福建省龍海市隆教隱伏地熱成控條件及地熱地質(zhì)特征初探

鄭銀昌

（福建省閩南地質(zhì)大隊，福建漳州363000）

福建省龍海市隆教隱伏地熱成控條件及地熱地質(zhì)特征初探

鄭銀昌*

（福建省閩南地質(zhì)大隊，福建漳州363000）

福建省中深層隱伏地熱資源勘查與開發(fā)利用尚處于相對空白階段，中深層隱伏地熱資源的開發(fā)利用具有較好的前景。旨在通過龍海市隆教隱伏地熱地質(zhì)調(diào)查和鉆探驗證，從隱伏地熱控熱條件及水文地質(zhì)特征，探討了龍海市隱伏地熱的形成原因，為福建省今后中深層隱伏地熱勘查和開發(fā)利用提供參考。

隱伏地熱；成控條件；地熱地質(zhì)特征

1　區(qū)域地熱地質(zhì)條件

地層從新到老：第四系、上第三系、白堊系、侏羅系、三疊系等，其中第四系和侏羅系地層分布較廣，其余地層僅小范圍出露，基底廣泛為燕山期花崗巖。

侵入巖分布廣泛，巖性繁多，且具多期次侵入的特點。喜山期、燕山早、晚期均有巖漿侵入的表現(xiàn)，燕山早期巖漿活動強烈，最為發(fā)育，中酸性—酸性火山巖和花崗巖類分布占測區(qū)面積的很大部分。侵入巖的分布受構(gòu)造控制明顯，多沿NE、NEE向展布，呈巖基、巖株、巖墻、巖脈為主產(chǎn)出。

區(qū)域構(gòu)造處于環(huán)太平洋地質(zhì)活動帶的前沿，同時處于平潭—東山NE向深大斷裂帶的南部，構(gòu)成了本區(qū)以NE、NW向斷裂構(gòu)造為主的構(gòu)造骨架，它們控制了本區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、地貌形態(tài)、海岸走向、地熱分布、地震活動及第四系的分布。

通過對前人資料及研究區(qū)已有溫泉控熱、控水構(gòu)造的初步研究，區(qū)域性NE向深大斷裂帶（即平潭—東山深大斷裂）控制著深部熱流向上傳導與集中，形成高異常熱流帶。與之斜交的NW向斷裂控制熱水的補給、循環(huán)、形成與運移，成為熱對流帶及地下熱水通道，派生的次級低序次的張性、張扭性斷裂、節(jié)理裂隙等，構(gòu)成淺部地下熱水的賦存網(wǎng)絡(luò)。這些不同控熱作用的斷裂構(gòu)造共同組成了一個完整的控熱構(gòu)造系統(tǒng)，控制著研究區(qū)地熱異常區(qū)的形成與分布、地下熱水的賦存。

2　隆教隱伏地熱地質(zhì)特征

2.1地層

研究區(qū)內(nèi)地層簡單：第四系、上第三系佛曇群，詳見圖1，基底廣泛為燕山期花崗巖。

2.2侵入巖

研究區(qū)內(nèi)出露侵入巖為燕山晚期侵入的二長花崗巖［ηγ53（1）b］，呈巖基產(chǎn)出，巖體中局部可見花崗斑巖脈、輝長玢巖脈侵入。

2.3地質(zhì)構(gòu)造

NE向斷裂（F2）：大嶺村—前線水庫斷裂：產(chǎn)狀NE40°/NW∠85°～90°，以相對密集裂隙帶組成，裂隙延伸較長，地形上部分呈小陡坎。

NW向斷裂（F1）：磨坑水庫—深坑水庫斷裂：產(chǎn)狀NW310°～320°/SW∠85°～90°，由相對密集裂隙帶組成，上盤常見輝綠巖脈、花崗斑巖脈、石英脈侵入，呈羽狀排列。

2.4地球物理特征

地面調(diào)查及物探勘測，證實磨坑水庫—深坑水庫NW構(gòu)造的存在，且在構(gòu)造延線上的電磁測深剖面A4（樁號190）、A3（樁號250）、A2（樁號230）均存在相對低電阻率段，特別A4剖面樁號170點、190點視電阻率最低（兩點相距約200m，埋深大于500m），視電阻率小于100Ω/m，見圖2。

3　隱伏地熱鉆探驗證

3.1鉆孔驗證

根據(jù)野外調(diào)查和電磁測深成果，經(jīng)綜合研究，驗證孔部署在A4剖面F1之旁側(cè)。

圖1　隆教隱伏地熱地質(zhì)略圖

孔深279.71～288.74m巖段為硅化構(gòu)造破碎帶，巖芯破碎，裂隙呈壓扭性，含水透水性差，施工至孔深428.00m，進行降壓試驗，靜止水位4.51m，動水位44.51m，水位降深40.00m，孔口水溫為29.0℃，涌水量為71.56m3/d；

孔深790.27～790.77m巖段鉆進時孔內(nèi)漏漿嚴重，巖芯破碎，構(gòu)造裂隙發(fā)育，可見近直立的張性裂隙，裂隙面凸凹不平，含水性良好，透水性強，為本孔主要地熱含水層。該巖段水溫38℃；

孔深1176.20～1177.33m巖段構(gòu)造裂隙發(fā)育，巖芯呈碎塊狀，局部可見水蝕現(xiàn)象，含水性透水性一般，該巖段孔底水溫達45.3℃，為本孔地熱含水層。終孔后經(jīng)洗井，再進行降壓試驗，靜止水位9.60m，動水位115.60m，水位降深106.10m，穩(wěn)定時間72h，涌水量為737.00m3/d，孔口水溫為38.5℃。

3.2地溫梯度

隆教隱伏地熱在垂直方向上的變化具有一定規(guī)律，詳見圖3。本區(qū)恒溫帶20m水溫為24℃，驗證孔進行靜井172h后，測得孔底水溫為47.8℃，平均地溫梯度為18.90℃/km。孔深600m以上的2條測溫線基本重合，以一定的斜率呈直線增加，說明600m以上地溫以熱傳導為主。孔深600m以下，斜率不斷變化，測溫線以曲線分布，說明600m以下地溫出現(xiàn)了對流傳導。根據(jù)驗證孔鉆探情況，在孔深約790m左右，孔內(nèi)全部漏漿，巖芯破碎，構(gòu)造裂隙發(fā)育，為本孔的主要熱含水層，測得水溫38℃，可見孔深600m以下對流傳導方式占主導地位。

圖2　A4電磁測深剖面圖

3.3大地熱流值

大地熱流值是地球內(nèi)熱反映在地球深處的各種作用過程和能量平衡的一個重要物理量。地球內(nèi)部的熱能通過巖層傳導和地熱流體對流作用不斷向地球表面散失，熱流方向總是垂直于地面，以大地熱流值表征熱流狀況。

綜上所述，DK1孔的巖性結(jié)構(gòu)相對較為簡單而各深度段地溫梯度變幅卻是較大的。因此，既不宜過粗地將全井當作一個熱流計算單元，又不可能將計算段分得過多過細。根據(jù)DK1孔垂向上的地溫場特征，具體熱流計算取值方法如下：

（1）按地溫場曲線變化，結(jié)合本地區(qū)恒溫帶深度，將全孔分20～790m、790～1250m兩段作熱流計算段。

圖3　龍海隆教鄉(xiāng)隱伏地熱DK1孔測溫曲線

（2）地溫梯度值取各井段平均梯度值。

（3）根據(jù)各段熱導率測試值的比較，結(jié)果相差較小，認為熱導率取全井段的平均值是可靠的。對熱流各參數(shù)取值處理后，隆教DK1孔熱流計算見表1。

3.4地熱流體水化學特征

表1　隆教DK1孔熱流計算結(jié)果

4　隆教隱伏地熱控熱條件

通過野外地熱地質(zhì)調(diào)查及隆教隱伏地熱驗證孔實際驗證，得出隆教隱伏地熱控熱條件如下。

4.1NE向控熱構(gòu)造

NE向的過港—巖內(nèi)—深坑水庫斷裂、大嶺村—前線水庫斷裂，為平潭—東山深大斷裂帶的一部分，其壓扭性結(jié)構(gòu)面由于受強烈的擠壓作用，裂隙閉合，構(gòu)造巖細膩致密，地下水滲透性及連通性相對較差，因而斷裂帶本身往往起著阻水作用。但因其規(guī)模大、傾角陡、切割深，而且多期活動。一方面，因其屬深大斷裂，可能使深部軟流層沿深斷裂帶隆起，使熱流集中于斷裂帶；另一方面，由于構(gòu)造地應(yīng)力的作用，帶內(nèi)近似垂直于地面的斷裂面、節(jié)理裂隙面、片理、劈理面密集。而且?guī)r石中的板狀、片狀礦物常定向排擠。壓扭性斷裂帶在此種特定的巖石結(jié)構(gòu)及構(gòu)造條件下，由于熱傳導各向異性的熱效應(yīng)（平行于裂面、層面、片理等各種構(gòu)造、結(jié)構(gòu)面方向的導熱性能優(yōu)于垂直方向），沿壓扭性斷裂帶垂直向上的導熱性能優(yōu)于其他地方，使底部及周圍上行的傳導熱流向斷裂帶集中向上傳導。于是沿壓扭性斷裂形成了一個向上隆起的高異常熱流帶，在相對較淺的部位存在著較高的溫度。因此，NE向壓扭性深斷裂主要控制著深部的溫度場，傳熱機制以傳導熱為主。

4.2NW向斷裂的控水作用

磨坑水庫—深坑水庫斷裂：產(chǎn)狀NW310°～320°/ SW∠85°～90°，由相對密集裂隙帶組成，上盤常見輝綠巖脈、花崗斑巖脈、石英脈侵入，呈羽狀排列，寬度一般小于20m。

DK1孔地熱流體是通過NW向斷裂及次級構(gòu)造在困牛山一帶接受大氣降水補給并匯集了山區(qū)中其他地下水后，向下滲透深循環(huán)至山前地帶受NE向斷裂阻水作用而積聚，沿途同時獲得放射性元素衰變熱能至NE、NW交匯處，又獲得深部熱流的傳導，而形成的地熱流體。反映NW向構(gòu)造是主要的控水構(gòu)造。

5　隱伏地熱成因分析

5.1熱源

熱源主要來自于地慢巖漿熱，其次為放射性元素衰變產(chǎn)生的熱能。

5.2構(gòu)造條件

區(qū)域性壓扭性深大斷裂帶控制著深部熱流向上傳導與集中，形成高異常熱流帶。與之斜交的主干張扭性斷裂控制熱水的補給、循環(huán)、形成與運移，成為熱對流帶及地下熱水通道斷裂，派生的次級低序次的張性、張扭性斷裂、節(jié)理裂隙等，構(gòu)成淺部地下熱水的賦存網(wǎng)絡(luò)。這些不同控熱作用的斷裂構(gòu)造共同組成了一個完整的控熱構(gòu)造系統(tǒng)，控制著研究區(qū)地熱異常區(qū)的形成與分布、地下熱水的賦存。

由于地殼深部存在熱能，地下熱能不斷地向上傳導，在特殊地質(zhì)構(gòu)造條件下富存地下某一空間，形成了隱伏地熱。

6　結(jié)論

（1）隆教隱伏地熱孔深 1259.17m，出水量680.00m3/d，孔底水溫46℃，孔口水溫為38.5℃。

（2）初步認為礦床成因為受構(gòu)造控制的傳導型隱伏地熱。

［1］鄭銀昌.福建省龍海市隱伏地熱資源調(diào)查報告［R］.福建省閩南地質(zhì)大隊，2013.

［2］鄭銀昌，等.福建省廈門灣南岸隱伏地熱成控條件及靶區(qū)優(yōu)選研究報告［R］.福建省閩南地質(zhì)大隊，2014.

［3］粘為振.漳州地熱田成因模式及其與控制構(gòu)造的關(guān)系研究［J］.安全與環(huán)境工程，2008，15（4）.

P314.11

A

1004-5716（2016）08-0164-04

2015-09-07

2015-09-09

鄭銀昌（1963-），男（漢族），福建南靖人，工程師，現(xiàn)從事礦產(chǎn)地質(zhì)工作。