江西修水白岭地热资源地质特征

钟鸣 洪波罗

摘要：据江西省修水县白岭地热水2016年最新勘查成果，白岭矿区地热田热储层呈带状分布，主要热储层为二长花岗岩中之断裂构造（热储层向北西倾斜延伸），地热田边界范围的确定主要根据控制地热水形成的断裂分布、地形地貌、岩性等因素综合考虑，地热水分布受断裂控制，北东向区域性断裂带为控热构造，赋水和热水通道为穿过温泉出露区内的北东向与北西向断裂交汇的裂隙带。

关键词：地热资源；地质特征；修水；白岭

为进一步查明工作区地热地质条件、地热异常范围、地热流体特征和为地热资源进一步开发利用规划提供依据，2013年—2015年江西省地质勘查基金管理中心组织实施了《江西省修水县白岭地热水可行性勘查》项目。以钻探为主要工作手段，对温泉村、坳口村温泉点进行了可行性勘查，累计完成钻探工作量2408.41m/6孔，初步查明了地热田的水文地质条件、地热异常范围、地热流体特征，评价了本勘查区内可开采资源量。

1.勘查区地热地质特征

白岭矿区位于修水—武宁复向斜的北翼西段、古市—德安深断裂的北盘（图1），地质构造复杂，岩浆岩发育。

1.1地形地貌

勘查区属低山丘陵区，区内最高点为南东侧的苍岭寨，标高467m，最低点为北东侧的坳口村，标高264m。由于区内发育一条规模较大的北东向断裂，形成了北东向的构造薄弱带，经风化剥蚀即形成了一处较开阔的北东向负地形，为地下水及温泉的聚集形成提供了有利的地形条件。本勘查区即位于此北东—南西向的沟谷（即北北东向断裂带）中。

1.2地层岩性及岩浆岩

（1）地层岩性。白岭矿区的地层仅为第四系全新统联圩组松散冲堆积层，分布于桃树河及其支流兩岸及沟谷小平原地带，以河流冲积物为特征，少量山前冲洪积混合物堆积，沉积物主要为浅灰、灰色、黄褐色砂砾层和粉土、粉质粘土层，尤以花岗岩之风化产物“白沙类”砂质粘土为特色，厚度3m～10m。

（2）岩浆岩。白岭矿区岩浆发育，为幕阜山复式岩基的东延部分，地质时代属侏罗纪晚世。岩性分别为中粒含斑—少斑黑云母二长花岗岩和中粗粒斑状黑云母二长花岗岩，二者表现为结构演化。岩石呈灰白色、风化后呈土黄色、褐黄色、肉红色等，似斑状结构，基质为不等粒花岗结构，块状构造。斑晶为钾长石，呈板柱状，主要矿物及含量为石英25%～35%、斜长石20%～40%、钾长石25%～35%、黑云母5%～10%。

1.3地质构造

白岭矿区区域上位于扬子板块中南部，麻城（湖北）—幕阜山断裂带南段。主要发育北北东—北东向和北西向两组断裂带，主要特征如下：

（1）北北东—北东向断裂带。区域上属北北东向麻城（湖北）—幕阜山断裂带，为挽近期活动性断裂，断裂带上有多处温泉出露。断裂带由一组规模不等的断裂组成，从南到北，断裂带走向由北北东递变为北东向，走向10°～35°，断裂面，倾向总体北西，倾角70°～78°。沿断裂带岩石破碎，断裂面多呈平直、波状，根据断面发育的擦痕和阶步可以判断该断裂带至少经历了两次以上活动，即早期以张性应力作用为主，并显示左型走滑的形迹。晚期以挤压应力作用为主，以显示上盘上升—斜冲—逆断层的特征。地热钻探验证，在揭露该断裂带后，水温明显上升，水量也明显增大，说明北北东—北东向断裂带为本地热控（导）热兼导水构造，尤其是F3、F4断裂构造控制作用明显。

（2）北西向断裂带。北西向断裂在地热田内相对规模较小，断裂走向303°～330°，倾角多近于直立，北东向断层崖多被北西断裂错断，显示平移断层的特征，形成了多个大小不等的断层三角面，北西向断裂多提供导水空间。

1.4出露泉点及泉水化学特征

白岭矿区地下热水天然露头以上升泉的形式出现。温泉露头点呈北东30°线状间隔（坳口村、石背黄家及温泉村）分布，分布方向与河谷走向基本一致，南区温泉村水温65℃，流量143.08m3/d；北区石皮黄村温泉水温43℃，坳口村温泉水温31℃～41℃。各泉点地下水化学类型以HCO3+ SO4-K+Na型为主。

1.5地热田边界条件

白岭矿区地热田热储层呈带状分布，主要热储层为二长花岗岩中之断裂构造（热储层呈向北西倾斜延伸），地热田边界范围的确定主要根据控制地热水形成的断裂分布、地形地貌、岩性等因素综合考虑，就目前勘查控制程度而言，地热水分布受断裂控制，其中区域上北东向区域性断裂带（以F4）为控热构造，赋水和热水通道为穿过温泉出露区内的北东向与北西向断裂交汇的裂隙带。本地热田分布范围可分为南北两区。

南区：热储东部大致以F5断裂为界、西部边界为丁家湾村北、北部边界为大屋祠堂村南、南部边界到有江屋村，北东—南西长度约850m，北西—南东宽度约450m，分布范围呈长轴北东—南西向的近似椭圆形展布，展布面积约0.4258km2。

北区：热储东部大致以F5断裂为界、西部边界为海堂屋村东、北部边界为坳口村、南部边界到六房村，北东—南西长度约700m，北西—南东宽度约200m～300m，分布范围为长轴北东—南西向的近似椭圆形，面积约0.1476km2。

1.6地温场特征

（1）基岩面地热场平面形态特征。地表地热异常区主要位于南北两个温泉出露点附近，形态呈不规则椭圆形，其形态特征与勘查区的构造组合框架基本一致，即与北北东—北东向断裂带和北西向断裂交汇部位有关，椭圆形长轴与北北东—北东向断裂构造延伸方向基本一致，短轴与北西向断裂构造延伸方向基本一致（图2）。

（2）地热场垂向变化特征。地温场垂向上孔内温度随着深度的增大逐渐提高，但南北二区存在一定的差异性。南区ZK2孔地温梯度达5.41℃/100m；北区地热梯度较南区低，且在孔内一定深度孔底温度出现“不增反降”现象，这可能与冷水补给增加有关（图2）。

1.7热储结构特征

白岭矿区位于北东—南西向的沟谷中，大气降水顺着勘查区西侧及南侧的中低山花岗岩中的风化网状构造裂隙下渗到深部，汇集到宽大而深的控热的北东向断裂带裂隙内，经断裂深部循环加温并储集在几组断裂交汇形成的构造破碎带中，随着热储各部位的高程、地下水位等地理因素形成的压力差，受花岗岩体的局部性阻水作用，促使热储内的地下热水沿着北东向与北西向断裂交汇复合部位的裂隙带上升并与浅部风化裂隙水混合扩散。

1.8地熱流体补迳排条件及动态变化

（1）补迳排条件。白岭矿区西侧及南侧的中低山花岗岩中的风化网状构造裂隙容易汇集降水、地表水形成构造裂隙水。丰富的降雨量对构造裂隙水提供了水源保障。大气降水顺着风化花岗岩的原次生裂隙及后期构造裂隙下渗到深部，汇集到宽大而深的控热的北东向断裂带裂隙内，经断裂深部循环加温储集在几组断裂交汇形成的构造破碎带中；西侧及南侧山体海拔高程（标高900m～1500m）与白岭（标高约270m）高差达630m～1230m，随着热储各部位的高程、地下水位等地理因素形成的压力差，受花岗岩体的局部性阻水作用，促使热储内的地下热水沿着北东向与北西向断裂交汇复合部位裂隙带上升并与浅部风化裂隙水混合扩散。

（2）动态变化。白岭矿区地下热水是经过深部循环加温的，与气温变化关系不密切，温度比较稳定，井口溢出自流水温度一般为南区79℃～83℃、北区47℃～49℃；钻孔水位随降雨量大小变化，但总体压力值变化幅度较小且具滞后现象。本区地下热水是大气降水顺着原次生裂隙及后期构造裂隙下渗到深部经断裂深部循环加温，地热水补给距离较远，其变化与季节有一定关系（但不密切），水压（量）基本处于稳定状态。

采集水样中矿化度、pH值及与地热水相关的标志性组分分析成果进行对比，其矿化度、pH值及地热水标志性组分F-、H2SiO3、SiO2等含量基本相近或变幅较小。

2.地热流体水化学组分特征

根据地热田水质分析结果，水化学组分阳离子以Na+为主，含量32.21mg/L～51.40mg/L，阴离子以HCO3-为主，含量34.90mg/L～95.88mg/L，属HCO3-Na型水；pH值8.62～10.06，呈弱碱性；矿化度158.00mg/L～240.29mg/L，为淡水；F含量6.84mg/L～16.05mg/L；H2SiO3含量76.18mg/L～120.84mg/L、Rn含量122.30Bq/L～700.10Bq/L，均达到理疗热矿水命名浓度标准，可命名为氟水、硅水、氡水，属于复合型理疗热矿水。另外，地热水还含Li、Sr等有益微量元素。

3.地热水成因浅析

白岭矿区区域上位于下扬子地块江南隆起带之九岭逆冲隆起、麻城—幕阜山断裂带南段，主要发育北北东—北东向和北西向两组断裂带。断裂带属新华夏系构造，主要形成时代为燕山晚期—喜山期，第四纪以来曾发现2次5级以上地震，3处温泉均出露在两组断裂交汇部位，表明温泉的形成受断裂构造带控制，属活动性断裂。其中北北东—北东向为控（导）热构造，北北东—北东向构造裂隙带和北西向构造为导水构造。

白岭矿区地形地貌是南部、西部和东部三面为低山丘陵，中部为一北北东—北东向开口的山间盆地，热储层为燕山期黑云母二长花岗岩，风化后网状、构造裂隙发育，易于汇集大气降水，为地热田提供了充足的补组来源。大气降水顺着花岗岩的风化网状裂隙和构造下渗，不断地吸收岩石热量，同时溶滤沿途围岩的微量元素形成地热水中的特殊组分，当继续下行至区域控热断裂，即北北东—北东向断裂带时，由于该断裂带的导热性，地下热水持续加热，并向北西向导水断裂带汇集，储集在几组断裂交汇形成的构造破碎带中，从而形成脉（带）状地热水资源。由于地热田西部及南部山体海拔高程900m～1500m，中部白岭山前盆地海拔265m～ 275m，高差达635m～1235m，在地形高差和水力压作用下，进行对流深循环，最终促使热储内的地下热水沿着北北东—北东向与北西向断裂交汇部位上升，形成温泉。综上所述，修水白岭地热田属隆起断裂对流深循环型地热水形成模式。

4.找地热水标志

温泉是地热水地表的直接露头，也是寻找地热水的直接标志。勘查工作中要测量温泉的水温、流量，采取温泉水化样分析样品。温泉点成群出现时，要测量温泉点的分布方向。同时要了解地热田冷泉和民井等水点的特征。

白岭矿区的控（导）热构造为北北东—北东向构造，导水构造为北北东—北东向构造裂隙带和北西向构造。沿温泉的延伸方向，注意寻找上述两组构造，查明构造岩的特征，测量构造带的产状，了解构造与地热水的关系。

查明热储黑云母花岗岩的特征，注意收集花岗岩的裂隙发育、构造蚀变资料，如硅化破碎带、构造角砾岩、绿泥石化、萤石矿化、高岭土化、褐铁矿化等。

5.地热水规律与找矿方向

白岭矿区以对流传热为主，平面上呈条带状延伸，具有有效空隙和渗透性的断裂带构成的带状热储，其地下热水天然露头以上升泉的形式出现，泉点呈北东向线状间隔分布，在已知温泉点附近及外围就热找热效果最好。矿区全域为花岗岩（幕阜山复式岩基的东延部分），地质时代归属侏罗纪晚世，强烈的造山运动引发强烈的褶皱、断裂、岩浆活动，其大地热流量较平均大地热流量高，属地热增温率比正常要高的地热异常区。古市—德安深断裂是由加里东期地壳运动以来近南北向压剪应力作用的结果，受近东西向断裂的持续活动，形成一系列派生北东向次级断裂，其次级断裂交汇处为深部导热和导水构造，深循环的地热流体沿北东向断裂带与北西向断层交汇处硅化裂隙带及其影响带上升，是地热勘查重要的构造靶区。断裂与裂隙构造发育的花岗岩是地下热水最主要的储水层，是地热水找矿最重要的岩性靶区。

6.结语

白岭矿区可开采资源量（探明+推断级）为4813m3/d，水温48℃～83℃，水质达理疗热矿水命名标准。其中南区2325m3/d，水温79℃～83℃；北区2488m3/d，水温48℃～49℃。可用于理疗、洗浴、采暖、温室及养殖。白岭矿区最高水温达83℃，刷新了江西省地热水温的最高纪录，具有重要的社会经济价值。地热田的开发利用，将为修水县提供新的旅游资源，进一步带动农民就业，建设秀美乡村，促进当地经济发展。

参考文献：

[1]江西省地质矿产勘查开发局.中国区域地质志·江西志[M].北京：地质出版社， 2017.

[2]郑乾墙，钟鸣，邓有平.江西地热控制因素研究[J].东华理工大学学报， 2009， 34（3）： 261-264.

[3]徐雪球，刘志平，季克其，周宜吉.中国温泉与地热（水）异常的普查标志和方向[J].地质学刊， 2010， 34（2）： 209-213.