連南縣地?zé)豳Y源特征及開發(fā)利用研究

黃國東 丁超玉

摘要：地?zé)豳Y源作為綠色能源，越來越受到人們關(guān)注，可廣泛應(yīng)用于旅游、發(fā)電、供熱、養(yǎng)殖等行業(yè)。清遠(yuǎn)市連南縣地?zé)豳Y源豐富，具有較高的勘探價值和應(yīng)用前景?；诖耍疚闹饕芯窟B南縣地?zé)豳Y源特征及開發(fā)利用，旨在為后續(xù)進(jìn)一步開發(fā)利用地?zé)豳Y源提供科學(xué)的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地?zé)豳Y源；斷裂；特征

一、區(qū)域地質(zhì)背景

連南縣調(diào)查區(qū)位于南嶺東西向復(fù)雜構(gòu)造帶，地層發(fā)育古老，構(gòu)造廣泛發(fā)育，地層從老到新有震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、古近系和第四系。區(qū)內(nèi)巖漿活動較強(qiáng)烈，巖漿巖的分布較廣泛，經(jīng)歷多次構(gòu)造運(yùn)動，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，形成了以北東向構(gòu)造為主，其次為北東向、南北向、東西向、北西向構(gòu)造體系格局。

控?zé)針?gòu)造有北東向恩平—新豐深斷裂帶、北東向吳川—四會深斷斷裂帶、東西向佛岡—豐良深斷裂帶，還有北東向羅定—悅城大斷裂、東西向貴東大斷裂，是控?zé)岬纳畲髷嗔演^集中的區(qū)域。這些斷裂均發(fā)生過先壓后張或壓張多次反復(fù)交替的多旋回活動，且具有切割地殼深、規(guī)模大的特點(diǎn)，對地下熱水的儲存、運(yùn)移和排泄具有主導(dǎo)作用。

二、調(diào)查區(qū)地質(zhì)特征

調(diào)查區(qū)的范圍是寨崗鎮(zhèn)石羊坑一帶。根據(jù)自然溫泉點(diǎn)和地質(zhì)構(gòu)造，可以進(jìn)一步認(rèn)知區(qū)域內(nèi)的地?zé)岜尘皸l件。

（一）地層

地層從老到新有泥盆系、石炭系、二疊系、第四系，而連南縣地層分布如表1所示。

（二）巖漿巖

調(diào)查區(qū)的巖漿活動較強(qiáng)烈，分布較廣泛，主要為晚侏羅世花崗巖、黑云母花崗巖與早白堊世黑云母花崗巖：晚侏羅世侵入巖（J3γ），主要分布于重點(diǎn)調(diào)查區(qū)中部和東部局部，巖性為中粒斑狀黑云母花崗巖。早白堊世侵入巖（k1γ），分布于整個區(qū)內(nèi)，巖性為黑云母花崗巖。

（三）地質(zhì)構(gòu)造

調(diào)查區(qū)的自然溫泉在地質(zhì)構(gòu)造上，與寨崗向斜和溝谷近南北向的斷裂有關(guān)，通過北東和北西向的次級斷裂溝通出露地表。包括寨崗向斜、柏油頂斷層、石羊坑斷層和次一級斷裂。

1.寨崗向斜

分布于寨崗南至龍頸村一帶，走向25°，分布長28km，寬8km，北端的延伸進(jìn)入連山地區(qū)，南端被花崗巖侵入：核部由二疊系（Pt－d）組成，西翼由為C1、C2、D1、D2等，東翼為C1、C2：巖層傾角30°～50°。軸面傾向南東東，為地塹式向斜，衍生的節(jié)理裂隙發(fā)育。

2.柏油頂斷層

分布于上寨、白水坑溝谷，產(chǎn)狀不明，地表無法反映，與地表深切溝谷展布大概一致，南部通過連陰山巖體（J：r），沿斷層形成直線形河谷，圍巖破碎強(qiáng)烈，有大量石英脈充填。

3.石羊坑斷層

分布于石羊坑溝谷，與柏油頂斷層展布一致，在高樓青磚屋溫泉處于寨崗向斜相交，沿斷層形成直線形河谷，圍巖破碎強(qiáng)烈，有大量石英脈充填。

4.次一級斷裂

分布于石羊坑斷層，兩側(cè)山脊，通過西側(cè)柏油頂?shù)V山和東側(cè)石英脈開采礦山的開采切面，發(fā)育北東和北西向的次一級小斷裂，傾向均向北西，北西向次級斷裂帶可推測至石羊坑自然溫泉出露點(diǎn)。

（四）水文地質(zhì)條件

基巖廣泛出露的丘陵山區(qū)，構(gòu)造復(fù)雜，雨量充沛，地表水和地下水賦存、補(bǔ)給條件優(yōu)越。沿溝谷發(fā)育南北向的白水坑、石羊坑和稱架河，平行分布于溝谷，徑流模數(shù)為13.45～17.85L/s·km2，徑流系數(shù)為0.313～0.337。

地層出露有松散巖類、層狀巖、塊狀巖，植被較為豐富，地下水賦存呈多種形式，劃分為第四系包氣帶滯水、基巖裂隙水和裸露型碳酸鹽巖類溶洞裂隙水。大氣降水是主要的補(bǔ)給來源，通過地表覆蓋層深入松散巖類孔隙中，再通過巖土體的孔隙裂隙下滲補(bǔ)給下層基巖裂隙水和溶洞裂隙水，同時接受側(cè)向裂隙基巖水補(bǔ)給。在基巖邊界，根據(jù)各類巖石不同的裂隙和巖溶發(fā)育程度，通過溶洞裂隙、基巖裂隙以及構(gòu)造裂隙相互補(bǔ)給，滲入中深層含水層中。

地下水以垂直循環(huán)為主，多為淺循環(huán)網(wǎng)狀裂隙水，僅熱泉及局部斷裂帶泉為中循環(huán)和深循環(huán)脈狀水。山區(qū)基巖裂隙水的排泄形式多以散流、泄露成泉的形式或通過斷層破碎帶附近河谷排泄。調(diào)查區(qū)地下水動態(tài)主要受大氣降雨和徑流途徑影響，一般深循環(huán)的熱礦水徑流途徑長，流量、水溫較穩(wěn)定。

三、地?zé)豳Y源現(xiàn)狀及分布

目前，連南縣僅有4處出露的自然溫泉，搜集地?zé)徙@井5口，均為火成巖類（黑云母花崗巖）裂隙型。主要出露在寨崗鎮(zhèn)寨南新寨南側(cè)，分布在高樓青磚屋和石羊村一帶。石羊坑出露三處自然泉眼，溫度自山腰至河床底溫度降低，即45.7～47℃；兩口地?zé)峋F(xiàn)狀調(diào)查時25℃，據(jù)民訪調(diào)查，開采時溫度達(dá)到50℃；高樓青磚屋發(fā)現(xiàn)一處自然泉眼，溫度為38.5℃，三口開采井位于山腳，溫度為59～60℃，機(jī)井抽水流量為135m3/d。

地?zé)釡厝饕啬媳毕蚴蚩訑鄬臃植?，與寨崗向斜相切，次一級北西向和北東向斷裂較發(fā)育，溝通深部地?zé)?，在斷層分布和地形切割處?qiáng)烈出露地表。地?zé)豳Y源基本以溫泉形式存在的帶狀熱儲展布，與構(gòu)造分布關(guān)系緊密，具體出露部位受構(gòu)造和巖體的復(fù)合控制。北東向和東西向深大斷裂是深部控?zé)釘嗔?，南北向石羊坑斷裂是?dǎo)水構(gòu)造，溫泉出露往往于北東向、北西向斷裂及小規(guī)模次級斷裂的交會部位，可以為溫泉出露提供有利條件。

四、地?zé)岬刭|(zhì)特征

（一）成熱模式

成因模式為傳導(dǎo)型大地?zé)崃髯饔脵C(jī)制，地?zé)犷愋鸵灾械蜏責(zé)崴蜑橹鳌?/p>

1.水源

調(diào)查區(qū)屬于熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，季風(fēng)明顯，雨量充沛，水源以大氣降水為主，其次為地表水滲漏或其他河流及溪流的越流補(bǔ)給。地下水天然資源主要儲藏于河流相的中上更新統(tǒng)—全新統(tǒng)含水層組中，部分儲存于基巖裂隙水中。區(qū)域東、西、南部地勢高，北部為地勢較低，溝谷地勢較低，溝谷堆積土層，有著良好的儲水條件，是構(gòu)造斷裂帶中深循環(huán)水的主要補(bǔ)給源，可以為溫泉補(bǔ)徑排創(chuàng)造良好條件。

2.熱源分析

熱儲條件的熱源推斷來自深部巖漿巖，以傳導(dǎo)方式為主。

巖漿巖為早侏羅世及晚侏羅世花崗巖、黑云母花崗巖與早白堊世黑云母花崗巖。巖漿活動較強(qiáng)，巖漿侵入時間較新，巖體較大，還存在殘余熱量，會影響現(xiàn)代地溫場，構(gòu)成該區(qū)地?zé)釄龅闹饕獰嵩?。同時，通過水質(zhì)分析，氟化物屬于高氟水，按照相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，推測熱源可能來自于深大斷裂溝過來的火山口熱源，以斷裂為傳導(dǎo)通道為兩處溫泉點(diǎn)供熱。

3.蓋層

據(jù)鉆孔揭露熱儲的蓋層為第四系殘積層和河床砂礫石層和卵石層，巖性以粘土質(zhì)為主，部分砂質(zhì)粘土，坡洪積裙的交接低洼處下部為砂礫石或卵石。蓋層厚度一般為10～20m，低洼處約為20～30m。局部由于河流的沖刷導(dǎo)致熱儲上部無蓋層，熱儲直接裸露。

4.儲層及熱流體通道

（1）儲層及埋藏條件

特定的地質(zhì)結(jié)構(gòu)形成上、下兩個熱儲，上部為河流相碎屑沉積的臨時孔隙型熱儲，下部為巖體裂隙型熱儲。裂隙熱儲熱礦水水壓較高，向上排泄垂直補(bǔ)給次生的臨時孔隙熱儲。

孔隙熱儲存在于第四系地層中的沙礫或含粘土砂礫石中，第四系地層中的沙礫或含粘土砂礫石層位分布決定了臨時孔隙熱儲的分布?？紫稛醿Ω凰畢^(qū)的分布受區(qū)內(nèi)隱伏南北向、北西向兩交接的斷裂帶控制。

裂隙熱儲分布于深部斷裂破碎帶，即黑云母花崗巖中發(fā)育的導(dǎo)熱斷裂帶和裂隙破碎帶。南北向和北東、北西向次級斷裂，構(gòu)成了基巖裂隙水的深部循環(huán)，在淺部通過淺層南北向和次一級北東、北西向小斷裂上升至地表。因此，埋藏在第四系地層下的北東向斷裂帶和東西向斷裂帶是深部裂隙熱儲的控制構(gòu)造，淺部南北向和次一級北東向斷裂是淺部裂隙熱儲的控制構(gòu)造。

（2）熱流體通道

地?zé)崴某霈F(xiàn)是張性斷裂與壓性斷裂聯(lián)合作用的結(jié)果。主要的斷裂是北北東向、南北向斷裂，斷裂在擠壓性斷裂上又發(fā)育若干剪切、張扭性的次級斷裂，形成交匯切割的斷裂體系，有利于熱水的形成與出露，是地下熱水徑流與排泄主要通道。北東向斷裂屬于控?zé)針?gòu)造，有著溝通深部熱源的作用。南北向斷裂為成群出現(xiàn)的張性斷裂，與北東向主斷裂交匯切割，形成構(gòu)造破碎帶。深部熱源沿北東向斷裂向上運(yùn)移及聚集，會遇到其他斷層的循環(huán)天然水，進(jìn)而加溫形成熱流體。因此，淺部交匯切割的構(gòu)造破碎帶是熱礦水形成的良好運(yùn)移通道和賦存空間。

5.熱水形成模式

大地?zé)崃髦灯叩幕◢弾r分布區(qū)或新構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈的深斷裂帶控制區(qū)，較冷的地表水、大氣降水在高處通過透水?dāng)嗔褬?gòu)造、透水巖層等向下滲透后，由于水頭差和冷熱水密度差驅(qū)動形成深循環(huán)系統(tǒng)，并沿斷裂或兩組斷裂交會部位出露地表形成溫泉或地?zé)岙惓！?/p>

（二）地?zé)崃黧w水化學(xué)特征

分別對石羊坑和高樓青磚屋溫泉點(diǎn)地?zé)峋蓸舆M(jìn)行水質(zhì)安全分析。

第一，地?zé)崴嘘庪x子含量以HCO3－為主，陽離子含量以Na+為主，本區(qū)溫泉水主要為重碳酸HCO3－水為主。該地?zé)崴瘜W(xué)類型為：HCO3－Ca型水。

第二，地?zé)崴畃H值為6.93～7.08，呈中性水。

第三，地?zé)崴V化度為222～235mg/L，均小于1000mg/L，屬淡水?？傆捕葹?1.7～24mg/L，屬極軟水。F－離子含量分別為4.57和6.59mg/L，均大于1.0mg/L，屬高氟水。偏硅酸含量分別為91.2和82.0mg/L，均大于50mg/L，屬硅水。

綜上所述，本區(qū)地?zé)崴瘜W(xué)類型屬HCO3－Ca型中性淡水。寨崗溫泉的氡氣含量達(dá)200mg/L，符合氡水的命名標(biāo)準(zhǔn)。

（三）地?zé)豳Y源質(zhì)量評價

區(qū)域地?zé)崴谧罡邷貫?8.5～47.7℃，偏硅酸為82.0～91.2mg/L，F(xiàn)－離子含量分別為4.57和6.59mg/L，均大于1.0mg/L，屬高氟水。

五、開發(fā)利用

（一）開發(fā)利用潛力分析

調(diào)查區(qū)地?zé)豳Y源豐富，相關(guān)部門可以結(jié)合地?zé)豳Y源，將連南縣規(guī)劃建設(shè)成具有瑤族特色的溫泉度假小鎮(zhèn)，依托千年瑤寨景區(qū)和當(dāng)?shù)厣仲Y源以及溫泉點(diǎn)的溝谷地貌、喀斯特地貌等地質(zhì)特色，發(fā)展溫泉度假、階梯式溝谷溫泉泡池。此外，還可以進(jìn)行當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物溫室干燥、脫水加工、名優(yōu)花卉、瓜菜等生態(tài)農(nóng)業(yè)和熱水養(yǎng)殖，也可以用于居民生活沐浴。根據(jù)區(qū)內(nèi)地?zé)岱植家?guī)律劃定有四個具有潛力的遠(yuǎn)景區(qū)，可以作進(jìn)一步探查和開發(fā)。

（二）開發(fā)利用管理建議

第一，制定地?zé)豳Y源開發(fā)管理辦法，為地質(zhì)礦產(chǎn)行政主管部門統(tǒng)一管理提供依據(jù)和有效的手段。第二，地?zé)豳Y源的勘查、開發(fā)應(yīng)堅(jiān)持統(tǒng)一規(guī)劃，堅(jiān)持合理開發(fā)、綜合利用。第三，提高資源綜合開發(fā)利用率，減少環(huán)境污染。目前，大部分地區(qū)地?zé)豳Y源的開發(fā)利用處于一種單一、低效的利用狀態(tài)，地?zé)崴畠H被利用于洗浴、游泳等，尚有大量余熱的“廢水”被排放掉，不僅不能充分利用地?zé)崮埽矔o周邊環(huán)境帶來熱污染和水化學(xué)污染。事實(shí)上，60℃以上的水可利用于供暖，循環(huán)后降至40℃左右的水可用于游泳健身等娛樂項(xiàng)目，降至20℃左右的水還可用于養(yǎng)殖、種植，最后排放的涼水經(jīng)過水處理后可以發(fā)揮灌溉、洗車等作用。地?zé)崾菍氋F的自然資源，綜合開發(fā)和利用地?zé)豳Y源，可達(dá)到低消耗、降污染、高產(chǎn)出、高收益的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。第四，提高地?zé)豳Y源利用技術(shù)和利用水平。根據(jù)現(xiàn)有資料，低溫?zé)岜眉夹g(shù)是一種高科技的低溫地?zé)崂檬侄?，它可以提取熱能供暖，已在國?nèi)外廣泛應(yīng)用。第五，建立區(qū)域地?zé)豳Y源監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時調(diào)整地?zé)豳Y源開發(fā)利用計劃，并解決開發(fā)利用過程中的問題。

六、結(jié)語

廣東省清遠(yuǎn)市連南縣地?zé)豳Y源豐富。近年來，由于未合理開采，部分自然熱泉滅失，水量減少。待探明儲量，可再進(jìn)一步合理開發(fā)利用。

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作者簡介：黃國東（1985），男，廣東省清遠(yuǎn)市人，副高級工程師，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）碩士，主要研究方向?yàn)樗きh(huán)地質(zhì)、礦產(chǎn)資源、巖土工程；丁超玉（1996），女，湖北省棗陽市人，助理工程師，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢校區(qū)）本科，主要研究方向?yàn)榈V產(chǎn)地質(zhì)、能源環(huán)境。