廣東省高沙片區(qū)地?zé)崽锏責(zé)岬刭|(zhì)條件分析

邱明祥 覃海葦 白春艷

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九三五隊(duì)）

近年來，隨著龍門縣經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及溫泉旅游業(yè)的快速崛起，溫泉旅游人數(shù)和旅游收入呈直線上升，現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模遠(yuǎn)不能滿足高沙片區(qū)地?zé)崴拈L期供應(yīng)。由于勘查區(qū)前期地?zé)岬刭|(zhì)工作程度較低，未查明高沙片區(qū)地?zé)崽镞吔鐥l件、地?zé)崃黧w賦存條件及位置、熱源及地?zé)崃黧w通道等。本研究按照龍門縣政府工作部署，組織實(shí)施高沙片區(qū)地?zé)崽镔Y源儲(chǔ)量詳查工作，規(guī)范管理龍門縣高沙片區(qū)地?zé)豳Y源，實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源可持續(xù)利用［1-6］。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)概況

區(qū)域內(nèi)出露的地層主要有寒武系高灘組、水石組；泥盆系楊溪組、老虎頭組、春灣組、天子嶺組、帽子峰組；第四系地層。勘查區(qū)外部北東方向出露巖漿巖，屬晚侏羅世侵入巖（ηγJ3），巖體主要礦物斜長石占40%～45%、石英占26%～28%、鉀長石占22%～24%、黑云母占7%～8%，巖體與圍巖多呈侵入接觸，部分地段接觸接線明顯，其富水性主要受風(fēng)化帶厚度、構(gòu)造裂隙發(fā)育程度、補(bǔ)給條件的綜合影響，富水性變化較大。勘查區(qū)地處佛岡—豐良深斷裂帶的南側(cè)，該斷裂帶是組成南嶺緯向構(gòu)造帶二級(jí)構(gòu)造之一，省內(nèi)斷續(xù)延長近600 km，寬20～70 km，主要由晚侏羅世火成巖及不同時(shí)期的斷裂構(gòu)造帶所組成。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，構(gòu)造主要以北東向、北西向?yàn)橹髡共佳由?，近南北向次之?？辈閰^(qū)主要發(fā)育北西及近南北向構(gòu)造形跡。新近紀(jì)以來，區(qū)域上一直處于隆起狀態(tài)，以整體上升為主，斷裂差異活動(dòng)不明顯，遠(yuǎn)場地震（半徑25 km以內(nèi)）活動(dòng)以中小地震為主，近場地震（半徑5 km以內(nèi)）活動(dòng)不強(qiáng)烈。

1.2 水文地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)地下水劃分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶水、基巖裂隙水三大類。松散巖類孔隙水富水性取決于其所處位置及厚度，一般單井涌水量可達(dá)100～300 m3/d，局部＞500 m3/d；水化學(xué)類型主要為HCO3·Cl—Na·Ca型，礦化度小于200 mg/L；隱伏巖溶谷地為覆蓋型碳酸鹽巖類巖溶水豐富區(qū)，其淺部多有第四系沖—洪積物覆蓋，單井涌水量為1 488～1 580 m3/d，pH值為7.50～8.00，可溶性總固體為250～350 mg/L，水化學(xué)類型屬HCO3—Na·Ca型；勘查區(qū)碎屑巖類裂隙水大范圍分布，含水層富水性由極貧乏—豐富，泉流量達(dá)0.011～2.03 L/s，枯季地下徑流模數(shù)0.66～20.75 L/（s·km2）；巖漿巖類裂隙水含水巖性為黑云母花崗巖等，水量中等—豐富；斷裂構(gòu)造脈狀裂隙富水性豐富，近南北向斷裂（F21）導(dǎo)水性較好，北西向斷裂（F22、F23、F24）具有一定的導(dǎo)水性。

大氣降水是地下水的主要補(bǔ)給來源，其次是地表水。區(qū)內(nèi)年平均降雨量為2 163.4 mm，雨量充沛，發(fā)育較多河流、水塘、溝渠等。區(qū)內(nèi)地形變化大，溝谷發(fā)育較深，基巖風(fēng)化裂隙水短距離徑流，水力坡度大。當(dāng)基巖裂隙水由丘陵山區(qū)流入河流谷地或山間洼地后，則轉(zhuǎn)化為潛流，一部分側(cè)向補(bǔ)給松散巖類孔隙水，其它則補(bǔ)給成為基巖裂隙水。隱伏巖溶谷地，地下水水力坡度小，地下流體變得十分緩慢。地下水流體總體方向由北西往南東。

1.3 區(qū)域地?zé)豳Y源概況

區(qū)域內(nèi)北東向和東西向深斷裂基本上控制了地表的地?zé)崴雎饵c(diǎn)的分布，地?zé)崴蠖喑雎队谏鲜鰞山M深斷裂構(gòu)造與北西向斷裂構(gòu)造交匯處。沿北東向恩平—新豐深斷裂有17處地?zé)崴雎饵c(diǎn)；沿北東向河源深斷裂帶展布17處地?zé)崴雎饵c(diǎn)；沿東西向佛岡—豐良深斷裂帶見30處地?zé)崴雎丁?/p>

2 地?zé)崽锏責(zé)岬刭|(zhì)條件

2.1 地?zé)崽镞吔绶治?/h3>

高沙片區(qū)地?zé)崽飬^(qū)域上位于佛岡—豐良深斷裂帶的南側(cè)，熱異常區(qū)主要集中于近南北向斷裂（F21）與北西向沙逕斷裂組（F22、F23、F24）和北東向斷裂（F25）交匯區(qū)域，地?zé)崃黧w主要賦存于該2組斷裂構(gòu)造破碎帶及隱伏的泥盆系上統(tǒng)天子嶺組（D3t）灰?guī)r的巖溶洞隙之中。地?zé)崽锏倪吔鐥l件受構(gòu)造和巖性條件控制。地?zé)崽飳?dǎo)熱構(gòu)造為近SN向斷裂F21，圍巖主要為天子嶺組灰?guī)r，其邊界條件主要取決于巖層的巖溶裂隙發(fā)育情況，在斷裂帶及附近，巖石受構(gòu)造作用破碎、溶蝕裂隙及溶洞發(fā)育，為深部熱水運(yùn)移提供了流通途徑，并為其循環(huán)提供了貯藏空間，形成熱儲(chǔ)，在遠(yuǎn)離斷裂帶以外的巖石則較完整、致密，透水性及富水性較弱，形成相對(duì)隔水、隔熱的漸變過渡型邊界。

2.2 熱儲(chǔ)特征及其埋藏條件分析

（1）巖性特征。根據(jù)鉆孔揭露，熱儲(chǔ)巖性主要為泥盆系上統(tǒng)天子嶺組灰?guī)r。巖石呈灰白色，泥晶結(jié)構(gòu)、生物碎屑結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造。礦物成分：主要有泥晶方解石含量65%～67%，生物碎屑含量18%～20%，其次重結(jié)晶方解石含量8%～10%及少量炭質(zhì)物等。

（2）構(gòu)造特征。近南北向F21斷裂控制長度約2.7 km，走向近南北，傾向西，傾角60°～85°，南端交匯于F22附近，往北可能延伸至花崗巖體中，斷裂帶往下增溫較慢或呈下降趨勢(shì)，說明F21斷裂是熱礦水的主要通道，是本地?zé)崽锏膶?dǎo)熱、導(dǎo)水構(gòu)造；近北西向F22、F23、F24斷裂位于沙逕—油田村一帶，大致平行產(chǎn)出，該斷裂組控制長度約7.5 km，走向北西300°左右，傾向北東，傾角60°～80°，均為逆斷層，暫命名為沙徑斷裂組。據(jù)深部物探探測解譯成果顯示，沙逕斷裂組地表出露較寬、切割深，溝通了深部熱源，有助于地下水的深循環(huán)，為主要的導(dǎo)熱構(gòu)造。

（3）熱儲(chǔ)特征。高沙地?zé)崽镉捎诮媳睌嗔押捅蔽飨驍嗔呀粎R處是巖溶較為發(fā)育的地段，且?guī)r面以上直接覆蓋卵石層，故出露為溫泉，熱儲(chǔ)屬裂隙溶洞型?？辈閰^(qū)40℃等溫線平面上呈不規(guī)則提燈形，其長軸由F21、F22斷裂所控制，短軸由F24斷裂控制，反映了F21斷裂的導(dǎo)熱、導(dǎo)水作用和F24斷裂的導(dǎo)水作用；30℃等溫線平面上呈不規(guī)則長軸形，圈定熱異常面積為1.33 km2，也反映了F22斷裂的導(dǎo)水作用。

（4）熱儲(chǔ)埋藏條件。地?zé)崽锏臒醿?chǔ)埋藏主要受斷裂帶控制。由于斷裂構(gòu)造的復(fù)雜性，在不同部位鉆探所揭露到的熱儲(chǔ)厚度及埋深均不相同，不同孔段熱儲(chǔ)的空隙率、滲透性也不相同，因此，熱儲(chǔ)的埋藏條件總體較復(fù)雜。前人施工的SZK1、SZK2和SZK21井揭露到的熱儲(chǔ)埋深分別為17.20～83.50 m（SZK1）、16.85～74.70 m（SZK2）、40.42～142.92 m（SZK21）、24.00～102.20 m（ZK22）、26.00～96.00 m（ZK24）、106.80～163.00 m（ZK26），熱儲(chǔ)滲透性強(qiáng)的部位（主熱儲(chǔ)帶）埋深為45.30～56.40 m（SZK1）、42.20～74.70 m（SZK2）、111.45～112.30 m（SZK21）、40.00～91.00 m（ZK22）、46.00～89.50 m（ZK24）和106.80～121.00 m（ZK26），地?zé)崃黧w溫度為38.2～47.6℃。

2.3 熱源及地?zé)崃黧w通道分析

（1）熱源?？辈閰^(qū)外北東方向約400 m出露的巖漿巖，屬晚侏羅世侵入巖（ηγJ3）。地下深部蘊(yùn)藏著巨大的熱源，地下水沿?cái)嗔研纬傻耐ǖ缹⑸畈繜崮苓\(yùn)移至淺層形成地?zé)崽?。所以，高沙片區(qū)地?zé)崽锏臒嵩粗饕獮樯畈繋r漿熱對(duì)流，其次為淺層地殼巖漿余熱、放射性元素衰變所釋放的熱能及構(gòu)造摩擦熱。

（2）地?zé)崃黧w通道。地?zé)崽镂挥趨^(qū)域性佛岡—豐良深斷裂南側(cè)，區(qū)內(nèi)近南北向、北西向斷裂構(gòu)造發(fā)育，斷裂破碎帶和裂隙溶洞發(fā)育帶的連通性較好，為深部熱水運(yùn)移提供了流通途徑并為其循環(huán)提供了貯藏空間，形成了對(duì)流型熱水系統(tǒng)。深部地?zé)崃黧w沿F21斷裂由北向南運(yùn)移，至勘查區(qū)上升至淺部后與常溫巖溶水混合并沿F21斷裂兩側(cè)賦存于巖溶洞隙中形成熱儲(chǔ)。

2.4 地?zé)崃黧w補(bǔ)徑排條件分析

高沙片區(qū)地?zé)崽锏靥庪[伏巖溶谷地，低山丘陵區(qū)是地?zé)崃黧w的主要補(bǔ)給區(qū)。徑流和排泄途徑則受巖溶裂隙和構(gòu)造裂隙空間展布所控制。

（1）大氣降水是地?zé)崃黧w主要補(bǔ)給來源，其次是地表水體。地?zé)崽镏苓叺叵滤谳^高的勢(shì)能作用下，構(gòu)造裂隙水受常溫裂隙水下滲補(bǔ)給。同時(shí)，近地表常溫水淺部潛流補(bǔ)給熱儲(chǔ)層。常溫水在向下徑流和循環(huán)過程中，逐漸吸收深部熱能并溶解多種礦物質(zhì)，形成了熱流體，儲(chǔ)存于深部構(gòu)造裂隙中。熱流體增溫后，其密度比原來的常溫水減小，在熱動(dòng)力及水動(dòng)力共同作用下，向上運(yùn)移至有利儲(chǔ)水部位，沿構(gòu)造裂隙上升至淺表越流補(bǔ)給到裂隙溶洞熱儲(chǔ)中。

（2）大氣降水補(bǔ)給轉(zhuǎn)化成裂隙水并經(jīng)斷裂帶向深部循環(huán)形成地?zé)崃黧w后，在熱動(dòng)力及水動(dòng)力共同作用下，地?zé)崃黧w沿導(dǎo)水性能較好、具有利儲(chǔ)水空間的斷裂帶由深部往淺部運(yùn)移，地?zé)崃黧w推算的形成深度約1 636 m，由于構(gòu)造斷裂帶的復(fù)雜性，其運(yùn)移路徑較為復(fù)雜。在淺表，地?zé)崃黧w的運(yùn)移方向大致與地表水一致，總體上由北向南、由北西向南東方向運(yùn)移。

（3）地?zé)崽锷w層條件較差，地?zé)崃黧w從深部上涌運(yùn)移至淺部裂隙溶洞熱儲(chǔ)后，主要沿溶洞或溶蝕裂隙往第四系卵礫石層以潛流的形式擴(kuò)散。2022年3月分別在地?zé)崽锷嫌危ǜ呱澈由嫌?、勘查區(qū)北部地表水）、下游（地表水匯集排泄處）取水樣檢測pH、偏硅酸（H2Si O3）與氟（F-）含量，檢測結(jié)果顯示高沙河上游pH為6.86，偏硅酸（H2SiO3）含量為9.8 mg/L，氟（F-）含量小于0.05 mg/L；勘查區(qū)北部地表水pH為7.60，偏硅酸（H2Si O3）含量為13.6 mg/L，氟（F-）含量為0.36 mg/L；地?zé)崽锵掠蝡H為7.02，偏硅酸（H2SiO3）含量為14.4 mg/L，氟（F-）含量為0.11 mg/L。水質(zhì)變化有些差異，但變化不大，說明在枯水期有部分水量的地?zé)崃黧w排泄到高沙河中。鉆探揭露后，井、孔成了人工排泄點(diǎn)，在地?zé)峋_采情況下，成為地?zé)崃黧w的主要排泄形式，天然溫泉斷流，喪失自然排泄功能。

2.5 地溫場特征

（1）平面地溫場特征。據(jù)鉆孔測溫資料及30 m埋深等溫線特征，熱異常中心位于勘查孔ZK26附近，較高溫度（44℃以上）等溫線明顯受近SN向斷裂F21控制，沿F21斷裂呈帶狀展布，形狀呈長條透鏡體狀，30℃等溫線圈定熱異常面積為1.33 km2。地?zé)崽镒詿嶂行耐鉁囟戎饾u降低，其中，往南至F22斷裂段降溫較慢，平均溫度遞減率為0.5℃/10 m，過F22斷裂后降溫較快，平均溫度遞減率為0.9℃/10 m；往西方向降溫相對(duì)較慢，平均溫度遞減率為0.1～0.3℃/10 m；往東方向過F21斷裂后降溫較快，平均溫度遞減率為0.3℃/10 m。

（2）垂向地溫場特征。本次勘查深度在200 m以淺，鉆孔的增溫率為0.4～3.7℃/10 m，平均增溫率為2.2℃/10 m。其中，熱異常范圍內(nèi)的測溫孔因揭露深度淺及受淺部巖溶洞隙、卵石層地?zé)崃黧w擴(kuò)散的影響，其增溫率較高（一般為2.4～3.7℃/10 m），主要反映熱儲(chǔ)蓋層的增溫梯度；觀1、觀2孔位于熱異常中心區(qū)的外側(cè)，其增溫率也較高（為0.9～1.0℃/10 m），說明熱異常中心區(qū)以外熱儲(chǔ)的滲透性較差，地下溫度不能直接通過地下水對(duì)流傳導(dǎo)，垂向增溫較快；揭露到熱儲(chǔ)的ZK1、ZK2探采井，受地?zé)崃黧w上涌影響，整體增溫率相對(duì)較低（0.5～0.6℃/10 m），孔內(nèi)增溫特征是在熱儲(chǔ)段溫度最高、增溫最快，穿過熱儲(chǔ)帶后，增溫率明顯下降，ZK2孔還出現(xiàn)隨深度增加而降溫的現(xiàn)象（在現(xiàn)有鉆探揭露深度內(nèi)），說明ZK1、ZK2明顯揭露到并穿過了熱儲(chǔ)帶，同時(shí)也說明熱儲(chǔ)沿近南北向斷裂F21呈帶狀分布的特征。

3 結(jié) 論

（1）圈定地?zé)崽锏臒岙惓Ｃ娣e為1.33 km2，邊界條件受構(gòu)造和巖性條件控制。東、西邊界以漸變過渡型邊界為主，南、北邊界以相對(duì)隔水隔熱的帽子峰組砂頁巖為良好的隔水邊界，熱儲(chǔ)蓋層主要為第四系土層，部分地段蓋層性能較差。

（2）明確了熱儲(chǔ)主要埋藏深度為40.00～121.00 m及地?zé)崽锏責(zé)崃黧w主要賦存于泥盆系上統(tǒng)天子嶺組（D3t）灰?guī)r的裂隙溶洞中，為斷裂帶控?zé)岬牧严度芏葱蜔醿?chǔ)，主要受近SN向斷裂F21控制，呈帶狀分布。

（3）確定了本地?zé)崽锏責(zé)崃黧w通道為區(qū)內(nèi)近南北向斷裂構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的連通性較好的斷裂破碎帶和裂隙溶洞發(fā)育帶。

（4）通過本次資源儲(chǔ)量詳查工作，為高沙片區(qū)地?zé)崽锷暾?qǐng)擴(kuò)大礦區(qū)范圍，提高地?zé)崴a(chǎn)規(guī)模，滿足龍門縣高沙片區(qū)集中穩(wěn)定供應(yīng)地?zé)崴枨蟆?/p>