惠州市石壩—黃沙洞地區紫金—博羅斷裂演化特征及其與深層地熱的關系

荀忠

摘要：紫金—博羅斷裂為區域性大斷裂，從南西往北東方向橫貫石壩—黃沙洞地區。研究惠州石壩—黃沙洞地區紫金—博羅斷裂的演化特征及其對深層地熱的影響，對本區地熱評價有較大意義。通過對斷裂野外地質調查相關數據的采集和表現特征進行了系統闡述，結合現有地質資料，總結了本區內該斷裂特征和演化規律。在綜合研究的基礎上，對該斷裂與深層地熱的關系進行了探討。斷裂與加里東—燕山期巖漿的大規模上侵關系密切。構造活動本身所產生的熱對本區深層熱形成具有一定的疊加作用。早期的斷裂對深層地熱體形成和熱能存儲是有利的，新斷裂活動在局部產生地熱釋放通道，以極少量熱泉的形式散失熱能，但對整個構造帶而言，影響是有限的。

關鍵詞：紫金—博羅斷裂；石壩—黃沙洞地區；斷裂與深層地熱關系

1.序言

紫金—博羅斷裂（以下簡稱斷裂）從南西往北東方向橫貫石壩—黃沙洞地區（以下簡稱本區），為區域性大斷裂，長度大于300km。

在開展1∶5萬基礎地質補充調查工作中，針對斷裂在本區的表現形式、規模、產狀、幾何特征、運動學等特征，以野外地質觀察以及各類數據的采集為基礎，結合已有地質資料，進行綜合分析，重點對其表現形式、構造特征、特別是中生代以來的構造特征、應力變化規律等進行總結研究，探討斷裂的演化特征及其與深層地熱的關系。

區域地質構造背景

斷裂發育于華南褶皺帶中南部，夾持在北東向河源斷裂帶和蓮花山斷裂帶之間，位于五華、紫金、博羅、東莞一帶，長約300km，整體上呈北東方向展布，從區域上看，它控制了加里東—燕山期花崗巖體的分布，復又切割了它們（圖1-1）。

物探推斷該斷裂影響深度較大，在薯良嶂一帶測得一條北東向分布的重力異常帶，重力值3.2m/s2～2.8m/s2×10-6m/s2，根據南北兩盤的密度差求得垂直斷距大于600m[1]。

本區沉積巖發育，除志留系和下—中三疊系外地層外，從震旦系至第四系均有出露。

2.斷裂的特征

沿紫金—博羅斷裂帶，在本區的北東側，古竹至河源盆地東南緣，上三疊—下侏羅統砂頁巖逆沖于白堊系紅層之上。南西側博羅縣城附近，加里東期混合巖逆沖于下侏羅統砂頁巖之上[1]。在博羅縣城附近有加里東期侵入巖出露，在紫金北東的黃村、五華縣城北東一帶有印支期侵入巖出露。興寧至博羅一帶，沿斷裂帶有溫泉分布，如本區有黃沙洞溫泉，鄰區博羅縣城北東的中信溫泉。

斷裂在本區范圍內沿東江展布，切割震旦系、寒武系、侏羅系、白堊系地層，控制了石壩紅層盆地南部部分邊緣。

斷裂影響寬數米至數十米，帶內斷裂面呈舒緩波狀延伸，總體傾向南東，傾角40°～75°。在斷裂面附近，巖石發生糜棱巖化、角礫巖化（照片1）、劈理化（照片2）、片理化。片理產狀與斷裂面一致，其強度遠離斷裂面逐漸消失，片理化范圍大于20m（照片3）。

在斷裂通過的觀音閣附近，沉積韻律明顯的K2Ed地層，由于應力作用，局部傾角變陡（75°以上），甚至發生倒轉（照片4、5），其走向與斷裂總體走向基本垂直，該構造表明紫金-博羅斷裂曾發生較大規模的水平錯動，即北西盤向北東方向移動、南東盤向南西方向移動。照片3中的滑動面和照片1中破碎帶透鏡體、角礫亦具有斜滑特征，上盤斜滑方向10°～20°，上滑角度為15°～20°。

據黃沙洞惠熱1#鉆孔揭露，位于斷裂上盤的橫瀝隆起區內，于孔深2000m處見一厚小于1m的輝長巖脈，與晚侏羅世二長花崗巖侵入接觸關系明顯（照片6）。

斷裂上盤早期構造所產生的裂隙多已被后期脈體充填（照片7）。

3.斷裂的形成與發展

3.1生成初期

受加里東運動影響，本區地層發生強烈褶皺，志留紀后發生較長時間隆起和剝蝕，區域地層主要應力為擠壓性質。在海西期，泥盆世—早三疊世沉積建造較穩定，地層所受主要應力性質為拉張。中三疊世末的印支運動，使地層再次發生褶皺，地殼處于整體抬升，沉積發生間斷，地層所受應力以擠壓為主。

從加里東—海西—印支運動，區內地層受擠壓—拉張—擠壓應力的影響，并伴隨有巖漿的上侵活動，可能已形成北東向斷裂構造的雛形或已具一定發展規模（圖3-1a）。

蓮花山張性斷裂導致地質塊體（后沿）下滑，在受早期侵入巖體對下滑推力阻隔，在本斷裂帶造成早期形成的薄弱、破裂部位（前沿）逆沖，從南東向北西，形成惠陽凹陷和橫瀝突起。

3.2發展期

燕山期（208Ma～135Ma）：早期陸塊NW-SE向縮短，大陸地塊逆時針旋轉20°～30°[2]，區域內泥盆系—石炭系褶皺加劇。早期的區域應力以壓性為主，斷裂延續逆沖并發展。

早侏羅世—晚白堊世初期，巖漿上涌活動強烈，北東向張性斷裂形成和發展，本區河源與蓮花山等正斷裂發展，逐漸形成地塹（圖3-1b），早侏羅世金雞組在河源斷裂南東側總體為淺海相，北東側海陸交互相沉積，厚度相差大于3000m。晚侏羅世高基坪群火山巖亦出現地層厚度突然變化，由200多m，突變為2500多m。

晚白堊世末期，區域應力開始由張性向壓性轉換，紫金—博羅等一系列北東向逆斷裂復活、發展，本區內河源斷裂和紫金—博羅斷裂共同作用形成石壩盆地初始形成（圖3-1c）。

3.3新構造期

從盆地白堊系、第三系、新近系地層分布來看，石壩盆地受斷裂逆沖運動影響，由南東向北西逐漸收縮。說明從晚白堊世末開始，斷裂上盤以持續上升為主。

丹霞組（K2E1d）地層砂礫巖局部發生倒轉（觀音閣），根據主干構造和倒轉構造的關系分析，說明伴隨有較大規模的水平錯動。

紫金—博羅斷裂南東側地質構造塊體，由于大規模逆沖作用，抬升最高，風化剝蝕作用最強。出露地層為震旦系到石碳系，缺失較新地層。

4.斷裂與深層地熱的關系

4.1斷裂與深層地熱生成關系

加里東—燕山期巖漿的大規模上侵，攜帶大量熱能，形成最初深層地熱異常區。后期由于放射性衰變產生熱能疊加。

斷裂規模大、活動期次多、延續時間長、不同性質活動等特點，斷裂的構造生熱，對本區深層熱形成具有一定的疊加貢獻。

斷裂上盤中發現有輝長巖侵入于花崗巖內，說明沿斷裂帶存在地幔物質上涌。

4.2斷裂對深層地熱存儲、運移的影響

早期形成的破碎帶本身經不同期次和不同性質（壓性為主）的活動，破碎帶密閉性較好，且大部分破碎巖石已重新膠結成巖，多次的巖漿活動，其氣、液的上涌，形成各種脈體對早先形成的破裂空間進行第二次密閉，因此早期斷裂對深層地熱存儲是有利的。

新構造活動對深層地熱有一定影響。斷裂最新活動為斜沖推覆性質，其活化早期已經密閉的破碎帶或形成新的構造破裂，總體形成封閉性破碎帶。由于圍巖的物性差異和構造應力的局部轉換，不論在橫向或縱向上，亦能形成局部張性裂隙（圖4-1、圖4-2）。當張性裂隙與深層熱儲層連通，形成運移通道和散熱通道，如本區南西側的博羅縣城北東的中信湯泉和本區黃沙洞溫泉。斷裂帶內有少量溫泉出露，分布較零星，亦說明是局部形成的張性破碎導致深層地熱能釋放。

5.結論

（1）紫金—博羅斷裂規模大，活動期次多、活動時間長，對巖體有控制和切割，對石壩盆地南緣紅層界線有一定控制作用等特點。其強烈時期為燕山晚期。新構造期該斷裂性質為壓扭性。

（2）斷裂與加里東—燕山期巖漿的大規模上侵關系密切。

（3）斷裂活動本身所產生的熱對本區深層熱形成具有一定的疊加貢獻。

（4）斷裂上盤中發現有輝長巖侵入于花崗巖內，說明沿斷裂存在地幔物質上涌。

（5）早期的斷裂通道由于巖漿活動，破碎空間多已封閉，對儲存是有利的。

（6）斷裂帶內僅有少量溫泉零星分布，新斷裂活動在局部產生熱能散釋通道，但對整個深層地熱體熱能的散失影響有限。

參考文獻：

[1]涔汝河，蔡守康.廣東省區域地質志[M].廣東省地質礦產局：地質出版社， 1988.

[2]萬天豐，朱鴻.中國大陸及鄰區中生代-新生代大地構造與環境變遷[J].現代地質， 2002， 16（2）：107-120.

[3]河源幅區域地質礦產調查報告書[R].地質部廣東省地質局， 1969.