赣州会昌县坝背地区地热特征

陈四宝，张缓缓，陈 铖，叶永芳， 董 兴

(江西省煤田地质局二二四地质队，江西 新余 336600)

赣州市会昌县地热资源就较为丰富，但是，目前对该地区的地热资源的了解仅是依靠周围温泉及以钻探工作获得的地温场，水化学特征上，且数据较少，而对其地下流场特征及埋藏条件不清，使得该地区地热资源并未得到广泛应用，仍局限于工业及民用热供水上。为更好地开发利用地热水，需要掌握其流场特征及埋藏条件。

1 研究区地质及水文地质条件

1.1 地质条件

1.1.1 地层

研究区内的覆盖层主要为白垩系晚期茅店组(K2m)，它大面积出露勘查区中部：上部为紫红色巨厚层状砾岩夹钙质粉砂岩、泥岩及粗砂岩，砾石成分以晶屑凝灰岩为主；中下部为泥岩、长石石英砂岩、砂砾岩，局部见橄榄玄武岩和角闪安山岩夹层，厚度大于500m。根据本次ZK01钻孔揭露地层资料，在白垩系晚期茅店组中下部，F6断层中见熔结安山质火山角砾岩和橄榄安山岩，其中橄榄安山岩共计厚75.57m，为主要的储热层。

1.1.2 热源层

研究区内热源层为印支期晚三叠世罗珊序列(γtT3)黑云、二云母花岗岩，分布于勘查区北东角。本次在高密度G3测线以北布测5条可控源测线探测，基底岩性为黑云、二云母花岗岩(γtT3)，探测基底为标高-250～-600m。其深部隐藏情况是：在东西向基底呈“U”字型，在南北向标高由-600～-550m抬升至标高-200～-300m，呈遂渐抬升趋势。

1.1.3 构造

研究区属武夷山北北东向隆起带南段，石城-寻乌北北东向断裂与会昌—武平环状构造复合部位，区内共发育有7条断裂，其中北西向、北北西发育的有F1断裂、F2断裂、F3断裂、F4断裂；北东向、北北东向发育的有F5断裂、F6断裂、F7断裂(图1)。研究区内地热田主要是受深部的F7断裂、F6断裂、F2断裂控制。这三条断裂的具体描述如下：

1)F2断裂。出露于勘查区北中部，走向330°～340°，倾向240°～250°，倾角50°～60°，显示张扭性特征。

2)F6断裂。出露于勘查区北西部，走向20°～30°，倾向290°～300°，倾角65°～70°，显示张性特征。

3)F7断裂。出露于勘查区北西部，走向5°～30°，倾向275°～300°，倾角50°～70°，钻孔揭露断层带铅直厚度为37.1m(孔深423.4～460.5m)，显示张性特征。从本次钻孔抽水试验及物探测量资料可知，该断裂与地热导水有着密切关系。

1.2 水文地质特征

根据研究区地下水赋存条件、水力特征，可将本区地下水类型分为松散岩类孔隙水、红色碎屑岩裂隙孔隙水及基岩裂隙水三种类型。

1)松散岩类孔隙水。分布于第四系全新统的砂砾石层中，水位埋深2～6m，含水层厚1～5m，钻孔消耗量为0.2～0.4m3/h，富水性差—中等。主要接受大气降水和基岩裂隙水补给，向沟谷、河流等低洼处排泄。

2)碎屑岩裂隙孔隙水。赋存于白垩系上统周田组(K2z)紫红色钙质粉砂岩、砾岩、黄色薄层状泥岩与紫红色粉砂岩、泥岩风化裂隙中。含水层厚度2～10m，钻孔消耗量一般为0.18～0.3m3/h，水位埋深小于10m，为潜水含水层，富水性差。地下水主要靠大气降水补给，局部地段为基岩裂隙水及断裂脉状水的侧向补给，其径流主要受地形控制，排泄方式是通过导水的节理裂隙由高水位向低水位排泄于沟谷成泉。

3)基岩裂隙水。据地下水的赋存条件和富水性的均一程度可分风化带裂隙水和构造裂隙水。

图1 研究区断裂构造略图Figure 1 Study area faulted structure sketch

②构造裂隙水。主要赋存于断裂破碎带和构造裂隙中，富水性极不均一。而断裂构造是沟通基底热源的主要通道，断裂带在接受地表水补给后，自南南西向北北东深部径流加热，因此，断裂带是主要的储热水空间，构造裂隙水是主要的热水源。

本地热田由于受地质构造和地形地貌影响，形成了自身的补排模式特征。地势上东高西低，地下分水岭与山脊走向基本一致，呈南北方向展布。地下水在研究区内接受大气降水补给后，沿第四系松散层、碎屑岩裂隙风化层和基岩裂隙层，顺地形走势径流，总体运动方向由南东向北西径流，一部分在车心村的西部(温泉地)排泄于地表，另一部分沿深部构造径流出勘查区。

2 勘查工作及其成果

2.1 钻探工作

本次钻孔布置是在调查勘查区北部车心地热温泉群施工的5个钻孔、勘查区内有关构造点实地调查取证和物探成果基础上，按“已知到未知”的原则，采用网络RTK技术布置了一个孔，即ZK01钻孔。

通过对ZK01钻孔施工和抽水试验，取得如下成果：F7断裂带铅直厚度37.1m，断裂带岩性为熔结安山质火山角砾岩和橄榄安山岩，RQD=26.4%；抽水试验平均单位涌水量q=0.557 6L/(s·m)，平均渗透系数K=1.664m/d；当抽水降深s= 24.31m时，钻孔涌水量1 019t/d，水温34.8℃。

2.2 物探工作

2.2.1 高密度电阻率

在收集研究区北部车心地热勘查区地热钻孔和地热温泉群资料基础上，进行了3条1∶1万高密度电性剖面测量。经综合分析对比，钻孔遇裂隙且涌地热水时，高密度电性值为28～96Ω·m；在地表温泉附近电性值为64Ω·m以上，如图2所示。因此，初步认为当电性值≤128Ω·m时，为判断存在地热水必要条件之一。

2.2.2 可控源音频大地电磁测深测量

根据1∶1万高密度电阻率测量结果，结合现场调查实际情况(如：回避勘查区内高压线、高速公路等)进行布置工作。布置原则“从已知到末知”逐渐推进，并重点布置在断层交汇处。基本上按线距300～500m、点距30m，布设L1、L2、L3、L4、L5五条剖面线，计82点，长2 460m。

从L1、L2、 L3可控源剖面线测量可知，按推测的含水区中心点标高计算，含水层标高由可控源L3剖面线向可控源L1剖面线降低，即由标高-180m下降到-320m(图3)。含水层区段面域，总体由南向北降低(图4)，流向自南向北，表现含水区最好水平面为标高-200～-300m，含水流体主要受F2、F6、F7断裂控制。

2.3 采样及测试工作

在抽水试验最后一次降深中采取10kg水样，按矿泉水要求进行水质全分析样、微量元素分析、特殊元素分析、放射性同位素(总α、总β、Rn)分析、硫化氢气体分析。

图2 高密度S3测线电性对比Figure 2 High density line S3 electric properties contrast

图3 可控源L1、L2、L3剖面线测量电性成果Figure 3 Controlled source sections L1, L2 and L3 measured electric property results

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

3 分析讨论

3.1 地震引发温泉

勘查区位于石城-寻乌断裂带中部，会昌红层盆地南区段(靠近寻乌县)，根据江西省地震中心1918—2011年地震统计资料，在会昌县和寻乌县发生2～4级地震共计511次，为全省发生地震频率最高地区，其中会昌县发生地震35次，引发温泉1处(车心地热温泉)，寻乌县发生地震476次，引发温泉11处。由此可见，地震频发致使断裂构造(沟通会昌红层盆地基底花岗岩热源区)和断裂构造产生的次一级节理裂隙逐渐扩大与延长，在断裂带水头压力下，合适的地点产生温泉。

3.2 车心地热调查区

该区地热泉出露在白垩系红层中，温泉群呈北北东展布，根据车心地热水勘查区围绕着温泉群施工的6个地热钻孔水文地质资料分析(其中1个钻孔未见地热水涌出，5个钻孔涌出地热水)，在孔深9.5～51m涌出地热水，之后随着孔深增加，涌水量不见增大且水温降低，从取出岩心可以看出，地热水是从连续地层层理面且基本垂直层理面节理裂隙涌出，裂隙宽度1～3cm，裂隙面弯曲不规则呈张性特征且有硅化、矿化、硫化物现象，说明车心地热温泉群是与沟通基底(花岗岩)断裂所产生的节理裂隙作用结果，温泉所在位置不在主断裂带上。当地村民说“在20世纪60年代，当大雨过后，温泉群出现混浊水”，从地形和水位标高来看，温泉水补给主要来源于南部，即温泉水与南部湘水河或沟谷有着密切关系。

3.3 地热流体流场特征及埋藏条件分析

1)地热水来源主要受深部F7、F6、F2断裂控制(图5)，断裂含水带接受地表水补给后，自南南西向北北东深部径流加热，在新构造运动作用下(地震)一部分在车心村附近通过F7、F2断裂所产生节理裂隙排泄于地表，另一部分继续沿断裂带向北北东向径流。

2)勘查区地热流体流场主要分布在F7、F6二正断层之间，据L1、L2、L3可控源剖面线测量、水平切面平面和ZK01钻孔成果资料，地热流体埋藏在标高-100～-400m，埋深由南南西向北北东延深，呈南北方向展布，流向由南向北径流(见图6)。

3)通过对周边地热资料收集和调查分析，认为勘查区地热异常主要受干热岩(会昌盆地基底——印支期晚三叠世罗珊序列γtT3黑云、二云母花岗岩)影响，具有分布范围广特点。区内上伏盖层厚大于500m，有利于储热，而断裂构造作用一是沟通基底热源通道，二是断裂带提供储热水空间。

4 结论及建议

4.1 结论

根据对地震等以往资料整理分析，利用物探电性对比成果，结合本次钻探、抽水试验等成果分析可知，该地区地热水主要分布在F7和F6断层之间，并呈南北方向展布，地热田以热储呈带状为主，主要受深部F7、 F6、 F2断裂控制。断裂带是主要的储热空间，且断裂含水带接受地表水补给后，自SSW向NNE深部径流加热，在新构造运动作用下(地震使断裂产生的节理裂隙扩大和延伸)，一部分在车心村附近通过F7、F2断裂所产生节理裂隙排泄于地表，另一部分继续沿断裂带向北北东向径流。

图5 剖面示意图Figure 5 Schematic section

图6 地热水流场特征及埋藏条件示意Figure 6 Geothermal water flow field features and schematic diagram of buried condition

4.2 建议

研究区内目前仅施工的一个ZK01孔，勘查点少，对区内地热水赋存状态控制程度不够，因此应加大钻探工作量。另外，由于F6断层以西地段覆盖层(K2z、K2m)较厚，又有F7、F6、F2三条正断层的影响， 加之对F7断层抽水试验表明地热异常明显且流量较大，在空间位置上，极有利于地热水的储蓄。因此，建议继续对研究区内的F7、F6断裂进行勘查。