側(cè)，永康-南馬斷陷盆地之北東，屬本省二級構(gòu)造單元——浙東南臺隆的溪口-陳蔡隆起（IV級構(gòu)造）。構(gòu)造體系屬東陽-唐先，與壺鎮(zhèn)-回山北北東向構(gòu)造帶之過渡部位，屬佛堂-嶺口東西向構(gòu)造帶的南緣。

壺鎮(zhèn)-回山構(gòu)造帶為晚侏羅系火山噴發(fā)帶，其北西為白堊系斷陷盆地。區(qū)內(nèi)出露地層為侏羅系上統(tǒng)高塢組、白堊系下統(tǒng)朝川組泥及第四系地層組成。

區(qū)域巖漿巖往往是與火山噴發(fā)、噴溢作用有密切關系的超淺成侵入巖或火山噴溢中的通道相次火山巖。其巖性復雜，有中基性的安山玄武玢巖、中性的安山玢巖、酸性的流紋巖、流紋斑巖、霏細斑巖等。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.2.1 地層

區(qū)內(nèi)地層出露，主要為侏羅系上統(tǒng)西山頭組第一段（J3x）、白堊系下統(tǒng)朝川組（K1c）和第四系。

侏羅系上統(tǒng)西山頭組第一段（J3x）流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r：灰白-淺灰色，玻屑凝灰?guī)r結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。碎屑成分主要為玻屑，次為晶屑、少量巖屑。

白堊系下統(tǒng)朝川組（K1c）分布于礦區(qū)北部，上部以泥巖、粉砂巖為主夾砂礫巖;下部以含礫砂巖、砂礫巖為主夾泥巖。

1.2.2 構(gòu)造

勘查區(qū)位于白馬中生代沉積盆地東南側(cè)，侏羅紀火山巖隆起區(qū)內(nèi)。區(qū)內(nèi)斷裂主要有四條，分別由北東向的F1、F2，北西向的F3、F4。

F1斷裂是早白堊系斷陷盆地邊緣斷裂。位于礦區(qū)北西部，已被早白堊系次安玄玢巖和次安山玢巖侵位，走向北東，傾向北西320～330°，傾角54～58°，由于一系列近平行的節(jié)理組成，斷裂帶寬15m左右，上盤節(jié)理發(fā)育明顯，白堊紀層較破碎，下盤較完整。

F2探礦構(gòu)造帶位于礦區(qū)中部，走向北東50°左右，長1700米左右，傾向以南東為主，局部傾向北西，傾向70～85°，呈帚狀分布，沿構(gòu)造帶發(fā)育多組節(jié)理裂隙，溶蝕裂隙中孔洞發(fā)育，為低溫熱水提供良好的儲存條件。F2構(gòu)造具二次以上活動。早期斷面較平整，沿走向和傾向均呈舒緩波狀，顯示了右行壓扭的構(gòu)造特征。晚期構(gòu)造再次活動形成構(gòu)造角礫巖，表現(xiàn)為張扭性構(gòu)造特征。

F3斷裂：位于礦區(qū)南西側(cè)，走向北西310～320°。該斷裂形成較晚，切穿北東向F2構(gòu)造，斷面被第四系覆蓋，但根據(jù)兩側(cè)地質(zhì)界線和礦體形態(tài)分析，推測斷面傾向北東，屬張性斷裂。

F4斷裂：位于礦區(qū)中部，走向315°。斷裂規(guī)模小，為成礦后斷裂，但對礦體破壞及影響較小。

2 地熱地質(zhì)條件

2.1 熱源

2.1.1 地熱異常

忠信堂螢石礦區(qū)在主豎井水倉測得混合水水溫為21.5～28°，測得正常排水量180～200m3/d，水溫有變化主要有兩個原因：一是北東向采礦區(qū)域，因為水倉水是上部巖脈和開采穿透巖脈的裂隙水（包括常溫水和地熱溫水）混合后向下滲流，匯集進水倉，受氣候、開采、抽水疏干時間長短等因素影響有關。二是西南側(cè)，屬必采礦區(qū)，且地勢低洼，地表水較豐富，又距主豎井較近，因此主豎井在排水疏干中，西南側(cè)的地表水、地下水通過裂隙向主豎井滲流排泄。

熱水涌出點位于F2斷層中的螢石礦體頂板一側(cè)，溶洞或巖體破碎帶是溫水的通道，或者說，在地下溫水循環(huán)深度內(nèi)，F(xiàn)1、F2有合并或交叉現(xiàn)象，區(qū)內(nèi)地熱水系受斷裂構(gòu)造控制的帶狀熱儲類型。

2.1.2 熱源條件

（1）地熱系統(tǒng)類型

勘查區(qū)地下溫水是通過斷層破碎帶、節(jié)理裂隙、溶洞、溶縫等導水通道向深部徑流，被深部熱異常熱源加熱并儲存于構(gòu)造帶裂隙系統(tǒng)中的地熱流體資源。在人類工程活動，如開采條件下，將引起淺部常溫水向深部滲流造成原始水溫、水位、水質(zhì)等動態(tài)變化。

（2）熱源形成條件

勘查區(qū)有安山玢巖，說明螢石礦成礦之后，一帶仍有巖漿活動?？辈閰^(qū)巷道、礦區(qū)排水鉆孔中均見有安山玢巖，且螢石礦體被巖脈錯動斷開，螢石礦控礦構(gòu)造下切深度較大，與深部溝通良好，進一步證實了地熱異常區(qū)螢石成礦期后巖漿活動的存在。

從上分析可知，勘查區(qū)地熱流體熱源與控礦斷裂有關，通道沿斷裂由深部熱流向上傳導，使儲存于淺部裂隙水加熱形成地熱流體后循環(huán)到地表以溫泉或人工開采形式排泄。其熱源主要來源于深部的大地熱流，大氣降水沿斷裂帶深循環(huán)向深部運移并加溫，形成熱源。

2.2 熱儲

螢石礦及其礦化帶，由于地下水中氟（F）含量較高，易形成溶洞、溶縫及晶洞。螢石礦礦體均沿斷層充填，礦體形態(tài)產(chǎn)狀受控礦斷層的性質(zhì)產(chǎn)狀控制?？氐V斷層有多次活動跡象，特別是成礦后期的再次活動，引起螢石礦體擠壓破碎，斷層旁側(cè)火山巖節(jié)理裂隙發(fā)育。斷層的擠壓破碎、巖體節(jié)理裂隙存在，為地下水循環(huán)創(chuàng)造了良好的流動空間。地下水循環(huán)流動，溶蝕礦體和圍巖，形成了溶洞和溶縫。從礦坑中、鉆孔中均可見到螢石礦化體中、石英脈中小溶洞、溶縫。這些小溶洞、溶縫不僅是地下水良好的通道，也是地下水的儲存空間。

依據(jù)忠信堂螢石礦F2斷層特征及螢石礦成礦規(guī)律，勘查區(qū)存在一個北東走向，向北延伸的帶狀熱儲體，地熱資源主要賦存在忠信堂螢石礦F2斷裂破碎帶其圍巖裂隙中，屬構(gòu)造裂隙型帶狀熱儲，與螢石礦脈相伴生。

2.3 蓋層

勘查區(qū)地層圍巖為流紋質(zhì)含角礫晶玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r，在鉆孔中見有淺綠色、淺色砂巖、粗砂巖，紅色、紫紅色厚層狀粉砂巖，局部夾泥巖層。凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖，下部常見凝灰質(zhì)含礫砂巖、砂礫巖。礦區(qū)地層透水性弱，均為隔水層，熱導率、熱擴散率較低。構(gòu)造帶上部經(jīng)后期充填膠結(jié)，構(gòu)成自封閉條件形成的熱儲具有隔熱隔水結(jié)構(gòu)。

2.4 通道

勘查區(qū)地層受后期區(qū)域性構(gòu)造活動影響，巖層中形成斷層，并出現(xiàn)相應的次級構(gòu)造。螢石成礦以后，斷層的再次活動，伴隨安山玢巖侵入，引起螢石礦體擠壓破碎，斷層旁側(cè)巖層產(chǎn)生大量的節(jié)理裂隙。斷層的擠壓破碎、巖體節(jié)理裂隙存在，為地下水循環(huán)創(chuàng)造了良好的流動空間。

2.5 熱儲概念模型

通過對熱源、熱儲、蓋層、通道的分析，勘查區(qū)為對流型地熱系統(tǒng)，對流通道、地熱流體儲存空間為控礦斷層破碎帶，特別是螢石礦體溶蝕帶?？辈閰^(qū)地層受后期區(qū)域性構(gòu)造活動影響，巖層中形成斷層，并出現(xiàn)相應的次級構(gòu)造。螢石成礦以后，斷層的再次活動，伴隨安山玢巖侵入，引起螢石礦體擠壓破碎，斷層旁側(cè)巖層產(chǎn)生大量的節(jié)理裂隙。斷層的擠壓破碎、巖體節(jié)理裂隙存在，為地下水循環(huán)創(chuàng)造了良好的流動空間。地下水循環(huán)流動，溶蝕礦體和圍巖，出現(xiàn)了溶洞和溶縫。斷層破碎空間、礦體溶蝕空間構(gòu)成了熱儲。

橫店忠信堂位于低山丘陵區(qū)，地勢較低，其補給區(qū)在礦區(qū)北東側(cè)地勢高的低山區(qū)，大氣降水相對高差產(chǎn)生的靜水壓力是地表水深循環(huán)徑流的動力條件。大氣降水沿周邊斷裂下滲至深部熱儲，在深循環(huán)過程中，在正常的區(qū)域地溫梯度條件下吸取圍巖傳導熱而增溫，并與周圍的圍巖發(fā)生溶濾作用。在自然狀態(tài)下，熱水被蓋層封存于深部熱儲層或斷裂構(gòu)造中，當鉆探揭露或采礦巷到穿透時，因提供了有利通道（井、孔）而造成深部地下熱水壓力平衡破壞而涌出或抽取出地表（詳見圖2）。

3 物探

物探工作主要依據(jù)該區(qū)已有地質(zhì)資料，測線方向盡可能垂直地質(zhì)構(gòu)造線（F2斷裂帶），并滿足可控源音頻大地電磁法（CSAMT）測線要求?；静槊鞑⑼茢嗔斯ぷ鲄^(qū)內(nèi)的構(gòu)造的形態(tài)，結(jié)合地質(zhì)資料進一步驗證螢石礦區(qū)地質(zhì)資料中鉆孔在海拔標高約120m處見到螢石礦，正好對應物探勘查中F2斷層的電阻率梯級帶上，而螢石礦的形成與地下的熱液運動存在密切關系，因此推測F2斷層的深部存在與熱液運動有關的活動，深部可能存在“熱源”。

依據(jù)可控源音頻大地電磁測深測成果——斷層在不同深度切片圖、斷面的位置解譯圖可知，斷層F2和F5可能相連通，剖面線測地熱流體通道下限可能在-550～-690m、-1000～-1100m，兩條斷層的存在為地下水循環(huán)提供了“通道”。

在剖面上海拔標高-560m處和海拔標高-950m處的低阻異常區(qū)，推測富水較為有利，儲存空間理想。

根據(jù)當?shù)貙嶋H，應在當前經(jīng)濟技術許可的條件下，在保證存在有一定的地熱流體（有水）的前提下，應當盡可能地獲取最高的流體溫度（盡可能加大勘探開發(fā)深度）和最大的流量。物探建議在剖面布置鉆孔進行驗證，編號為TJZK1和TJZK2，其中TJZK1設計直孔孔深約為850m，TJZK2設計直孔孔深約為1280m，如圖3。

4 勘探與測井

依據(jù)地熱資源地質(zhì)調(diào)查及物探成果，綜合分析圈定的忠信堂礦區(qū)F2螢石礦斷裂帶南西區(qū)域作為勘探工作的靶區(qū)，設計并施工勘探孔DR1（即TJZK1）。

根據(jù)DR1測井報告結(jié)合野外巖芯特征編錄情況判定，DR1井鉆探至399.4處遇到F2斷層，鉆至650m處將F2斷層破碎帶打穿，其說明F2斷層主要分布于399.4～650m之間的地層中。從巖芯記錄看F2斷層在深部傾角有所舒緩，角度為70°以下，該斷層呈帚狀分布，裂隙呈網(wǎng)狀發(fā)育。根據(jù)鉆探進施工中斷層破碎帶的漏漿程度分析，鉆進中的399.4～401m、412～413.2為主要大量漏漿部位外，泄露量約4m3/h，后續(xù)的515～650均出現(xiàn)不同程度的膨潤土泥漿泄露，泄露量約2m3/h。確定DR1井共計12處破碎帶，其中5處推斷為出水位置。DR1井每100m地溫梯度平均為3.10℃，從表1看地溫梯度最高位于400～700m之間，與巖石、螢石熱導率有關，根據(jù)鉆探編錄DR1在400～600m均不同程度的遇到小規(guī)模螢石礦脈。

5 結(jié)論

（1）忠信堂地區(qū)地熱異常區(qū)螢石成礦期后巖漿活動的存在，熱源主要來源于深部的大地熱流。粉砂巖夾泥巖地層為弱透水層、構(gòu)造帶上部經(jīng)后期充填膠結(jié)，構(gòu)成自封閉條件形成的熱儲具有隔熱隔水結(jié)構(gòu)。斷層破碎空間、礦體溶蝕空間構(gòu)成了熱儲，同時也是良好通道?！霸?、通、蓋、儲”等地熱地質(zhì)條件完備，構(gòu)成的整個熱儲模型較為較理想。（2）通過對橫店忠信堂地熱資源的調(diào)查、物探、鉆探及抽水試驗等工作， 基本查明忠信堂地熱地質(zhì)條件和熱礦水賦存特點。忠信堂溫泉屬斷裂帶狀熱儲低溫地熱資源，經(jīng)抽水試驗，實際抽水量為360m3/d（水位降深120m），穩(wěn)定水溫27.3～28.5℃，屬重碳酸鈣納型低溫含偏硅酸氟水，并含有鍶、鋰等活性元素，可作為溫泉洗浴和理療用水等開發(fā)利用，地熱資源前景良好。

參考文獻：

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