福州市螺洲地热特征及前景分析

李立生

(福建省地质测绘院， 福州，350011)

1 区域概况

螺洲地热位于福州市仓山区南台岛东南端的螺洲镇，南临乌龙江，北、西分别与城门镇、盖山镇相连。地热异常区地势平坦开阔，为冲海积平原地貌，标高为3～5 m。义序、胪厦与螺洲间有盆地中的残丘—鳌山相隔，鳌山山脊近东西向展布，残丘标高34.8～55.0 m。螺洲地热为隐伏地热，上世纪80年代区域地质调查发现钻孔孔深252.68 m深部存在地热异常，孔口温度42℃；近年在胪厦与螺洲一带开展地热勘查，再次发现水温36～ 76℃的地下热水。

2 地热地质背景

该区在构造上处于欧亚大陆板块东南缘，濒临太平洋板块，为环太平洋中-新代巨型构造—岩浆带的陆缘活动带的一部分，是全球构造-岩浆活动最活跃的地区之一。福州地热田主要受区域性北东东向连江—永定断裂带和北西向顺昌—闽清断裂带控制。连江—永定断裂带，地表上为一组断续展布的北东东向高倾角断裂，断裂带中动力变质现象明显，蚀变强烈，有大量中酸性和中基性岩脉贯入，基本贯穿福州市区；顺昌—闽清断裂带，地表为一组规模较小的北西向断裂组成，东南端经闽侯、福州西没入海域[1]。

区内主要出露地层为第四系和侏罗系上统南园组。第四系全新统长乐组海积层和上更新统龙海组冲积层，岩性为淤泥、砂性土与卵石，第四系层厚53～55 m，其中下部龙海组冲积层砂砾卵石层厚8～15 m。侏罗系上统南园组在高盖山、鳌山等地出露，岩性为凝灰岩、凝灰熔岩。螺洲、义序、胪厦等地第四系下伏花岗闪长岩、花岗岩体，局部穿插北东东向细粒花岗岩和花岗斑岩脉。

受区域性深大断裂的影响，区内大构造主要为北北东向乌龙江断裂和北北西向八一水库—尚干断裂*福建省第二水文地质工程地质队，福州盆地水文地质报告，1985。(图1)。

(1)乌龙江断裂：该断裂带走向北东60°，长超过20 km，宽度4～6 km，该带南园组火山岩经过应力作用，岩石破碎，以压扭性断裂为主。在地表见到明显的压扭性裂面主要为吴山—义序断裂，总体走向北东70°～80°，倾向南东，倾角70°～90°，宽3～4 m。

(2)八一水库—尚干断裂：北自福州北岭，经八一水库、树兜、王庄，向南南东延伸经螺洲，至尚干，长达40 km，该断裂主要由一组近平行的断裂以及一系列密集成带的北北西向张扭性节理裂隙组成。总体走向335°～340°，大部分倾向北东，倾角65°～85°。该断裂基本隐伏于第四系之下，卫星影像呈北北西向线性影像明显。该断裂中段树兜—王庄段，在福州盆地水文地质勘探中有众多的钻孔揭露，其性质表现为张扭性，沿断裂破碎带棱角-次棱角状构造角砾发育，裂面上常见有斜插痕，硅化、绿帘石化、绿泥石化、碳酸盐化和钾化等蚀变强烈。该地段地热丰富，地热主要受北北西向断裂构造(张扭性)和一系列北东东向断裂组成棋盘式构造控制*福建省地质矿产局，福建省地下热水概述，1984。。福建省地震局对福州城市活动断裂研究成果[2]，表明该断裂带在南台岛南段义序、螺洲一带，在空间上具有明显的几何分段性，有3组北北西断裂组合，各段落由一系列倾向相同或相反的正断层或次一级断层组成，在剖面上组成地堑或地垒状构造。在平面上呈宽窄不一的破裂带，弱具有斜列展布，破碎带宽7～260 m。福建省闽东工程勘察院对福州南台岛螺洲镇区、义序、胪厦温泉构造可控源音频大地电磁物探测量发现了产状基本相似的4组北北西断裂，其走向335°～340°，倾向北东，倾角较陡，断裂从东往西分别为F1、F2、F3、F4，认为中间2条为主构造，其旁边的为次一级构造。

福州市区中心地热田分布北起思儿亭，南至象园，西自五一路，东到六一路，南北长5 km,东西宽近2 km,呈北北西向长条带展布，主要受北北西向树兜—王庄张扭性断裂控制。在福建省地下热水概述认为北北西向断裂构造(张扭性)和一系列北东东向断裂组成棋盘式构造及环状构造是福州地热区域构造体系的总格局，为福州地热的主要控制构造。

3 地热出露条件、分布特征

螺洲地热为隐伏地热异常区，隐伏于第四系冲海积层之下，其范围北至胪厦，南达乌龙江，东抵螺洲街、西临义序，地热异常范围较大，面积约3.0 km2，总体沿北北西向断裂构造展布。以鳌山为界，可分为南、北2个异常区，北区为义序—胪厦一带，南区则为螺洲镇一带，面积各约1.5 km2。地热热储有层状和带状2种类型，层状热储分布于上部，热储层为第四系泥质砂砾卵石层，厚8～15 m，富水性中等，单孔涌水量约500 m3/d。南区热储温度27.3～35.0℃，平均温度约31.2℃；北区热储温度较低(25～27℃)。带(脉)状的基岩构造裂隙热储层的热水储存于基岩构造破碎带及其岩体的节理裂隙中，在北北西向和北东向断裂交会部位，岩石破碎，节理裂隙发育，为地下热水富集区。南区在F1断裂施工的K2钻井*福建省闽东南地质大队，福州市地热探采K2钻井勘探报告，2013。，井深702.33 m，降深43.2 m时涌水量达1 655 m3/d，孔口水温76℃，孔底最高温度84.8℃。北区在F3断裂施工的K1地热井*福建省第四地质大队，福州市地热探采K1钻井勘探报告，2010。，井深704 m，水位降深14.2 m时涌水量为2 265 m3/d，孔口水温36℃，孔底温度45℃。

4 地热的地温场特征

4.1 地温场垂直变化特征

综合分析浅孔测温资料，南区与北区的浅孔测温数据(表1、2)。上部地温受气温影响，埋深10 m地温趋于正常，作为常温带温度。北区地热地温较低，据6个浅层测温钻孔资料，埋深10 m处地温22.3～23.0℃，平均22.7℃， 埋深50 m处地温24.9～27℃，平均25.6℃。10～50 m增温率为6.5～10℃/100 m，平均递增8℃/100 m。根据对K1地热井的全孔系统测温，埋深10 m处水温27.5℃，埋深300 m处水温32℃，平均增温率为1.55℃/100 m；340 m水温33℃，开始增温较快，埋深360 m水温36℃，平均增温率达15℃/100 m，在埋深550 m揭露到花岗岩时增温亦较快，表明该区地温增温明显。

表1螺洲地热南区浅孔测温数据*福建省第四地质大队，福州市螺洲地热钻井测温勘探报告，2012。

Table1ThegeothermaltemperaturemeasurementdataofshallowholeinsouthernareaofLuozhoucounty

深度(m)ZK1ZK2ZK3ZK4ZK5ZK6ZK7ZK8ZK9ZK10ZK11ZK12ZK13ZK14ZK15520.420.517.723.422.323.321.022.220.922.821.122.520.321.223.11022.923.419.223.823.524.322.222.722.323.522.924.421.323.423.61525.024.622.124.725.924.623.222.923.024.324.425.923.825.023.92026.525.623.725.926.324.924.023.123.324.826.227.226.626.827.12527.926.824.726.827.225.724.723.423.925.628.028.728.929.128.83028.827.625.829.128.527.825.425.125.126.629.430.030.530.129.83529.628.326.730.329.528.626.226.026.027.230.631.031.630.930.94030.328.927.231.230.229.226.826.426.427.831.532.032.531.731.74531.529.527.732.331.029.827.527.027.128.532.633.233.532.432.94832.029.928.033.131.930.427.927.727.328.833.333.934.333.533.6

单位：℃；测温时气温：28℃

表2螺洲地热北区浅孔测温数据表[3]

Table2ThegeothermaltemperaturemeasurementdataofshallowholeinnorthernareaofLuozhoucounty

深度(m)C1C2C3C4C5C6122.622.522.422.221.621.4523.123.223.122.722.422.11022.923.123.022.422.322.31523.323.223.122.722.622.52023.623.323.423.222.923.02524.223.723.823.623.523.33024.724.424.323.823.623.63525.424.824.724.124.023.84025.925.125.024.424.324.24526.525.525.324.924.624.65027.026.025.525.425.024.9

单位：℃；测温时气温：20℃

南区地温较高，在埋深10 m水温19.2～24.4℃，埋深48 m水温27.2～34.3℃。埋深10～48 m温度增加4.9～13℃，增温率为13.24～34.21℃/100 m，明显高于正常地温增温率。根据K2孔的全孔系统测温*福建省地质工程勘察研究院，福州地区地热资源调查与评价报告，2015。，埋深10 m水温29.5℃，埋深80 m水温42.8℃，平均增温率为19.0℃/100 m；埋深300 m水温67.2℃，埋深300 m后开始突然增温，埋深340 m水温82.8℃，平均增温率达8℃/100 m，为导热导水构造段；埋深340～590 m增温较慢，埋深590 m温度84.8℃，平均增温率为0.8℃/100 m；而后温度略有下降，至700 m时温度为82.1℃，平均增温率为-2.45℃/100 m。螺洲地热的平均地温梯度4.5℃/100 m，最大地温梯度39℃/100 m(图2)。

4.2 地温场平面分布特征

螺洲地热以鳌山为界分为南区与北区2个热异常区，以25℃为热异常分界温度，平面形态近椭圆形，长轴沿北西向展布，长约1.5 km，短轴沿北东向展布，长约1.0 km。浅层地温50 m处北区地温最高温度约27.0℃。南区48 m处最高温度约35.0℃，-48 m等温线，地热异常总体呈北西向长椭圆形展布，临近F1断裂K2地热井周边为最高温核心区，向四周温度降低，但沿北西向的温度降低比北东向慢(图3)。

5 地热流体化学特征

螺洲地热水为无色、透明的微咸水，矿化度1 395～2 498 mg/L，地下热水水化学类型主要为Cl-Na型，主要水质指标见表3。主要地热化学特征指标随水温增高，其含量亦增大。F-含量北区2.32～4.70 mg/L，南区为5.59～5.71 mg/L；偏硅酸(H2SiO3)含量北区为58.5 mg/L,南区为104～117 mg/L，从数据可以看出南区较北区高一倍；pH值南区为8.25～8.29，为碱性水，北区为7.31，为中性水，这就是南区水温高的主要原因。

表3螺洲地热南、北区热水主要化学特征值(mg/L)

Table3MainchemicalcharacteristicsofgeothermalhotwaterinsouthernandnorthernareaofLouzhoucounty(mg/L)

成分北区K1-1北区K1-2南区K2-1南区K2-2南区K2-3水温(℃)3676K6.954.019.8024.7519.80Na244.79264.6697.50691.55697.50Ca209.02230.46211.02211.02217.03Mg15.3213.133.653.651.46HCO3-106.79110.4532.9531.1234.17SO42-101.8228.82245.43231.02236.79Cl-658.66699.071178.711169.51197.15F-2.324.705.595.715.69SiO24545.085.08090.0H2SiO358.558.5110.5104.0117.0fCO214.2510.830.00.00.0溶解性总固体1395.161404.32478.812447.492498.94pH值7.317.318.288.258.29

6 地热形成机制及热储模型分析

地下热水资源来自深部的热源，在地下水沿断裂活动深循环过程中，吸取热源传导而成。热水的化学成分与围岩的化学成分紧密相关，反映了围岩的特征。地热点中的含氡量以及硫、氟含量较高，与地热点所处的地质体和火山期后热水溶液中化学成分相关。其中断裂的作用是导热储热或隔水隔热，而不同的岩性也起到不同的作用。

地热出露于构造交会处，地热受北北西向和北东东向构造明显控制。北东东向压扭性断裂把岩石挤压成糜棱岩，又被后期石英细脉充填胶结，造成了良好的阻水条件，北北西向张扭性断裂带具有较好的导水、导热作用，在二者的交会处应力集中，切割深度较大，地热流体经过深循环后形成温泉排出地表。

该区地热主要为带状热储，与福州市中心地热控热构造相似，受北北西向八一水库—尚干张扭性断裂控制，由于该断裂带属张扭性，其渗透性好，给热水储存、运移提供了良好的通道和空间。主要补给源来自北部、东部山区及周围汇水，通过构造裂隙渗入地下，经深部循环加热，然后沿北北西向张扭性断裂带上升而成的。该区地热热储模型主要属带状热储，螺洲地热的地层结构模式为第四系冲海积凝灰岩、凝灰熔岩和燕山晚期花岗岩。

7 地热前景分析及寻找地热方向

(1)综合分析该区地热出露分布、地温场特征和南区-48 m等温线图，地热异常沿北西向展布，高温度约34.3℃，临近F1断裂、K2地热井周边为最高温核心区，西边较高，向东温度降低，西边等温线未闭合，西边地温可能较高，认为地热受F1断裂控制。沿着F1断裂及其西边地区是今后地热寻找的方向。

(2)北区地热K1地热井主要揭露于F2和F3断裂带，从C1～C3测温断面资料分析，西边地温高于东边，推测往西可能更高，故F1断裂是今后地热的主要寻找方向。

(3)螺洲大桥勘察中，发现第四系下部卵石层及砂性土受地热流体作用，胶结紧密呈胶结或半胶结状*中国市政工程西北设计研究院有限公司，福州市螺洲大桥工程岩土工程勘察报告，2008。。其规模较大，长达1 250 m，南至乌龙江水域还有发现该现象，说明该区地热资源丰富，前景可观。第四系卵石及砂性土地热胶结层是寻找地热的标志。

(4)据地温场特征分析，K1和K2钻井埋深330 m处地温增温明显，该区异常埋深300～600 m可寻找到地热。地热地温异常范围较大，值得进一步勘查。

1 地矿部福建地质矿产勘查开发局，福建省地质图(1∶50万)说明书，福州：福建省地图出版社，1998.

2 朱金芳、徐锡伟，等.福州市活动断层探测与地震危险性评价.北京：科学出版社2005.

3 陈世亮.福州南台岛地热前景浅析.福建地质，2009，(28)4.