贛州會昌縣壩背地區地熱特征

陳四寶，張緩緩，陳 鋮，葉永芳， 董 興

(江西省煤田地質局二二四地質隊，江西 新余 336600)

贛州市會昌縣地熱資源就較為豐富，但是，目前對該地區的地熱資源的了解僅是依靠周圍溫泉及以鉆探工作獲得的地溫場，水化學特征上，且數據較少，而對其地下流場特征及埋藏條件不清，使得該地區地熱資源并未得到廣泛應用，仍局限于工業及民用熱供水上。為更好地開發利用地熱水，需要掌握其流場特征及埋藏條件。

1 研究區地質及水文地質條件

1.1 地質條件

1.1.1 地層

研究區內的覆蓋層主要為白堊系晚期茅店組(K2m)，它大面積出露勘查區中部：上部為紫紅色巨厚層狀礫巖夾鈣質粉砂巖、泥巖及粗砂巖，礫石成分以晶屑凝灰巖為主；中下部為泥巖、長石石英砂巖、砂礫巖，局部見橄欖玄武巖和角閃安山巖夾層，厚度大于500m。根據本次ZK01鉆孔揭露地層資料，在白堊系晚期茅店組中下部，F6斷層中見熔結安山質火山角礫巖和橄欖安山巖，其中橄欖安山巖共計厚75.57m，為主要的儲熱層。

1.1.2 熱源層

研究區內熱源層為印支期晚三疊世羅珊序列(γtT3)黑云、二云母花崗巖，分布于勘查區北東角。本次在高密度G3測線以北布測5條可控源測線探測，基底巖性為黑云、二云母花崗巖(γtT3)，探測基底為標高-250～-600m。其深部隱藏情況是：在東西向基底呈“U”字型，在南北向標高由-600～-550m抬升至標高-200～-300m，呈遂漸抬升趨勢。

1.1.3 構造

研究區屬武夷山北北東向隆起帶南段，石城-尋烏北北東向斷裂與會昌—武平環狀構造復合部位，區內共發育有7條斷裂，其中北西向、北北西發育的有F1斷裂、F2斷裂、F3斷裂、F4斷裂；北東向、北北東向發育的有F5斷裂、F6斷裂、F7斷裂(圖1)。研究區內地熱田主要是受深部的F7斷裂、F6斷裂、F2斷裂控制。這三條斷裂的具體描述如下：

1)F2斷裂。出露于勘查區北中部，走向330°～340°，傾向240°～250°，傾角50°～60°，顯示張扭性特征。

2)F6斷裂。出露于勘查區北西部，走向20°～30°，傾向290°～300°，傾角65°～70°，顯示張性特征。

3)F7斷裂。出露于勘查區北西部，走向5°～30°，傾向275°～300°，傾角50°～70°，鉆孔揭露斷層帶鉛直厚度為37.1m(孔深423.4～460.5m)，顯示張性特征。從本次鉆孔抽水試驗及物探測量資料可知，該斷裂與地熱導水有著密切關系。

1.2 水文地質特征

根據研究區地下水賦存條件、水力特征，可將本區地下水類型分為松散巖類孔隙水、紅色碎屑巖裂隙孔隙水及基巖裂隙水三種類型。

1)松散巖類孔隙水。分布于第四系全新統的砂礫石層中，水位埋深2～6m，含水層厚1～5m，鉆孔消耗量為0.2～0.4m3/h，富水性差—中等。主要接受大氣降水和基巖裂隙水補給，向溝谷、河流等低洼處排泄。

2)碎屑巖裂隙孔隙水。賦存于白堊系上統周田組(K2z)紫紅色鈣質粉砂巖、礫巖、黃色薄層狀泥巖與紫紅色粉砂巖、泥巖風化裂隙中。含水層厚度2～10m，鉆孔消耗量一般為0.18～0.3m3/h，水位埋深小于10m，為潛水含水層，富水性差。地下水主要靠大氣降水補給，局部地段為基巖裂隙水及斷裂脈狀水的側向補給，其徑流主要受地形控制，排泄方式是通過導水的節理裂隙由高水位向低水位排泄于溝谷成泉。

3)基巖裂隙水。據地下水的賦存條件和富水性的均一程度可分風化帶裂隙水和構造裂隙水。

圖1 研究區斷裂構造略圖Figure 1 Study area faulted structure sketch

②構造裂隙水。主要賦存于斷裂破碎帶和構造裂隙中，富水性極不均一。而斷裂構造是溝通基底熱源的主要通道，斷裂帶在接受地表水補給后，自南南西向北北東深部徑流加熱，因此，斷裂帶是主要的儲熱水空間，構造裂隙水是主要的熱水源。

本地熱田由于受地質構造和地形地貌影響，形成了自身的補排模式特征。地勢上東高西低，地下分水嶺與山脊走向基本一致，呈南北方向展布。地下水在研究區內接受大氣降水補給后，沿第四系松散層、碎屑巖裂隙風化層和基巖裂隙層，順地形走勢徑流，總體運動方向由南東向北西徑流，一部分在車心村的西部(溫泉地)排泄于地表，另一部分沿深部構造徑流出勘查區。

2 勘查工作及其成果

2.1 鉆探工作

本次鉆孔布置是在調查勘查區北部車心地熱溫泉群施工的5個鉆孔、勘查區內有關構造點實地調查取證和物探成果基礎上，按“已知到未知”的原則，采用網絡RTK技術布置了一個孔，即ZK01鉆孔。

通過對ZK01鉆孔施工和抽水試驗，取得如下成果：F7斷裂帶鉛直厚度37.1m，斷裂帶巖性為熔結安山質火山角礫巖和橄欖安山巖，RQD=26.4%；抽水試驗平均單位涌水量q=0.557 6L/(s·m)，平均滲透系數K=1.664m/d；當抽水降深s= 24.31m時，鉆孔涌水量1 019t/d，水溫34.8℃。

2.2 物探工作

2.2.1 高密度電阻率

在收集研究區北部車心地熱勘查區地熱鉆孔和地熱溫泉群資料基礎上，進行了3條1∶1萬高密度電性剖面測量。經綜合分析對比，鉆孔遇裂隙且涌地熱水時，高密度電性值為28～96Ω·m；在地表溫泉附近電性值為64Ω·m以上，如圖2所示。因此，初步認為當電性值≤128Ω·m時，為判斷存在地熱水必要條件之一。

2.2.2 可控源音頻大地電磁測深測量

根據1∶1萬高密度電阻率測量結果，結合現場調查實際情況(如：回避勘查區內高壓線、高速公路等)進行布置工作。布置原則“從已知到末知”逐漸推進，并重點布置在斷層交匯處?；旧习淳€距300～500m、點距30m，布設L1、L2、L3、L4、L5五條剖面線，計82點，長2 460m。

從L1、L2、 L3可控源剖面線測量可知，按推測的含水區中心點標高計算，含水層標高由可控源L3剖面線向可控源L1剖面線降低，即由標高-180m下降到-320m(圖3)。含水層區段面域，總體由南向北降低(圖4)，流向自南向北，表現含水區最好水平面為標高-200～-300m，含水流體主要受F2、F6、F7斷裂控制。

2.3 采樣及測試工作

在抽水試驗最后一次降深中采取10kg水樣，按礦泉水要求進行水質全分析樣、微量元素分析、特殊元素分析、放射性同位素(總α、總β、Rn)分析、硫化氫氣體分析。

圖2 高密度S3測線電性對比Figure 2 High density line S3 electric properties contrast

圖3 可控源L1、L2、L3剖面線測量電性成果Figure 3 Controlled source sections L1, L2 and L3 measured electric property results

圖4 可控源L1、L2、L3剖面切面Figure 4 Controlled source sections L1, L2 and L3 slices

3 分析討論

3.1 地震引發溫泉

勘查區位于石城-尋烏斷裂帶中部，會昌紅層盆地南區段(靠近尋烏縣)，根據江西省地震中心1918—2011年地震統計資料，在會昌縣和尋烏縣發生2～4級地震共計511次，為全省發生地震頻率最高地區，其中會昌縣發生地震35次，引發溫泉1處(車心地熱溫泉)，尋烏縣發生地震476次，引發溫泉11處。由此可見，地震頻發致使斷裂構造(溝通會昌紅層盆地基底花崗巖熱源區)和斷裂構造產生的次一級節理裂隙逐漸擴大與延長，在斷裂帶水頭壓力下，合適的地點產生溫泉。

3.2 車心地熱調查區

該區地熱泉出露在白堊系紅層中，溫泉群呈北北東展布，根據車心地熱水勘查區圍繞著溫泉群施工的6個地熱鉆孔水文地質資料分析(其中1個鉆孔未見地熱水涌出，5個鉆孔涌出地熱水)，在孔深9.5～51m涌出地熱水，之后隨著孔深增加，涌水量不見增大且水溫降低，從取出巖心可以看出，地熱水是從連續地層層理面且基本垂直層理面節理裂隙涌出，裂隙寬度1～3cm，裂隙面彎曲不規則呈張性特征且有硅化、礦化、硫化物現象，說明車心地熱溫泉群是與溝通基底(花崗巖)斷裂所產生的節理裂隙作用結果，溫泉所在位置不在主斷裂帶上。當地村民說“在20世紀60年代，當大雨過后，溫泉群出現混濁水”，從地形和水位標高來看，溫泉水補給主要來源于南部，即溫泉水與南部湘水河或溝谷有著密切關系。

3.3 地熱流體流場特征及埋藏條件分析

1)地熱水來源主要受深部F7、F6、F2斷裂控制(圖5)，斷裂含水帶接受地表水補給后，自南南西向北北東深部徑流加熱，在新構造運動作用下(地震)一部分在車心村附近通過F7、F2斷裂所產生節理裂隙排泄于地表，另一部分繼續沿斷裂帶向北北東向徑流。

2)勘查區地熱流體流場主要分布在F7、F6二正斷層之間，據L1、L2、L3可控源剖面線測量、水平切面平面和ZK01鉆孔成果資料，地熱流體埋藏在標高-100～-400m，埋深由南南西向北北東延深，呈南北方向展布，流向由南向北徑流(見圖6)。

3)通過對周邊地熱資料收集和調查分析，認為勘查區地熱異常主要受干熱巖(會昌盆地基底——印支期晚三疊世羅珊序列γtT3黑云、二云母花崗巖)影響，具有分布范圍廣特點。區內上伏蓋層厚大于500m，有利于儲熱，而斷裂構造作用一是溝通基底熱源通道，二是斷裂帶提供儲熱水空間。

4 結論及建議

4.1 結論

根據對地震等以往資料整理分析，利用物探電性對比成果，結合本次鉆探、抽水試驗等成果分析可知，該地區地熱水主要分布在F7和F6斷層之間，并呈南北方向展布，地熱田以熱儲呈帶狀為主，主要受深部F7、 F6、 F2斷裂控制。斷裂帶是主要的儲熱空間，且斷裂含水帶接受地表水補給后，自SSW向NNE深部徑流加熱，在新構造運動作用下(地震使斷裂產生的節理裂隙擴大和延伸)，一部分在車心村附近通過F7、F2斷裂所產生節理裂隙排泄于地表，另一部分繼續沿斷裂帶向北北東向徑流。

圖5 剖面示意圖Figure 5 Schematic section

圖6 地熱水流場特征及埋藏條件示意Figure 6 Geothermal water flow field features and schematic diagram of buried condition

4.2 建議

研究區內目前僅施工的一個ZK01孔，勘查點少，對區內地熱水賦存狀態控制程度不夠，因此應加大鉆探工作量。另外，由于F6斷層以西地段覆蓋層(K2z、K2m)較厚，又有F7、F6、F2三條正斷層的影響， 加之對F7斷層抽水試驗表明地熱異常明顯且流量較大，在空間位置上，極有利于地熱水的儲蓄。因此，建議繼續對研究區內的F7、F6斷裂進行勘查。