皖江經(jīng)濟(jì)帶地?zé)豳Y源成因及其分布規(guī)律研究

魏永霞，程宏超，杜雨彤，湯皓

（安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，安徽合肥 230001）

0 引言

皖江經(jīng)濟(jì)帶位于安徽省中部，淮河以南、長江兩岸，是長江經(jīng)濟(jì)帶上承東啟西的重要節(jié)點，是安徽省今后發(fā)展的重要地帶，其秉承的“綠色”發(fā)展理念被國家“十三五”規(guī)劃首次納入到基本國策中，而清潔能源——地?zé)崮苜Y源的開發(fā)利用將對推進(jìn)城市向綠色生態(tài)轉(zhuǎn)型的過程中起到重要作用。傳統(tǒng)的找熱模式“就熱找熱”現(xiàn)已無法滿足城市發(fā)展的需求，尋求新的找熱方向已迫在眉睫。本文通過研究分析皖江經(jīng)濟(jì)帶地?zé)豳Y源成因及其分布規(guī)律以探求新的找熱方向，為今后找熱工作提供參考。

1 地?zé)豳Y源概況

目前，皖江經(jīng)濟(jì)帶地?zé)崽铮c）共有28 處，擁有地?zé)峋厝c總計163 處，其中地?zé)峋?28 眼，溫泉點31 處，礦熱井4 處，分布在全域21 個縣（市、區(qū)），主要集中在廬江縣湯池鎮(zhèn)、舒城縣西湯池與山七鎮(zhèn)、巢湖市半湯街道、含山縣昭關(guān)鎮(zhèn)、和縣香泉鎮(zhèn)、岳西縣溫泉鎮(zhèn)與溪沸村等地。地?zé)岙惓｜c18 處（溫度大于20℃），主要分布在老嘉山斷裂帶和滁河斷裂帶上。皖江經(jīng)濟(jì)帶地?zé)豳Y源分布見圖1。

圖1 皖江經(jīng)濟(jì)帶地?zé)豳Y源分布圖Figure 1.Distribution of geothermal resources in the Wanji?ang Economic Zone

2 地層及斷裂構(gòu)造

地層是地?zé)豳Y源的主要賦存場所，皖江經(jīng)濟(jì)帶地層發(fā)育齊全，自太古代至新生代地層均有分布。區(qū)內(nèi)由北向南地層特征：華北地層區(qū)位于六安-肥西以北、嘉山-廬江以西，晚太古代及早元古代地層主要為變質(zhì)巖系，晚元古代與早古生代地層主要為海相碳酸鹽巖，晚古生代地層為陸源碎屑巖，中生代地層主要是陸源及火山碎屑巖，新生代古近紀(jì)地層為盆地相的碎屑巖，第四紀(jì)亞黏土、亞砂土、粉土層分布廣泛；秦嶺-大別山地層區(qū)分布于金寨—肥西一線以南、嘉山-宿松郯廬斷裂一線以西，晚太古代、早元古代地層為變質(zhì)巖系，震旦紀(jì)—寒武紀(jì)地層為碳酸鹽巖，侏羅紀(jì)中早世、白堊紀(jì)、新近紀(jì)、古近紀(jì)地層為火山碎屑巖、碎屑巖，山前、山間及河谷兩側(cè)大部分地區(qū)為第四紀(jì)亞黏土、含礫黏土層覆蓋；揚子地層區(qū)分布于嘉山—宿松一線以南，區(qū)內(nèi)缺失晚太古代和早元古代地層，其余地層均有發(fā)育，中元古代的淺變質(zhì)巖系、青白口紀(jì)的變質(zhì)巖系、震旦紀(jì)—三疊紀(jì)的碎屑巖、碳酸鹽巖，侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)的碎屑巖、火山碎屑巖系，新近紀(jì)、古近紀(jì)的碎屑巖，山前及山間大部分為第四紀(jì)亞砂土、亞黏土層覆蓋，沿江平原區(qū)廣泛分布晚更新世和全新世地層。

據(jù)調(diào)查資料顯示，區(qū)內(nèi)地?zé)犸@示區(qū)（點）多出露于元古代—中生代地層中，在沉積巖中主要賦存于灰?guī)r、白云巖、砂巖中，在巖漿巖中多賦存于花崗巖、閃長巖、安山巖、玄武巖中，在變質(zhì)巖中多賦存于片麻巖中。

斷裂構(gòu)造是深部熱源向上部運移的主要通道。區(qū)內(nèi)發(fā)育的北東、北北東、北西、近東西向深大斷裂不僅對斷（坳）陷盆地、隆起帶的空間展布有控制作用，對地震、火山活動、巖漿巖分布等產(chǎn)生直接或間接影響，而且是溝通深部熱源的主要通道，區(qū)內(nèi)分布的地?zé)犸@示區(qū)（點）亦與之關(guān)系密切（圖2）。

圖2 皖江經(jīng)濟(jì)帶巖漿巖、火山、地震及構(gòu)造分布示意圖Figure 2.Distribution of magmatic rocks,volcanoes,earth?quakes and structures in the Wanjiang Economic Zone

將地?zé)釤岙惓ｏ@示與區(qū)內(nèi)地震、火山分布進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn)，火山口及其周邊調(diào)查的泉點、水井水溫一般在16℃左右，溫度相對較低；地震尤其是大型地震周邊無地?zé)岙惓３霈F(xiàn)。由此亦可以看出，區(qū)內(nèi)地?zé)岙惓ｏ@示與火山、地震關(guān)系不密切。

3 地?zé)豳Y源賦存特征分析

皖江經(jīng)濟(jì)帶地?zé)豳Y源成因與基底埋深、深大斷裂帶分布及斷（坳）陷盆地以及隆起帶有關(guān)，與火山、地震、巖漿活動關(guān)系不大，因而按成因劃分為斷（坳）陷盆地型與隆起山地型兩類。

3.1 斷（坳）陷盆地型

該類型地?zé)峒s占全區(qū)28.1%，主要特征：①地?zé)犸@示點主要為人工揭露；②熱儲層上部多為巨厚層的弱透水隔熱保溫層，而熱儲則處于圈閉式的空間系統(tǒng)內(nèi)，熱傳遞模式主要為熱傳導(dǎo)型；③地?zé)崃黧w溫度變化較大，盆地內(nèi)部溫度一般在25～35℃之間，主要分布在北北東向深大斷裂的次級斷裂與北西向斷裂的交匯處，盆地邊緣隆起區(qū)溫度相對較高，在40～63℃之間，受控斷裂為北西向深大斷裂；④因熱儲層主要為層控型，熱異常區(qū)面積較大，一般為幾平方千米；⑤地溫梯度一般接近正常梯度；⑥熱儲主要賦存于古近紀(jì)—侏羅紀(jì)紅層中，部分揭露三疊紀(jì)—寒武紀(jì)灰?guī)r地層，流量變化較大，幾十至上千方不等；⑦地?zé)崽镅a給源多來自大氣降水，沿盆地邊緣側(cè)向徑流補給，補給路徑相對較長，水流交替緩慢，水化學(xué)類型以重碳酸型水為主，水中富含氟、偏硅酸、鍶等組分。

3.2 隆起山地型

該類型地?zé)峋尤蛑鲗?dǎo)地位，約占71.9%，主要特征：①熱顯示點多為自然出露，后在出露點附近進(jìn)行人工鉆井揭露；②熱儲均以帶狀形式分布，熱異常區(qū)面積較小，一般不足1km；③地溫梯度多高于正常梯度值；④地?zé)崃黧w溫度多在30～66℃之間，熱儲多賦存于開放型或半開放型的斷裂破碎帶中，圍巖主要為變質(zhì)巖和巖漿巖；⑤涌水量受斷裂破碎程度及其圍巖的裂隙或溶洞大小影響，變化較大，岳西隆起山區(qū)內(nèi)流量多在500～3500m/d，巢湖-香泉隆起山區(qū)內(nèi)流量相對較小，多在0.86～600m/d 之間，個別巖溶發(fā)育地區(qū)達(dá)到2000m/d以上；⑥地?zé)崽铮c）補給源主要來自大氣降水，沿斷裂破碎帶、圍巖裂隙或溶隙等入滲后側(cè)向徑流補給，補給路徑相對較短，水流交替頻繁，水化學(xué)類型以硫酸型水為主，水中富含氟、偏硅酸、鍶、鋰、氡等組分。

4 地?zé)豳Y源分布規(guī)律研究

深部熱源向上傳遞不僅受地殼厚度影響，還與深大斷裂帶、斷（坳）陷盆地與隆起及褶皺有關(guān)。因此，在尋找地?zé)豳Y源分布規(guī)律時應(yīng)綜合考慮這些因素。

4.1 地?zé)岱植寂c地殼厚度的關(guān)系

莫霍面是一個溫度-壓力界面，是地殼與地幔間的分界面，它大體指示了地殼厚度分布，亦反映殼幔交界處的地溫場，莫霍面的深淺在一定程度上反映了地表溫度變化。因此，研究已知地?zé)犸@示區(qū)（點）所處位置的莫霍面埋深對今后找熱具有一定的指導(dǎo)意義。

皖江經(jīng)濟(jì)帶地殼厚度略高于正常地殼厚度，一般在33km 左右，皖南（皖南幔坳區(qū)）和大別山地區(qū)（皖西幔坳區(qū)）為區(qū)內(nèi)莫霍面最凹處，深度在34km 左右，郯廬深大斷裂以東宿松—馬鞍山—天長一帶是地殼最薄地區(qū)，深度在32～33.2km（圖3）。

圖3 皖江經(jīng)濟(jì)帶地?zé)岱植寂c地殼厚度的關(guān)系Figure 3.Relationship between geothermal distribution and crustal thickness in the Wanjiang Economic Zone

合肥—鳳陽幔坡區(qū)莫霍面埋深在32.3～32.9km之間，莫霍面埋深相對較淺，但是由于區(qū)內(nèi)沉積了巨厚層的中新生代沉積物，故地?zé)犸@示并不突出，如定遠(yuǎn)泉塢山地?zé)崤c鳳陽紅心鎮(zhèn)地?zé)峋挥谂璧貎?nèi)部基底隆起邊緣地帶，合肥大蜀山地?zé)?、濱湖地?zé)?、肥東地?zé)釀t位于盆地內(nèi)部微隆起區(qū)。該區(qū)內(nèi)熱儲溫度41.3～68.3℃，地?zé)崃黧w溫度25.5～32.1℃。

皖中幔隆區(qū)是區(qū)內(nèi)地?zé)嶂饕械貛?，廬江泉水口與石關(guān)鄉(xiāng)地?zé)?、巢湖半湯地?zé)?、含山昭關(guān)地?zé)?、含山陶廠地?zé)帷⒑涂h香泉地?zé)岬染植荚谠撀∑饏^(qū)內(nèi)，另外，該區(qū)內(nèi)地表溫度異常，泉與機(jī)民井點亦較其他地區(qū)密集。該區(qū)內(nèi)上覆地層主要為新生代地層，厚度變化較大，有幾米至上千米均有分布，熱儲溫度48.4～102.8℃，地?zé)崃黧w溫度25.5～53.6℃。

皖西幔坳區(qū)（北淮陽幔坡帶和大別山幔坳）莫霍面埋深在33～34.2km 之間，北淮陽幔坡帶地?zé)岱植贾饕性?3.0～33.4km 之間，如廬江湯池鎮(zhèn)、舒城西湯池、舒城山七鎮(zhèn)等地?zé)幔責(zé)犸@示呈東西向展布；大別山幔坳區(qū)地?zé)岱植贾饕性?3.7～33.9km 之間，如岳西溫泉鎮(zhèn)、岳西溪沸、太湖溫泉鄉(xiāng)等地?zé)?，地?zé)犸@示呈南北向展布。該區(qū)內(nèi)基底巖系直接出露，熱儲溫度55.8～119.9℃，地?zé)崃黧w溫度32.5～63℃。

皖南幔坳區(qū)莫霍面埋深在33.3～33.7km 之間，區(qū)內(nèi)地?zé)嶂饕袞|至香隅地?zé)?、青陽江村地?zé)帷㈧旱馒P形山礦熱、績溪瀛洲鎮(zhèn)地?zé)岬?。該區(qū)內(nèi)基底巖系大部分出露，熱儲溫度55.5～106.1℃，地?zé)崃黧w溫度27.2～44.7℃。

總體來講，莫霍面埋深較淺、上覆蓋層厚度較薄的地區(qū)，熱異常顯著，是今后找熱的主要方向。

4.2 地?zé)岱植寂c斷（坳）陷、隆起的關(guān)系

將區(qū)內(nèi)地?zé)岙惓｜c投到區(qū)域斷（坳）陷、隆起分布圖上（圖4）分析發(fā)現(xiàn)，地?zé)岙惓｜c在沉積斷（坳）陷盆地內(nèi)主要分布在盆地內(nèi)部或邊緣的隆起地帶，如鳳陽紅心鎮(zhèn)溫泉、定遠(yuǎn)泉塢山地?zé)峋?、合肥蜀山地?zé)峋I湖地?zé)峋?、肥東地?zé)峋鹊責(zé)狳c均位于盆地內(nèi)部的微隆起區(qū)邊緣，廬江東湯池位于盆地邊緣的隆起地帶（舒城隆起），宣城鳳凰山礦熱井位于盆地內(nèi)部的微隆起區(qū)邊緣；地?zé)岙惓｜c在隆起山地內(nèi)主要分布在隆起山地的邊緣地帶，如巢湖半湯地?zé)?、含山昭關(guān)地?zé)?、含山陶廠地?zé)?、和縣香泉地?zé)峋植荚诔埠?和縣隆起山地的兩側(cè)邊緣地帶，舒城西湯池與山七地?zé)嵛挥诖髣e山隆起的北部邊緣，蕪湖地?zé)帷~陵地?zé)?、青陽地?zé)?、東至香隅地?zé)嵛挥诮下∑鹕降氐谋辈窟吘壍貛?。綜合分析來看，斷（坳）陷盆地與隆起山地邊緣地帶，由于陸塊的升降使巖層破碎，斷裂構(gòu)造發(fā)育，深部地?zé)嵋籽貥?gòu)造發(fā)育部位上涌而儲存于上部含水層中，因此，這些地帶亦是今后找熱的主要方向。

圖4 皖江經(jīng)濟(jì)帶地?zé)岱植寂c斷陷、隆起的關(guān)系Figure 4.Relationship between geothermal distribution and fault depression,uplift in the Wanjiang Economic Zone

4.3 地?zé)岱植寂c褶皺的關(guān)系

皖江經(jīng)濟(jì)帶巢湖-和縣隆起山地、張八嶺隆起山地以及江南臺隆區(qū)內(nèi)褶皺較為發(fā)育，褶皺的展布方向多呈北東向、北北東向，這與沿該方向的斷裂展布有關(guān)。將區(qū)內(nèi)地?zé)岙惓｜c投到區(qū)域褶皺分布圖上（圖5）分析發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)地?zé)岙惓｜c的分布除了傳統(tǒng)上所講的分布在斷裂交匯處外，如合肥市地?zé)?、廬江東湯池地?zé)?、含山昭關(guān)地?zé)?、舒城西湯池與山七地?zé)?、岳西溫泉?zhèn)與溪沸地?zé)?、太湖溫泉鄉(xiāng)地?zé)?、潛山風(fēng)景區(qū)地?zé)?、東至香隅地?zé)岬龋€與褶皺的關(guān)系較為密切，如滁州瑯琊山景區(qū)地?zé)嵛挥谑姹承眱A伏端，廬江石關(guān)鄉(xiāng)與泉水口地?zé)嵛挥诎l(fā)火山-照壁山背斜的兩端，巢湖半湯地?zé)嵛挥谄焐较蛐眱A伏端軸部、含山陶廠地?zé)嵛挥谔占覐S向斜的傾伏端軸部、績溪地?zé)岱植荚谙蛐钡膬A伏端軸部。另外，調(diào)查發(fā)現(xiàn)異常機(jī)民井和泉點也與褶皺關(guān)系密切。

圖5 皖江經(jīng)濟(jì)帶地?zé)岱植寂c褶皺的關(guān)系Figure 5.Relationship between geothermal distribution and fold in the Wanjiang Economic Zone

綜上分析，今后的找熱方向除了傳統(tǒng)的“就熱找熱”原則外，在斷裂交匯處背斜褶皺的傾伏端、向斜褶皺核部等地亦是找熱的主要方向。

5 結(jié)語

（1）皖江經(jīng)濟(jì)帶地?zé)豳Y源較為豐富，地?zé)崽铮c）共有28處，擁有地?zé)峋厝c總計163余處，其中地?zé)峋?28 眼，泉點31 處，礦熱井4 處。據(jù)研究分析，這些地?zé)犸@示點多出露于沉積巖的灰?guī)r、白云巖、砂巖中，巖漿巖的花崗巖、閃長巖、玄武巖中，變質(zhì)巖的片麻巖中。發(fā)育的北東、北北東向、北西、近東西向深大斷裂則是溝通深部熱源的主要通道，地?zé)犸@示點多在其次級斷裂附近出露或被人工揭露。

（2）皖江經(jīng)濟(jì)帶地?zé)豳Y源類型為斷（坳）陷盆地型與隆起山地型兩類，以隆起山地型為主，約占71.9%。紅層的盆地型熱儲溫度相對較低，灰?guī)r的盆地型熱儲溫度相對高些，兩者地溫梯度均趨于正常值，紅層熱儲流量較小，灰?guī)r熱儲流量較大，水化學(xué)類型均以HCO水為主，水中富含F(xiàn)、HSiO、Sr 等組分；隆起山地型熱儲的溫度相對較高，地溫梯度多高于正常值，不過除巖溶發(fā)育地段外，流量一般較小，水化學(xué)類型以HSO型水為主，水中富含F(xiàn)、HSiO、Sr、Li、Rn 等組分。

（3）皖江經(jīng)濟(jì)帶地?zé)岢雎痘蛉斯そ衣饵c，多分布在莫霍面埋深相對較淺、上覆蓋層相對較薄、盆地內(nèi)部或邊緣的隆起地帶以及隆起山地的邊緣地帶等地區(qū)，且這些區(qū)內(nèi)褶皺及與其相關(guān)的斷裂較為發(fā)育。因此，除傳統(tǒng)的“就熱找熱”原則外，在斷裂交匯處背斜褶皺的傾伏端、向斜褶皺核部以及隆起地帶邊緣等地亦是今后找熱的主要方向。