河南朱陽關-夏館斷裂帶板廠礦區(qū)地熱資源分布特征研究

劉小照

(河南省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質勘查院，河南 鄭州 450001)

地熱能“取之不盡、用之不竭”，且不受地域、季節(jié)氣象與晝夜的影響，是理想的綠色、安全、環(huán)保的可再生穩(wěn)定能源。地熱資源是寶貴的綜合性礦產(chǎn)資源，其功能多、用途廣，可供發(fā)電、采暖，可供提取溴、碘、硼砂、鉀鹽、銨鹽等工業(yè)原料和天然肥水的資源，還是寶貴的醫(yī)療和飲用礦泉水資源以及生活供水水源[1]。

2010-2019年由河南省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質勘查院承擔的河南省地勘基金項目，河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣板廠一帶多金屬礦預查[2]、普查工作[3]，在板廠礦區(qū)施工的ZK1882孔，在1 450 m處測得水溫43.3℃。本文通過對板廠礦區(qū)的地熱資源成礦背景分析，提出下步地熱勘查方向。

1 區(qū)域地質背景

板廠礦區(qū)位于內(nèi)鄉(xiāng)縣城北約60 km處，大地構造位置處于商丹縫合帶以北的華北地塊南緣，秦嶺造山帶東段的北秦嶺構造帶內(nèi)[4](圖1a)。夾持于朱陽關-夏館斷裂與商縣-丹鳳斷裂之間，朱陽關-夏館斷裂帶上。區(qū)內(nèi)北西與北東向兩組斷裂十分發(fā)育，具有較好的導熱和儲水空間。板廠礦區(qū)即位于北西向和北東向兩大構造的交匯部位，該區(qū)的北西向斷裂分布的巖體具有深部構造背景[5]，具有較好的地熱成礦遠景。

2 礦區(qū)地質特征

礦區(qū)位于黃花幔巖體南側之朱陽關-夏館斷裂帶上，出露地層主要為下元古界秦嶺群雁嶺溝組(Pt1y)和新生界第四系(Q)。區(qū)內(nèi)斷裂構造發(fā)育，巖漿巖分布廣泛(圖1b)。

1第四系；2秦嶺群雁嶺溝組；3斜長角閃片麻巖；4花崗片麻巖；5大理巖；6斜長角閃巖；7燕山晚期花崗巖；8華力西早期花崗巖；9加里東晚期花崗巖；10礦體位置及編號；11礦脈位置及編號；12斷層位置及編號； SF板塊主縫帶—西官莊-鎮(zhèn)平-松扒斷裂系(商丹斷裂系)；①三門峽-魯山斷裂；②黑溝-欒川-維摩寺-羊冊-明港斷裂(欒川斷裂)；③ 瓦穴子-喬端-小羅溝-小董莊斷裂(瓦穴子斷裂)；④ 朱陽關-夏館-大河斷裂(朱夏斷裂)；⑤ 勉略-襄廣斷裂(勉略斷裂)。Ⅰ 華北板塊：Ⅰ1華北陸塊；Ⅰ2華北陸塊南緣；Ⅰ3北秦嶺構造帶；Ⅱ 揚子板塊：Ⅱ1南秦嶺構造帶；Ⅱ2揚子陸塊

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層為下元古界秦嶺群雁嶺溝組，其走向290°～310°，傾向SW，傾角50°～80°。主要巖石為大理巖、斜長角閃片麻巖、花崗片麻巖等。

大理巖廣泛分布于礦區(qū)范圍內(nèi)，分布于西南部者鈣質含量高，分布于中部的大理巖鎂含量高，北部大理巖內(nèi)炭質含量較高，呈煙灰色。東部大理巖含透輝石比西部大理巖高，呈淺灰色。斷層帶附近大理巖，構造作用明顯，蝕變較強，巖石呈條帶狀產(chǎn)出于礦區(qū)中部，以夾層分布，具分枝復合、尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象，其巖石礦物主要為方解石、白云石、石英、透輝石、鎂橄欖石、角閃石、蛇紋石和金云母等。根據(jù)上述礦物組合的含量差別，可把該類巖石細分為：透輝石大理巖、金云母大理巖、金云母透輝石大理巖、蛇紋石化大理巖、石英云母片巖和綠泥石片巖等。這些巖石沿走向和傾向均呈漸變過渡，沒有明顯的界線，且變化頻繁，呈不規(guī)則交互層狀產(chǎn)出。斜長角閃片麻巖，以透鏡體的形態(tài)分布于花崗巖中，少量在碳酸巖鹽與巖體的接觸帶上產(chǎn)出，區(qū)內(nèi)僅在西南部零星分布。花崗片麻巖，以透鏡體、條帶狀分布于大理巖中。區(qū)內(nèi)僅在中南部出露。

大理巖為區(qū)內(nèi)主要含水層，斜長角閃片麻巖、花崗片麻巖形成穩(wěn)定的隔水層。

2.2 構造

礦區(qū)構造以斷裂為主，褶皺次之，但褶皺對地熱成礦控制在運移過程中的吸收熱源具有重要的意義。斷裂產(chǎn)狀和地層一致，長達9 km，寬1～30 m，具上陡下緩的變化趨勢，破碎帶主要由角礫化大理巖、硅質巖、糜棱巖化花崗巖組成。另外一組斷裂走向10°～35°，傾向NW 或SE，傾角55°～88°，屬橫向斷層，規(guī)模小，為地下水的重要補給通道。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)分布的巖漿巖為花崗巖，主要為加里東期、華力西期和燕山期花崗巖，加里東期花崗巖受構造影響而具角礫巖化，呈NW向透鏡體產(chǎn)出，華力西期花崗巖受NW向斷裂控制，沿朱陽關-夏館斷裂帶分布，燕山期花崗巖受近SN向斷裂控制。巖體的分布，不但起到隔水，同時為重要的熱源。

3 水文地質特征

3.1 地表水

區(qū)內(nèi)地形起伏高差達200～300 m，溝谷縱橫，植被發(fā)育，形成了多條常年流水的河流。區(qū)域上河流以北西西、北北東向為主，分布有老灌河、蛇尾河、讓河、湍河等。大的河流的分布與區(qū)域大斷裂展布方向一致，如老灌河等，即沿北西西向朱陽關-夏館斷裂帶平行產(chǎn)出。次級斷裂形成一條條的小支流，如蛇尾河、讓河等，在北西西向斷裂與北北東向斷裂交匯部位形成眾多泉(群)，如小水泉水點，板廠泉群等。

3.2 地下水

地下水的分布與巖性、構造及地形密切相關。區(qū)內(nèi)主要地下水為裂隙巖溶水。板廠一帶泉流量10～100 L/s，地下水徑流模數(shù)>9 L/s·km2，單井涌水量4 800 t/d；五里川-萬溝一帶泉流量，1～10 L/s，地下水徑流模數(shù)>6 L/s·km2，石界河-小水等地泉流量0.1～1.0 L/s。HCO3-Ca·Mg型水；礦化度0.2～0.3 g/L。

4 地熱地質特征

4.1 區(qū)域地熱分布簡述

朱陽關-夏館斷裂帶西端已知地熱有盧氏縣湯河裸浴場，常年水溫49.5℃左右，時流量10 t，含有硫、氟、鈣等二十多種微量元素。東部南陽盆地內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多處巖溶熱水，且已商業(yè)開發(fā)利用，水溫43℃左右，時流量達40 t。

4.2 板廠地熱特點

根據(jù)板廠礦區(qū)地質勘查工作成果，對地下水儲層及構造進行整理，含水層在740～1 610 m，形成了兩層穩(wěn)定的含水層。上層斷層，提供了水源通道，下部隱伏巖體，為含水層提供了熱源(見圖2)。

圖2 板廠礦區(qū)聯(lián)合剖面含、隔水層示意圖

5 結語

5.1 地熱成礦模型

建立成礦模式(圖3)，必須明白地熱資源的補給源、通道及熱源，才能建立起一個完整的地熱資源系統(tǒng)，依據(jù)模型，達到地熱資源勘查有方向，從而指導下一步工作。

(1)補給源：由大氣降水和地表水入滲為地下熱水的主要補給源。

(2)通道：斷裂帶為主要熱儲和熱流通道，地下水經(jīng)深部循環(huán)加熱，沿深斷裂帶上涌至地表或淺部，形成地熱顯示和地熱異常，多地出露溫泉。

(3)巖體熱源：二朗坪巖體在礦區(qū)邊部，距離礦區(qū)不足500 m，且區(qū)內(nèi)分布有多條花崗巖脈，同時深部有隱伏花崗巖體。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，酸性巖漿巖的生熱率約占生熱總量的70%，基性巖占20%，而超基性巖僅占10%。表1列舉出各種巖石的放射性衰變熱產(chǎn)率。

表1 各種巖石的放射性衰變典型熱產(chǎn)率

1.秦嶺群雁嶺溝組 2.二郎坪群火神廟組 3.大理巖 4.片巖 5.片麻巖 6.斜長角閃片巖 7.二云石英片巖 8.變石英角斑巖 9.花崗巖 10.朱陽關-夏館斷裂 11.次級斷裂 12.降雨 13.地下水流向 14.熱源方向 15.熱交換地方 16.泉水點

5.2 找地熱方向

(1)板廠礦區(qū)：河南省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質勘查院承擔的“河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣板廠一帶多金屬礦普查”， 2017年10月，普查工作中施工的ZK1882鉆孔，孔深1 450 m處測得水溫43.3℃，已知地熱資源的走向及傾向延伸方向，均是未來找地熱資源的方向。

(2)區(qū)域上找地熱資源的方向：朱陽關-夏館斷裂帶是區(qū)域上重要的深大斷裂帶，其與北北西或北北東構造交匯部位，是地熱勘查的有利區(qū)。如盧氏縣湯河裸浴場、西峽縣小水泉點、板廠礦區(qū)地熱及泉群等，均位于兩組構造的交匯處。區(qū)域上溫泉及地熱異常，是尋找地熱資源的可靠信息。