牯牛降南部地區(qū)地熱資源調(diào)查評價分析

詹華煒

摘要：牯牛降南部位于皖南丘陵地區(qū)中部低山中山亞區(qū)項目區(qū)，距離牯牛降風景區(qū)約5km。本文在收集項目區(qū)已有地熱資源開發(fā)資料基礎上，進行項目區(qū)地熱地質(zhì)背景分析，地熱流體的補徑排條件分析，為區(qū)內(nèi)地下熱水資源的尋找打下了良好的基礎。

關鍵詞：牯牛降南部地區(qū)；地熱資源；水文地質(zhì)

前言

調(diào)查評價區(qū)位于安徽省黃山市祁門縣政府所在地285°方位25km處，交通較便利，區(qū)內(nèi)經(jīng)濟以農(nóng)業(yè)為主，其中祁門紅茶馳名中外，另外根雕產(chǎn)業(yè)亦為區(qū)內(nèi)主要的收入來源之一。礦產(chǎn)資源的開發(fā)條件較好，水、電供應能夠滿足生產(chǎn)和生活的需要。此外，隨著國內(nèi)外旅游熱的升溫，區(qū)內(nèi)旅游經(jīng)濟也得到了飛速的發(fā)展，牯牛降風景區(qū)接待人數(shù)和經(jīng)濟收入的逐年增加，在一定程度上為區(qū)內(nèi)地熱資源勘查奠定了基礎，而地熱資源的開發(fā)也將為本區(qū)經(jīng)濟發(fā)展提供新的增長點。

1.區(qū)域地質(zhì)背景

調(diào)查評價區(qū)位于江南造山帶北東端，大地構造上處于揚子板塊與華夏地塊結合部位，屬于揚子地層江南地層分區(qū)歷口構造區(qū)。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構造復雜，巖漿活動較為強烈，特別是經(jīng)歷了多期次的構造運動后，形成了比較復雜的褶皺、斷裂等地質(zhì)構造形跡。

2.調(diào)查評價區(qū)地熱地質(zhì)條件

2.1地層

調(diào)查評價區(qū)位于元古代江南造山帶北東端，屬揚子地層區(qū)江南地層分區(qū)歷口淺變質(zhì)巖區(qū)，主要出露元古界環(huán)沙—牛屋組、青白口系鄧家組和少量第四系。

下部基底地層主要分布于調(diào)查評價區(qū)北西部，以灰綠色細砂巖、粉砂巖、板巖為特征，鮑瑪序列等濁流沉積構造發(fā)育。上部基底地層鄧家組（Qbd）僅在調(diào)查區(qū)北部邊緣有少量出露，主要為鄧家組下段（Qbd1），巖性主要為米色厚層狀石英（細）砂巖，局部地段夾有青灰綠色絹云綠泥石化細砂巖。

第四紀沉積（Q4）主要分布在河流漫灘，分布有卵石、圓礫、砂層及粉土層，大多具二元結構，厚度3m～8m。

2.2構造

2.2.1褶皺構造

調(diào)查評價區(qū)內(nèi)褶皺構造發(fā)育，主要發(fā)育有北西向和近東西向兩組。以箬坑斷裂為界，北部構造線方向以北西向為主，南部以東西向為主。受褶皺構造影響，區(qū)內(nèi)地層出露寬度巨大，巖性多次重復，產(chǎn)狀變化較大。北部地層產(chǎn)狀多西傾或南西傾，南部產(chǎn)狀總體南傾，局部北傾，傾角變化較大，一般>40°。

2.2.2斷裂構造

調(diào)查評價區(qū)內(nèi)斷裂構造較發(fā)育，根據(jù)走向可分為北東向、北西向、近東西向三組，其中北東向和北西向為早期斷裂，往往被晚期近東西向斷層沖斷錯位。

2.3巖漿巖

調(diào)查評價區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，僅有花崗斑巖、石英斑巖、閃長玢巖呈巖脈、小巖株產(chǎn)出。根據(jù)1∶5萬航磁數(shù)據(jù)處理與解釋的最新成果，通過對調(diào)查評價區(qū)北東側的馬山異常進行上延處理和垂向二次導數(shù)運算后發(fā)現(xiàn)，馬山異常上延3km后仍然清晰可見，磁性體延伸很大，且繼續(xù)向南西延伸至調(diào)查評價區(qū)北部，推測其深部存在中酸性隱伏巖體，從區(qū)域地質(zhì)背景看，應為城安—大歷山巖體的一部分。深部隱伏巖體的存在，為區(qū)內(nèi)地熱形成提供了有利的條件。

2.4地下水類型和補徑排條件

2.4.1地下水類型

根據(jù)調(diào)查評價區(qū)地下水的賦存條件、含水介質(zhì)和水力特征，區(qū)內(nèi)地下水類型主要為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水兩大類型，基巖裂隙水又可分為變質(zhì)巖類裂隙水、碎裂巖類裂隙水和斷裂帶脈狀水三個亞類。

2.4.2地下水補徑排條件

松散巖類孔隙水與地表水直接產(chǎn)生水力聯(lián)系，主要由上游地表水入滲補給和大氣降水補給，在洪水期沿岸沖積層也可得到暫時性的洪水補給，山前基巖裂隙水對孔隙水也有一定量的側向補給?？紫端畯搅鞣较蚺c地表水體運移方向一致，主要以淺層地下徑流的形式向河流和溝谷排泄，交替迅速；在地下水埋藏較淺時，季節(jié)性蒸發(fā)也是其排泄方式之一?？紫端芗竟?jié)變化影響明顯，豐水期水位高、泉流量大，枯水期水位低、泉流量小甚至斷流。

碎屑巖類裂隙水和變質(zhì)巖類裂隙水主要受大氣降水補給，分布區(qū)即為降水入滲補給區(qū)。地下水總體由北向南徑流，嚴格受地形條件控制，其水力坡度與所處的地形坡度和坡向基本一致，同時也受到裂隙的發(fā)育程度、充填情況及相互連通性的影響，流程短而分散。一部分在坡麓補充松散層孔隙水以泉、裂隙滲水等方式排泄，一部分側向徑流排泄進入溝谷和河流。地下水位的升降具有滯后反應，旱季、枯水季泉流量有逐步減少的趨勢。

斷裂帶脈狀水主要受上游大氣降水垂直入滲補給，同時在徑流過程中也接受兩側一般構造裂隙水的側向補給。其徑流嚴格受構造控制，方向與構造線走向一致，區(qū)內(nèi)F1斷裂徑流方向自北東向南西，F(xiàn)2斷裂自北西向南東徑流，徑流相對集中、流程相對較長。斷裂帶脈狀水的循環(huán)深度主要受補給區(qū)與排泄區(qū)水頭差所制約，F(xiàn)1斷裂上下游高差相對較小，循環(huán)深度較淺；而F2斷裂補給區(qū)與排泄區(qū)高差大，循環(huán)深度大，形成地下熱水的條件較好。

3.調(diào)查成果

3.1調(diào)查成果

本次工作在調(diào)查評價區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了三處地熱（水溫）異常點，其特征各有不同，現(xiàn)分述如下。

3.1.1胡乞坑水溫異常點

該異常點位于調(diào)查區(qū)南部胡乞坑一帶，在其北東側河流中相距約100m發(fā)現(xiàn)有兩處水溫異常泉點，分別為泉21和泉22。兩處泉點出露標高均在116m左右，水文、地質(zhì)特征不盡一致，具體如下：

3.1.1.1泉21：該泉點位于河床中間基巖出露處，巖性為牛屋組下段粉砂巖、泥巖，巖層產(chǎn)狀：336°∠78°，順層節(jié)理裂隙發(fā)育，間隔10cm左右，其中多為砂泥質(zhì)充填。地下熱水主要自一張性裂隙中冒出，張開度約5cm左右，大致西傾，傾角較緩。經(jīng)測量，2017年11月27日水溫為20.4℃，2018年1月1日水溫降至18.7℃，流量難以測量。后由于河流水位上升，地熱露頭被河流淹沒，無法繼續(xù)觀測。

3.1.1.2泉22：該泉點位于河流右岸河堤處，泉水自風化基巖裂隙中流出，上部為第四系卵石、砂土層，基巖巖性、產(chǎn)狀與泉21基本相同。經(jīng)測量，2017年11月27日水溫為20.3℃，流量0.17L/s。后在此建立動態(tài)監(jiān)測點，泉點的水溫、流量變化特征如圖1所示。從中可以看出，泉點水溫受季節(jié)變化影響明顯，至3月份降至最低，后又逐漸升高，具有一定的滯后性，且在2月15日至4月18日期間均低于常溫帶溫度（16℃）；泉水流量亦隨季節(jié)波動，但變化相對較小，在0.14L/s～0.3L/s之間。

綜合分析認為，泉22最低溫度已低于常溫帶溫度，水質(zhì)分析結果與地表水差異不大，流量亦隨季節(jié)變化，但并未出現(xiàn)斷流，其類型屬于變溫帶潛水。泉21由于河流水位上漲無法持續(xù)觀測，異常原因尚不明確，其水質(zhì)類型與地表水接近，應為河水混合所致。

3.1.2黃泥坑水溫異常點

該異常點位于調(diào)查區(qū)中西部黃泥坑村中，一居民家中水井（井14）存在地熱異常。調(diào)查結果顯示，12月10日井中水溫19.3℃，該村其他水井同期水溫多在16℃左右；井深約6m，水位埋深4m，井底已至基巖，井身為石砌。該點周邊大多為第四系農(nóng)田，從地質(zhì)背景看，井底基巖巖性為牛屋組下段（細）砂巖，且箬坑斷裂從此經(jīng)過。后對該點進行簡易抽水試驗，水位降深1.42m時流量為0.02L/s。

綜合分析認為，井14中水溫異常是由于人類活動的影響所致，因而導致了水中Cl-離子、溶解性總固體和可溶性SiO2的升高，且其涌水量很小，開發(fā)利用價值不大。

3.1.3雙峰尖地熱異常點

異常點位于調(diào)查區(qū)北部邊緣雙峰尖一帶，沿南北向山脊發(fā)育一系列熱氣洞，延伸長度約200m，標高720m左右，洞口面積不大，多在30cm×30cm左右，可探深度>3m，洞口常堆積大塊石。點處出露的巖性主要為牛屋組上段（巖屑）砂巖，產(chǎn)狀：12°∠49°，節(jié)理裂隙發(fā)育；調(diào)查日（11月25日）洞口潮濕，可見凝結的水珠，周圍青苔等植物生長旺盛，洞外氣溫12.5℃，洞內(nèi)氣溫19.0℃。另外，在異常點東側沖溝內(nèi)發(fā)育有厚約50m的含礫粗砂巖夾層，孔隙度較大，為一相對含水層，巖層產(chǎn)狀：285°∠50°。

由于工作量限制，雙峰尖地熱異常的形成原因不清，但熱氣洞的發(fā)現(xiàn)為后期地熱勘查提供了線索。綜合野外調(diào)查和物探工作成果，推測其形成機制為：大氣降水通過地表徑流匯入雙峰尖北東側沖溝，并沿含礫粗砂巖層向深部運移進行深循環(huán)增溫，形成地下熱水；同時，受張性構造作用的影響，沿F4斷裂形成了良好的上升通道，地下熱水以熱氣的形式沿F4斷裂向上運移，在地表形成一系列的熱氣洞。

3.2熱儲條件分析

3.2.1地質(zhì)構造條件分析

調(diào)查評價區(qū)內(nèi)分布的地層主要為元古界牛屋組和環(huán)砂組淺變質(zhì)巖，孔隙度小，不具備層狀熱儲條件；但區(qū)內(nèi)發(fā)育有多期次的斷裂構造，帶內(nèi)巖石破碎、裂隙發(fā)育，泉點分布較多，地下水活動頻繁，存在帶狀熱儲的可能性較大。區(qū)內(nèi)主要控水、控熱斷裂F2深度大于1.3km，地下水可以通過深循環(huán)自然增溫形成地熱流體；此外，北部高山區(qū)深部可能存在隱伏巖體，亦為區(qū)內(nèi)地下熱水的熱源之一。

通過野外調(diào)查和綜合研究，調(diào)查評價區(qū)內(nèi)胡乞坑水溫異常點泉21形成地下熱水的可能性較大。其形成機制推測為：補給區(qū)位于北部仙寓山—牯牛降高山區(qū)，大氣降水通過上部的空隙、裂隙進入地下，并沿深大斷裂進入地下深部進行深循環(huán)。調(diào)查評價區(qū)北西側仙寓山斷裂（F2）為一儲熱儲水斷裂，地下水在進行深循環(huán)的過程中升溫，并沿F2斷裂向南東運移，至調(diào)查區(qū)港上一帶匯入充水性質(zhì)的箬坑深大斷裂（F1）后，繼續(xù)沿F2斷裂向南東運移，至胡乞坑一帶遇阻水性質(zhì)的胡乞坑斷裂（F6），地下熱水向上運移，至淺部沿張性裂隙運移至胡乞坑北東河流中出露地表成泉。

3.2.2地溫梯度

由于本次工作未設計鉆探工作，區(qū)內(nèi)具體地溫梯度不清。根據(jù)地質(zhì)礦產(chǎn)部1986年完成的《揚子地區(qū)構造航磁結果報告》，祁門一帶的地溫梯度在2.0℃/100m左右，見圖2。

因此，可以認為調(diào)查評價區(qū)地溫梯度為2.0℃/100m。

3.2.3地下熱水溫度估算

胡乞坑水溫異常點泉21水溫20.4℃，地溫梯度2.0℃/100m，常溫帶深度20m，循環(huán)深度按1300m計，估算地下熱水溫度為46.0℃。

4.結論

牯牛降南部地區(qū)地熱資源通過野外調(diào)查，雖在區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了三處地熱（水溫）異常點，但由于工作量等條件限制，異常原因尚不完全明確，經(jīng)綜合研究后認為就目前的勘查程度而言其開發(fā)利用的價值不大。調(diào)查評價區(qū)內(nèi)斷裂構造發(fā)育，形成帶狀熱儲的條件較好。通過調(diào)查分析后認為，區(qū)內(nèi)北西向仙寓山斷裂（F2）可能為儲水、儲熱斷裂，箬坑斷裂（F1）為導水斷裂，近東西向胡乞坑斷裂（F6）為阻水斷裂，對下一步地熱勘查工作具有一定的指導意義。

參考文獻：

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