安徽省地热资源特征及成藏模式研究

刘海，赵国红，宋阳

（安徽省公益性地质调查管理中心，安徽合肥 230091)

0 引言

地热资源（geothermal resources）是指经济的被人类社会所开发利用的产生于地球内部的地热能、地热流体及其有用组分，包括水热型、干热型和岩浆岩型等多种类型[1]。其中水热型地热资源是目前开发利用的主要地热资源[2]。由构造活动而产生于地球内部的地热能因其储量丰富、绿色低碳、安全优质、运营费用低等优势而备受社会的追捧，是一种现实并具有竞争力的新能源。

安徽省地处华东地区，区域上东临江苏、浙江，南连江西，西接河南、湖北，北与山东接壤。受强烈地质构造活动的影响，区内地热资源丰富，开发利用历史也悠久，巢湖市素有“中国温泉之乡”之美称，半汤温泉更是我国的四大名泉之一。自20 世纪60 年代初，安徽省对地热资源开展深入的调查和研究，到现今安徽省在地热地质、地热流体以及地热资源量等方面开展了大量的工作，取得了丰硕的成果[3]。据不完全统计，安徽省人工揭露的地热露头（温泉和地热孔）已有近百余处，埋藏深度在50～1500m 之间，地下热水温度为25～66℃，均属低温地热资源。

近年来，不少学者对安徽省的地热资源从资源量、成因方面进行了研究。如在区域上，潘国林[4]、吴海权等[5]研究了安徽省地热资源的分布特征，并提出了远景区划和开发利用建议；陈学锋等[6]对皖江经济带地热资源的类型及开发利用进行了研究，并指出该区域具有较好的地热背景。彭吟雪[7]利用地热水的水化学数据及同位素资料，对安徽省内地热水的水化学特征及同位素特征进行了分析，建立安徽省地热热储概念模型。在单一地热田研究方面，如孙凤贤[8]、孙雄[9]、黄江华[10]、马冬[11]、夏智先[12]、黄多成[13]等对不同地区地热资源的分布及开发利用进行了研究，提出了各自的开发利用方案。此外，也有不少学者对安徽省地热资源的成因模式进行了有益的探讨，如宁金野等[14-15]在开展合肥地区地热资源潜力评价基础上，指出合肥地区地热主要是受基底隆起聚热导致。夏琼等[16]根据地热钻孔及物探结果得出合肥地区的热储类型以构造裂隙型为主，碳酸盐岩溶裂隙型次之，包括对流型、传导型两种成因模式；刘飞等[17]指出合肥断陷盆地地热资源为低温地热水资源，地热流体为来源于地质历史时期的大气降水补给或可能是“古沉积水”。在巢湖穹断褶带区，刘飞等[18]在论述巢湖半汤地热田地热地质条件的基础上，分析了温泉分布特征，探讨了巢湖半汤地热田的成因模式及地下水径流通道特征；陈学锋等人[19]对含山昭关地热田形成条件及地热水化学特征进行了分析，指出推覆构造、断裂构造对含山昭关地热田起到控制作用。对大别山隆起区，柏林等[20]分析了庐江汤池地热形成的地质条件，阐述了地热资源的赋存条件及地热流体特征，确定庐江汤池地热田为对流型地热系统；此外，孙雄等[21]指出沿江地区是中低温地热资源的分布区域。

以往的研究工作大多以单一地热田为研究对象，研究内容主要集中在地热资源的分布特征、开发利用、潜力评价等方面，缺乏对安徽省地热资源分布特征的系统分析，在成藏模式方面缺乏系统的研究，目前研究的现状难以支撑目前地热资源的合理开发利用，因此，开展安徽省地热资源的分布规律、成藏模式等方面的研究，提出合理开发利用建议，对于优化安徽能源与产业结构优化调整和生态环境保护等具有十分重要的意义。

1 地质背景概况

安徽省位于黄淮海平原南缘、秦岭东延余脉、长江中下游平原和江南丘陵北部的交变地带，横跨长江、淮河、新安江三大流域。区内平原、丘陵、山地类型俱全。地形呈西高东低、南高北低特征，大致可划分为淮北平原、江淮波状平原、皖西山地、沿江丘陵平原、皖南山地等五个地貌单元。

1.1 基础地质条件

安徽省地质构造相对复杂，区域上地跨秦岭地槽褶皱系、中朝准地台和扬子准地台三个一级构造单元。自晚古生代至新生代安徽省经历了蚌埠旋回至喜马拉雅旋回等八个构造旋回的漫长地质演化过程[4，7]，受地质演化的影响，本区形成了一系列断裂和坳（断）陷构造。与地热发育有关的断裂主要有阜阳深断裂、五合断裂、郯庐断裂等北北东向断裂系，宿北断裂、颍上断裂、蜀山断裂、刘府断裂等东西向断裂系，岳西断裂、黄破断裂、滁河断裂等北东向断裂系，九华山断裂等南北向断裂系以及巢湖断裂等北西向断裂系等五个断裂构造体系。区内发育有蚌埠台拱、舒城隆起、淮阳台隆和江南台隆等断隆区；巢湖穹断褶带、滁河陷褶断带、淮南陷褶断带以及淮北陷褶断带等褶断从南到北依次分布。整体上断隆及褶断分布差异大，呈南部多、升降幅度大，北部少且升降幅度小特征。此外，受断块构造控制作用，安徽省发育中新生代坳（断）陷31处，其中有地热显示的有合肥断陷盆地、宣广盆地、庐枞断陷盆地等。省内凹凸相间发育的构造为地热资源的形成提供了良好的环境。

安徽省自晚太古代以来各时代地层发育较为齐全。大体可划分为北淮阳地层区、华北地层区及扬子地层区。大别山区、沿江和皖南的黄山、九华山一带出露岩浆岩类；石台、绩溪、宁国、巢湖、淮南、歙县、休宁以及淮北地区广泛分布碳酸盐岩类；碎屑岩类主要分布于金寨、霍山、东至—石台—宣城和休宁、歙县—屯溪一线；变质岩类在大别山、皖南南部及嘉山、全椒县等地分布较为广泛。地热资源热储岩性与上述岩类密切相关，不同构造单元其热储岩性差异较大。

1.2 地热地质条件

1.2.1 岩体热导率

热导率是区域地温场的重要控制因素之一[1]。其值主要取决于地层时代与岩性。据《安徽省大地热流基础数据测量报告》[22]，全省岩石热导率主要分布在2～3W/(m· K)之间，其次为1.5～2W/(m· K)和3～3.5W/(m· K)。其中华北地层岩石热导率主要在1.50～2.50W/(m·K)之间，秦岭-大别地层岩石热导率主要在2.00～3.50W/(m·K)之间，扬子地层岩石热导率主要在2.50～3.50W/(m·K)之间[22]。

不同岩性的热导率值存在较大差异，其中岩盐的热导率最高，平均值达6.729W/(m·K)，煤岩最低，约为0.376W/(m·K)；沉积岩、变质岩、岩浆岩的平均热导率依次增大，分别为2.689W/(m·K)、3.462W/(m·K)及3.633W/(m·K)[22]。

统计结果表明，安徽省区域上地温梯度和地温分布差异主要受不同岩层热导率及不同区域岩层厚度等的影响，另外，不同地质构造单元也是影响地温梯度及地温分布的原因之一。

1.2.2 地温梯度

安徽省地温梯度区域性分布明显，不同区域的地温梯度变化是不一致的，总体表现为西高东低、北高南低。其中华北地层、秦岭-大别地层和扬子地层的平均地温梯度分别为2.60℃/100m、3.19℃/100m 和2.61℃/100m。

郯庐断裂带周边庐江平均地温梯度大于3.0℃/100m，五河周边在2.75～3.0℃/100m之间，显示秦岭-大别地层和郯庐断裂带局部有较高的地温场，其出现的地热显示大致分布在省内的山前隆起带、沉积（火山）盆地、穹断褶带及深大断裂带中（图1）[22]。

从垂向上看，地温梯度主要受地层岩性的控制。随深度在不同岩性、地层等的地温变化也呈现出一定规律。表现为松散层地温梯度为3.29℃/100m，基岩地温梯度为1.22～3.11℃/100m，岩浆岩地温梯度1.54～3.01℃/100m，变质岩地温梯度1.31～2.23℃/100m。但奥陶系地温梯度偏低，仅为1.22℃/100m；二叠系（主要为华北地层分区）地温梯度偏高，可能由于含有低热导率的煤等因素[22]。

1.2.3 大地热流

安徽省热流分布总体为西部高东部低、南部高北部低。省内热流范围为29.7～149.7mW/m2，平均值为61.51mW/m2。根据热流值的变化，可将全省划分为正常热流区、高热流区（热流正异常区）和低热流区（热流负异常区），其对应的数值分别为50～70mW/m2、大于70mW/m2和小于50mW/m2（图2）。

其中高热流区主要在长山隆起带、大别山隆起、庐枞盆地、巢湖穹断褶带、安庆凹断褶束、淮南陷褶断带、沿江褶断带以及皖南褶断带等区域，热流值一般在70mW/m2以上；低热流区主要在淮北褶断带的东北部、淮南褶断带的南部、合肥盆地的中部等区域，热流一般在50mW/m2以下；除皖西北、中部、皖南的青阳和黄山区、皖东北端、合肥盆地等地，正常热流区涉及我省大部分区域，其值在50～70mW/m2之间。

对比图1 和图2，得出安徽省大地热流与地温梯度的分布呈现基本相同的变化趋势，具有较好的相关性，尤以高低异常分布最为明显（图2）。表明热流分布格局主要受中、新生代地壳构造-热演化控制，对不同构造单元地热资源的形成提供了有利的热源机制。

2 地热资源分布特征

2.1 地热出露概况

安徽省已发现的地热显示主要有温泉或人工揭露的热水孔两种类型，全省已见有65处，其中泉水温度在20～25℃有9 处，温泉14 处、热水孔50 处以及热矿坑1处。

根据野外调查结合资料分析，安徽省地热资源分布受地热地质构造的影响，其地热资源主要分布在隆起山地区、沉积盆地区以及深大断裂区等构造单元。全省温泉和低温泉出露分带明显，主要集中于大别山隆起、巢湖穹断褶带及江南台隆深大断裂区。江南隆起中温泉出露带呈方向性明显的窄条状，零星分布。这些发育特征的差异往往与深部地温场有关，一般热流高值区地热显示异常明显（煤田除外），温泉出露即是高地温场的表现之一。

沉积盆地（断陷盆地）内地热显示主要分布在淮河以北的亳-阜盆地，其次在合肥盆地、沿江盆地及庐枞盆地内，出现的地热显示多为人工揭露，共有31处。目前揭露深度未超过2088m，最浅仅为104m，获得的地热流体温度最低25.5℃，最高54.3℃，钻孔涌水量在30～2604m3/d之间。其中庐枞盆地中罗河、泥河和含山县陶厂的地热显示为矿山水文地质勘探孔。

隆起山地（断块隆起带）内地热显示主要分布在大别山断块隆起带、巢湖穹断褶带及长山隆起带，出现的地热显示多为温泉，其目前己发现流体温度在32～66℃之间温泉10 处，单泉流量最大的1370m3/d，最小的16.4m3/d。

高坦深断裂以东、周王深断裂以南的江南台隆中，地热显示均位于深大断裂带上，多为温泉，已发现28.5～47℃的温泉4 处，泉流量107.14～360.0m3/d，另有1处矿山坑道排水出现水温异常（图3）。

2.2 热储岩性

安徽省地热资源的形成与沉积盆地、隆起山地的地质构造关系密切，不同构造单元的地热资源赋存环境不同，其热储岩性也有较大的差异性。根据地热资源的赋存环境，就隆起山地区和沉积盆地区的热储岩性分布阐述。

2.2.1 隆起山地区热储岩性

安徽省隆起山地区地热资源主要分布于大别山隆起、巢湖穹断褶带及江南台隆深大断裂带中。

大别山隆起内构造断裂发育，且多数断裂近期都有活动，热异常的分布受构造控制，温泉呈点状及带状出露于两组断裂交会处或不同岩体接触带。热储岩性主要为岩浆岩（花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩、石英正长岩等）及变质岩（片麻岩、混合岩），热储类型均为深循环对流型、裂隙型带状热储。

巢湖穹断褶带受北东向滁河断裂控制明显，热储为古生界寒武系—奥陶系及石炭系—二叠系碳酸盐岩岩溶-裂隙带状热储。

江南台隆深大断裂带内新构造运动较强烈，热储岩性主要为岩浆岩（花岗岩、花岗闪长岩等）、变质岩及奥陶系石灰岩等，热储类型分别为深循环对流型、岩溶裂隙带状热储。

2.2.2 沉积盆地热储岩性

安徽省沉积盆地区地热资源主要分布在淮河以北的亳-阜断陷盆地、淮南陷褶断带，其次在合肥断陷盆地、沿江断陷盆地及庐枞断陷盆地内，出现的地热显示多为人工揭露。

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其中皖西北地区、皖北地区含热层位为古近系、新近系粉砂、细砂、砂质黏土等，皖中盆地含热层位主要是白垩系粉砂岩及砂砾岩，热储类型均为层状热储。淮南陷褶断带主要热储层组成岩层为古生界石炭系—奥陶系石灰岩、白云质灰岩，古近系、新近系粉砂岩、砂岩为次生热储，其热储类型为岩溶裂隙型、孔隙型层状，具有层状兼带状特征。沿江地区热储岩性主要为寒武系—奥陶系中厚层石灰岩及岩浆岩中，局部为白垩系粉砂岩及砂砾岩，其热储类型主要为岩溶裂隙型层状热储、裂隙型带状热储，局部为孔隙型层状热储。

2.3 地热流体地球化学特征

安徽省内已发现的地热流体大多为温热水或温泉，少数为热水。地热流体的化学特征主要受热储岩性和地质构造相关，地热流体化学特征在不同构造单元呈规律性分布。

2.3.1 隆起山地区地热流体化学特征

根据地热水化学分析数据，隆起山地对流型地热流体水化学类型多为SO4-Na 型，其次为HCO3-Ca·Mg型或HCO3-Ca·Na型（图3）。

图3 地热流体水化学Piper图Figure 3. Piper diagram of water chemistry of geothermal fluids

大别山断块隆起带的热储岩性主要为岩浆岩及变质岩，大别山断块隆起带温泉水呈弱碱性，pH一般为7.70～8.69，最高可达8.86。TDS 的高低与水循环深度、地热流体温度成正比，热水矿化度一般为1177.2～1301.3mg/L，最高可达1376.1mg/L，温热水或温水矿化度一般为258.1～558.2mg/L，最高仅559.7mg/L。水化学类型多为SO4-Na、SO4-Na·Ca型，其次为SO4·HCO3-Na、SO4·HCO3-Na·Ca型。

巢湖穹断褶带的热储岩性为古生界奥陶系—寒武系及石炭系—二叠系碳酸盐岩，pH 为6.90～7.40，呈弱碱性或弱酸性。TDS（矿化度）的高低与地热流体温度成正比，热水矿化度最高可达2060.1 mg/L，温热水矿化度一般为1250.2～1379.0mg/L，最高可达2032.0mg/L。温水矿化度一般为432.3～683.1mg/L。各温泉热水中阳离子以K+、Na+、Ca2+、Mg2+离子为主，阴离子以离子为主，水化学类型多为SO4-Ca·Mg型，少数为HCO3-Ca·Mg型。

江南台隆深大断裂带的热储岩性主要为岩浆岩、变质岩及奥陶系石灰岩等，深大断裂中地下热水均呈弱碱性，pH一般为7.26～8.27。TDS的高低与地热流体温泉成正比，温热水或温水矿化度一般为130.7～429.2mg/L，最高可达473.9mg/L。水化学类型除高坦断裂中东至张湾温泉流体水化学类型为HCO3-Ca·Mg型外，其余均为HCO3-Ca·Na或HCO3-Na·Ca型。

2.3.2 沉积盆地区地热流体化学特征

沉积盆地区地热流体水化学类型以Cl-Na 型为主（图3）。

其中亳-阜断陷盆地的热储岩性主要为古近系、新近系馆陶组、明化镇组的粉砂、细砂、砂质黏土等，盆地地下热水均呈弱碱性，pH一般为7.24～8.38。水化学类型以Cl-Na型为主。由于亳-阜断陷盆地是周口盆地的一部分，盆地中心位于河南周口，亳州和太和靠近盆地中心，因此，地热流体水化学特征也有反映，如由北往南，TDS 最高的亳州为13970.0mg/L，最低阜南田集为747.36mg/L，即由盆地中心往盆地边缘总体趋势减少，水化学类型也由盆地中心的Cl-Na型到盆地边缘变为HCO3-Na型。

淮南陷褶断带的热储岩性为古生代的碳酸盐岩，其上覆的新近系碎屑岩为次生热储，淮南陷褶断带地下热水均呈弱碱性，pH 一般为7.44～8.60。TDS 较高，自上而下分别为2600mg/L、2744mg/L，水化学类型均为Cl-Na 型，主要元素及矿化度除含量差异较大外，其余都非常接近、甚至一致，这说明上覆的新近系中的地下热水，是来自下伏的古生界热储的上升扩散，从而形成次生热储；而古生届热储含量高，与大气降水入渗补给有关。

合肥断陷盆地可进一步划分为定远盆地、合肥-肥东盆地。定远盆地的热储岩性为古生代寒武系碳酸盐岩，地下热水的TDS为544.2 mg/L，pH为7.02，接近中性。水化学类型为HCO3-Ca·Mg 型，其中H2SiO3含量为26.2mg/L，达到矿水浓度，地热水可命名为含偏硅酸的地热水。合肥-肥东盆地的热储岩性为中生代白垩系—侏罗系砂岩、粉砂岩及砂砾岩，盆地内地热水均呈弱碱性，pH一般为7.46～8.68。水化学类型以HCO3-Na为主。

3 成藏模式

地热资源的形成与构造、岩浆活动、地层岩性和水文地质条件等关系密切。根据构造成因和热传导方式的差异，水热型地热资源可分为隆起山地对流型和沉积盆地传导型两种类型[1]。根据成藏模式与赋存环境的不同，隆起山地对流型和沉积盆地传导型在安徽省均有发育（图4）。

图4 安徽省地热资源类型分布图Figure 4. Distribution of geothermal resource types in Anhui Province

3.1 隆起山地对流型

该类型地热资源主要分布于大别山隆起区、巢湖穹断褶带及江南台隆深大断裂带内，均为隆起山地对流板内深循环型，地热显示以温泉为主（图4）。根据热储盖层的厚度，安徽省隆起山地对流型地热资源可划分为两类，分别为隆起断裂型地热系统和隆起山地褶断型地热系统。

3.1.1 隆起断裂型地热系统

该类地热系统主要分布在大别山隆起区以及江南台隆区，主要有舒城西汤池、舒城山七，岳西县汤池畈、岳西溪沸、太湖汤泉乡地热田、东至香隅等地热田。该类型地热系统是由大气降水在地形较高处补给后通过断裂构造或构造破碎带向下入渗进行深循环，地下水在径流过程中不断吸取围岩热量增温形成温度迥异的热水，地热水受压力作用在断裂交汇处或构造破碎带有利部分形成温泉或通过人工揭露地热井的形式出露于地表，形成一个环流的地热系统。

隆起山地地热资源分布受压性、压扭性的北东、北北东向深大断裂和张性、张扭性的北西向次级断裂控制，温泉或地热井主要以带状或脉状出露在北北东、北东向断裂与其次级北西向断裂的交汇处，发育面积一般较小。隆起断裂对流型地热系统的主要特征包括：①热源主要为上地幔传导热，大别山隆起受岩浆活动的影响，可能存在岩浆活动余热，大地热流（66.81mW/m²）高于全国大地热流均值，具有较好的热源；②一般处于断裂的交汇处或者是透水岩层与隔水岩层的界面上；③热储为断裂带或构造破碎带，在大别山隆起、江南深大断裂等地热区岩性多为裂隙发育的变质岩、侵入岩、火山岩等围岩组成的断裂破碎带，属构造裂隙，涌水量可达3515.04m3/d，盖层为热储所在岩体的完整—较完整的花岗岩、石英闪长岩等；④地热水主要接受现代大气降水补给为主，循环深度1766.03～1876.61m，地热水的运移主要受控于东西向与北西向两组断裂控制，温泉或地热异常区沿断裂带成串珠状分布在深大断裂的交汇处，在循环的过程中发生冷热水的混合作用；⑤地热水水化学类型复杂多变，以SO4·HCO3-Na、SO4-Na、HCO3-Ca 型为主，TDS 大多不足500mg/L，富含偏硅酸以及氟、锶等微量元素，地热水的水化学组成主要来源于地热水与围岩之间的相互作用；⑥热储埋深在1736.03～1846.61m，二氧化硅地热温标显示热储温度在108.56～120℃之间；⑦热水温度在25.5～66℃之间，明显高于断陷盆地地热流体温度，但仍属于低温地热系统。

图5 隆起断裂型地热系统成因模式图Figure 5. Genetic pattern of uplift-fracture geothermal system

该类型地热系统地热水在地形较高处接受现代大气降水补给后沿着断裂带或构造破碎带等导水通道向下入渗，直达基底，受较高的地热背景热传导加热后，在地形高差或相应的水头差作用下，以热对流形式沿着深部的断裂或构造裂隙上升，在合适的部位形成地热异常或涌出地表形成温泉或经过人工揭露地热井显露（图5）。

3.1.2 隆起山地褶断型地热系统

区内最为典型的褶断带为巢湖穹断褶带，该褶带区域上包括了含山、庐江、巢湖、和县大部分地区。褶带整体上呈北东向展布，发育北东轴向背、向斜相间的复式褶皱。自侏罗系后穹断褶束带受北东向断层控制而整体隆起[7]。该穹断褶束内地热资源发育，主要有巢湖半汤温泉、含山昭关温泉、和县香泉温泉等地热田。

区内主要沿北东向滁河断裂、香泉推覆断裂、散兵断裂、照明山断裂以及东西向巢湖断裂、独山东汤池断裂等深大断裂带及其次级断裂带附近发育碳酸盐岩带状热储。该地热系统的主要特征包括：①热源主要为上地幔传导热，热源传递方式有断裂传导深部热和地层传导深部热，本区的大地热流值70.35～79.60mW/m²，明显高于全国平均大地热流，具有较好的热源；②热储多为岩溶裂隙断裂带或构造破碎带，呈带状兼层状分布，涌水量可达2280m³/d，富水程度中等—强；盖层多为页岩、砂质页岩、粉砂岩等；③地热水主要接受大气降水补给，循环深度在921.80～2226.59m之间，地热水在循环过程中主要受北东向和北西向断裂控制，温泉或地热异常区多呈串珠状分布在深大断裂的交汇处，地热水在深循环过程中发生冷水混合，混入比例达80%以上；④地热水化学类型多以HCO3-Ca·Mg 型为主，局部地段有SO4-Ca·Mg 型水，富含偏硅酸及氟、锶等微量元素，地热水的水化学组成主要来源于地热水与围岩之间的相互作用；⑤热储埋深在891.80～2196.59m之间，二氧化硅地热温标显示热储温度多为60～100℃，属低温地热系统。

图6隆起褶断型地热系统成因模式图Figure 6. Genetic pattern of uplift-folding-faultinggeothermal system

该类型地热系统地热水主要以热对流形式沿着深部的断裂或构造裂隙上升，部分地段以热传导方式，受较高的地热背景热传导加热后，在地形高差或相应的水头差作用下，在合适的部位形成地热异常或涌出地表形成温泉或经过人工揭露地热井显露（图6）。

3.2 沉积盆地传导型

沉积盆地传递型地热资源分布在皖西北的亳-阜断陷盆地、淮南陷褶断带、皖中的合肥-定远盆地、沿江及南（陵）-黄（池）等断陷盆地。其赋存环境主要受热源、热储层、热储盖层与导水通道的影响，大致可划分为沉积盆地封闭型和沉积盆地半封闭型。

3.2.1 沉积盆地封闭型地热系统

研究区内中生代—新生代断陷盆地较多，规模较大的有亳-阜盆地、合肥断陷盆地、宣广盆地、沿江盆地等，各盆地发生的时间不一，发育过程往往具有多旋回性，可按“成盆”时期分为四种类型，即燕山早期以来、燕山中期以来、燕山晚期以来和喜马拉雅早期以来。盆地的演化过程大致经历了3个阶段，侏罗纪为坳陷形成期，白垩纪早期至古近纪属断陷的发展期，其中以白垩纪晚期至古近纪为发展高峰，新近纪盆地进入衰退期，地表准平原化。据现有资料揭示，合肥断陷盆地、宣广盆地、安庆盆地等已发现低温温水资源，根据盆地内地热出露情况，表明中生代-新生代断陷盆地存在传导型层状热储地热资源。

图7 沉积盆地封闭型地热系统成因概念模型Figure 7. Conceptual model of genesis of closed geothermal system in sedimentary basin

地热系统地温梯度一般高于正常地温梯度，地热异常区面积较大，具有巨厚的盖层和热储层。主要包括以下几个方面特征：①热源主要为上地幔传导热，地温梯度大于2.56℃/hm；②具有较厚的盖层，岩性以定远组砂质泥岩、泥岩为主，厚度在80～509m 之间，部分地段可达1000m；③盖层下伏良好的热储层，呈圈闭层状特征，岩性为侏罗系砂岩、砂砾岩等，厚度大于500m，富水程度较好；④地热流体主要接受古大气降水补给为主，在盆地边缘山前地带可能接受现代大气降水补给，热储地热水循环埋深在872.78～2234.41m之间，地热流体循环过程中几乎不发生冷热水的混合；⑤热储埋深在842.78～2204.41m 之间，二氧化硅地热温标显示热储温度在53.69～75.00℃之间；⑥地热流体水化学类型主要以Cl·SO4-Na 型、Cl-Na 型为主，属于高TDS 水，富含偏硅酸及氟、锶等微量元素，地热流体组分主要来源于地热水与围岩之间的水岩相互作用；⑦地热流体温度一般在30～34.5℃，属于低温地热系统。

该类型地热系统主要是受古大气降水的补给，属于古沉积水，在盆地边缘区接受现代大气降水的补给，盖层和热储层普遍发育且较厚，受大地热流传导热的加热后地热流体经深部循环，沿有利的断裂通道向上运送，在上涌的过程中地热水与围岩发生相互作用，几乎不发生冷热水的混合（图7）。

3.2.2 沉积盆地半封闭型地热系统

该类地热系统主要分布在定远盆地、庐枞盆地等构造盆地。区内断裂带多为先压后张多次活动性断陷，上盘下降形成断陷盆地，下盘隆升构成低山丘陵，地热资源受断裂控制，多在盆地与隆起区的结合部位出露。

图8 沉积盆地半封闭型地热系统成因概念模型Figure 8. Conceptual model of genesis of semi-closed geothermal system in sedimentary basin

该类地热系统地温梯度一般高于正常地温梯度，地热异常区面积较封闭型要小，盖层一般为页岩、砂岩，热储层厚度不一。主要包括以下几个方面特征：①热源主要为上地幔传导热，部分存在岩浆活动余热（庐枞盆地），地温梯度大于3.0℃/hm；②盖层发育较封闭型地热系统要差，分布不连续，地层厚度约40～270m，岩性主要以砂岩、黏土为主；③地热系统热储多为古生界奥陶系—寒武系碳酸盐岩地层，热储受断裂构造的断层产状、断裂破碎带的宽度及断裂两侧地层岩溶的发育程度控制，呈半封闭层状兼带状特征，产水量大，水量约1824.34～3002.49m3/d之间；④地热流体主要接受大气降水补给，循环深度在928.89～2006.02m 之间，在循环过程中发生冷热水的混合，冷水混入比例可达80%；⑤热储埋深在898.89～1976.02m，二氧化硅地热温标显示热储温度在73.64～100℃；⑥地热流体水化学类型以HCO3-Ca·Mg、HCO3-Ca 型为主，TDS 小于500mg/L，富含偏硅酸及氟、锶等微量元素，地热流体组分主要来源于地热水与围岩之间的水岩相互作用；⑦地热流体温度一般在27.5～38.5℃，属于低温地热系统。

该类型地热系统主要是受现代大气降水补给，盖层发育较差，热储层多为断裂构造内碳酸盐岩围岩，地热流体受较高的地热背景热传导加热后经深部循环后，沿导水断裂构造通道向上运移，地热水在上升过程中与围岩发生较强的水岩相互作用，在浅部并有冷热水的混合作用（图8）。

4 结论与建议

地热资源作为一种清洁、可再生能源，其绿色低碳、安全优质、运营费用低等特征受到人们的追捧。安徽省地热资源丰富，地热类型多样，开发利用潜力大。安徽省内地质构造复杂，断裂、褶断、隆起、坳陷交替发育分布，为地热资源的形成提供了良好的条件。岩石热导率、地温梯度、大地热流特征显示安徽省地热资源分布不均，不同构造单元地热资源分布不一，整体上隆起山地区地热资源较沉积盆地地热资源丰富。

安徽省地热资源以温泉和地热钻孔出露为主，属低温地热资源。水化学数据显示隆起山地对流型地热流体水化学类型多为SO4-Na型，其次为HCO3-Ca·Mg型或HCO3-Ca·Na型。沉积盆地区地热流体水化学类型以Cl-Na 型为主。根据构造成因和热传导方式的差异，安徽省水热型地热资源可分为隆起山地对流型和沉积盆地传导型两种类型。

目前对于地热异常区圈划往往仅考虑浅层地温场、已有温泉及地热井的分布以及区域地球物理场等指标，建议充分考虑地热地质条件，选取多指标（地震数据、岩浆活动特征）圈定地热异常区。另外，应加强对地热地质特征及水文地球化学特征的系统研究工作，进一步完善地热系统成因概念模型。