廣東省龍門縣永漢地熱田地熱地質條件及成因分析

李立峰 唐安安

（廣東省有色金屬地質局九三五隊）

廣東省龍門縣地熱資源豐富，查明其形成機理，對可持續(xù)開發(fā)利用地熱流體，合理劃分地熱資源開采區(qū)及充分發(fā)揮地熱優(yōu)越性、經濟可行性、地域發(fā)展性都具有重要的意義［1］。但總體上地熱地質研究程度較低，對地熱田成因認識不足。本研究以永漢地熱田為例，通過地熱地質調查、地球物理勘查、地熱鉆探、測溫等工作手段，對地熱田的地熱地質條件加以分析，總結了地熱田的成因，為龍門縣這類地熱田的研究提供參考。

1 區(qū)域地質背景

永漢地熱田大地構造位置處于橫跨全省的東西向佛崗—豐良深斷裂帶中段南側，該斷裂帶是橫亙廣東中部的一條構造巖漿活動帶，總體上走向近東西，以傾向北為主，主要為壓性［2］，省內斷續(xù)延長近600 km，寬為20~70 km，主要由東西向的燕山期侵入巖、噴出巖和同方向不同時期的褶皺、斷裂、隆起帶、沉降帶所組成，常伴有北西、北東、南北向的扭、張性斷裂等配套構造。

地熱田距離佛崗—豐良深大斷裂帶約15 km，次一級北東向構造發(fā)育，地層主要有寒武系、泥盆系、石炭系、第四系，總體上呈一北東向傾伏向斜，軸部為石炭系，兩翼為泥盆系，整體上傾向南西，永漢地熱田位于向斜東翼。

2 熱異常區(qū)空間分布

永漢地熱田有2個熱異常區(qū)，分別位于永漢鎮(zhèn)馬星村和隔陂村，均位于北東向向斜一翼（圖1），2個熱異常區(qū)之間為帽子峰組砂巖，裂隙不發(fā)育、導熱性較差，是天然隔熱層，2個熱異常區(qū)之間沒有斷裂相互連通。

根據長期水位觀測數據，在開采期，馬星熱異常區(qū)地熱流體水位持續(xù)下降，并且形成季節(jié)性降落漏斗，降落漏斗中心與邊界水位標高差值達到33~50 m，而隔陂熱異常區(qū)地熱流體水位波動穩(wěn)定，兩熱異常區(qū)地熱流體水位變化規(guī)律具有明顯差異。此外，馬星和隔陂分別錯峰實施群井降壓試驗，馬星抽水對隔陂水位無明顯影響。

綜上可知，馬星和隔陂2個熱異常區(qū)水力聯(lián)系不明顯，本此研究暫將永漢地熱田劃定了2個勘查區(qū)：隔陂勘查區(qū)和馬星勘查區(qū)。

3 熱儲特征

3.1 巖性特征

根據鉆孔揭露，馬星勘查區(qū)熱儲巖性主要為泥盆系上統(tǒng)天子嶺組（D3t）灰?guī)r。巖石呈灰白、灰、灰黑色，泥晶結構，條帶狀構造、層狀構造。

隔陂勘查區(qū)熱儲巖性主要為石炭系石磴子組（C1sh）灰?guī)r。巖石呈灰黑色，泥晶結構、生物碎屑結構，層狀構造。

巖石質硬性脆，在構造及地下水的作用下，容易產生破碎，形成裂隙及溶蝕現(xiàn)象。因此，在斷裂帶及附近裂隙、溶蝕溝槽及溶洞等較發(fā)育，為地下熱礦水的循環(huán)、運移及儲存提供了通道及有利的空間。

3.2 構造特征

工作區(qū)存在6條北東向斷裂F1-3、F1-4、F1-5、F1-6、F1-7、F1-8，一條北西向斷裂F2-1。

（1）F1-3斷層位于隔陂勘查區(qū)西部，走向北東47°。根據物探資料，F(xiàn)1-3斷裂切割深度大，可能切割進入下部花崗巖體。

（2）F1-4斷層位于隔陂勘查區(qū)東部，為一隱伏斷裂，物探推測長度大于2.1 km，走向北東，北東段傾向北西270°，南西段有反傾現(xiàn)象，傾向南東120°，總體傾角72°。

（3）F1-5斷層位于馬星勘查區(qū)西部，走向北東，傾向北西300°，傾角76°~81°。

（4）F1-6斷層位于馬星勘查區(qū)東部，走向北東，傾向南東125°，傾角73°~85°。

（5）F1-7斷層位于隔陂勘查區(qū)中心部位，走向約30°，傾向北西。在F1-7斷層底部灰?guī)r中見2層溶洞，溶洞高度分別為2.10和5.16 m，含裂隙溶洞水，為主要熱儲層，是隔陂勘查區(qū)主要的導水、導熱構造。

（6）F1-8斷層走向約35°，傾向約215°，傾角約75°，斷裂帶部位溶洞發(fā)育，含熱礦水，為馬星勘查區(qū)導水、導熱構造之一。

（7）F2-1斷層位于馬星勘查區(qū)北東部，走向北西，傾向北東40°，傾角65°，為一張扭性斜滑斷層，周邊未見地溫異常。

綜上可知，熱儲賦存于F1-7、F1-8斷裂構造帶及其伴生斷裂和灰?guī)r溶洞裂隙中，斷裂后期活動為拉張活動，在構造應力作用下灰?guī)r產生脆性破壞，張性裂隙（溶洞）發(fā)育，同期花崗巖體沿裂隙上涌入侵。熱儲層的巖石均有明顯的構造特征，顯示斷裂對熱儲的控制作用。

3.3 熱儲形態(tài)特征

3.3.1 隔陂勘查區(qū)

隔陂勘查區(qū)地熱流體主要賦存于石炭系下統(tǒng)石磴子組（C1s h）灰?guī)r的裂隙溶洞中，為斷裂帶控熱的裂隙溶洞型熱儲，熱異常沿北東向斷裂F1-7呈帶狀分布。深部地熱流體沿F1-7斷裂運移上升至淺部后與常溫巖溶水混合，并沿F1-7斷裂兩側賦存于巖溶洞隙中形成熱儲。熱水運移至淺部溶洞后往北西和南東兩側擴散，并與常溫水混合之后賦存于巖溶洞隙和卵石層中。由于卵石層廣泛分布，部分地段受地熱流體擴散至卵石層，且熱儲與卵石層之間缺乏穩(wěn)定的隔水層，熱儲反映出本熱儲為開啟型（開放式）的熱儲特征。

西側隱伏測水組透水性差、隔熱效果好的砂頁巖，堵塞熱礦水向西擴展；東側帽子峰組和石磴子組的接觸界線是熱礦水的東墻；南、北側較完整的巖石是熱水帶的南墻和北墻。

3.3.2 馬星勘查區(qū)

馬星勘查區(qū)地熱流體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，為斷裂帶控熱的裂隙溶洞型熱儲，熱異常沿斷裂F1-8呈帶狀分布。馬星勘查區(qū)地溫異常范圍嚴格受巖溶發(fā)育程度控制，深部地熱流體沿F1-8斷裂上升至淺部后與常溫巖溶水混合擴散形成熱儲。由于熱儲與第四系之間缺少一層穩(wěn)定、連續(xù)的隔水層，熱儲產量、水位受周邊機井開采波動變化，反映出本熱儲為開放式人工開采型的熱儲特征。

裂隙不發(fā)育的帽子峰組和春灣組砂頁巖起到了阻礙熱礦水向東、西擴散的作用，周邊機井無明顯熱異常現(xiàn)象，說明砂頁巖隔水、隔熱效果良好；南、北側較完整的巖石阻礙熱水帶往南、北擴散。

4 平面地溫場特征

通過系統(tǒng)測溫，繪制了地熱田30 m埋深等溫線圖（圖2）。

馬星、隔陂勘查區(qū)主要受斷裂構造及巖性等因素控制，熱異常范圍及溫度變化與斷裂構造和巖性密切相關。根據地熱田30 m埋深等溫線圖特征，馬星勘查區(qū)地溫場形態(tài)呈橢圓形，長軸方向北東向，沿F1-5、F1-6、F1-8斷裂走向延伸，30 m埋深30℃的熱異常范圍面積為0.25 km2。地溫場在30 m埋深平面上的特征：往南東、北西方向溫度遞減較快，往北東和南西遞減較慢，高溫中心區(qū)沿F1-8斷裂展布。

隔陂地溫場形態(tài)呈不規(guī)則長軸型，長軸方向北東向，沿F1-3、F1-4斷裂走向延伸，30℃等溫線圈定面積為0.32 km2。地熱田自ZK4探采井熱中心往北方向降溫較快，平均溫度遞減率為0.14℃/m；往西方向受地表常溫水控制，平均溫度遞減率為0.08℃/m；往東方向受F1-4斷裂控制，降溫較快，平均溫度遞減率為0.12℃/m。

5 地熱田成因分析

5.1 熱源

研究表明，廣東省天然溫泉明顯受深大斷裂和巖漿侵入活動控制，并沿巖漿侵入體、深大斷裂或其次級斷裂出露和分布［3］。近現(xiàn)代火山及近代巖漿的侵入活動等與巖漿有關的熱源是地熱資源最理想、最重要的熱源［4］。惠州市各地熱田的形成明確受早白堊紀、晚侏羅紀侵入巖影響，主要巖性為黑云母花崗巖［5］。佛岡—豐良深斷裂帶是我省最為重要的一條東西向構造巖漿巖帶，控制著以燕山期花崗巖為主體的大量巖體的展布，工作區(qū)外北西方向約1.5 km左右出露的南昆山花崗巖體，為該構造巖漿巖帶的一部分，屬早白堊世侵入巖（K1γ）。較新的巖體地下深處蘊藏著巨大的熱源，地下水沿著深大斷裂帶進行深循環(huán)，將深部的巖漿余熱及放射性元素蛻變熱等熱能運移至淺部形成地熱田。

根據現(xiàn)有的地質資料及對地熱的認識水平，隔陂勘查區(qū)和馬星勘查區(qū)的熱源主要來自于溝通深部熱源的斷裂帶的熱對流，其次為早白堊世（K1γ）巖漿活動產生的巖漿余熱、巖體中所含的放射性元素蛻變所釋放的熱能。

5.2 地熱流體通道

地熱田位于區(qū)域性佛岡—豐良深斷裂南側，工作區(qū)北東向斷裂構造發(fā)育，在構造應力作用下，容易形成連通性較好的斷裂破碎帶和裂隙溶洞發(fā)育帶，為本地熱田深部地熱流體的循環(huán)和運移提供了良好的通道及空間，形成對流型熱水系統(tǒng)。據現(xiàn)有資料，區(qū)內北東向斷裂構造應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，是本地熱田地熱流體的主要通道。

6 結 論

（1）永漢地熱田地熱流體主要賦存于灰?guī)r的構造巖溶裂隙發(fā)育帶中，屬裂隙溶洞型熱儲，主要受北東向斷裂構造及灰?guī)r分布范圍等因素控制，熱異常范圍及溫度變化與斷裂構造和巖性密切相關，熱儲形態(tài)呈北東向帶狀展布。

（2）永漢地熱田位于佛岡—豐良深斷裂帶的南側，區(qū)域上由佛岡—豐良深斷裂帶或其次一級的東西向構造控熱，區(qū)內次一級北東向斷裂為本區(qū)導熱、導水構造。熱源主要來自于溝通深部熱源的現(xiàn)在活動斷裂帶的熱對流，其次為巖漿余熱、斷裂構造摩擦熱及放射性元素蛻變所釋放的熱能。地熱流體通道主要是近北東向斷裂構造應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。