吉林省长白山玄武岩覆盖区长白县十七道沟地热资源潜力评价

黄继军 许志河 孙念仁 牛军平

（1、吉林省勘查地球物理研究院，吉林 长春130000 2、吉林省地质勘查基金管理中心，吉林 长春130042）

调查区主体位于辽吉古元古代裂谷（Ⅲ）鸭绿江拗陷（Ⅳ）的南缘，部分属狼林地块北缘（Ⅲ）。调查区处于两个三级构造单元的接合部。与南东部朝鲜惠山～利源拗陷（Ⅳ）、南部狼林地块（Ⅲ）相接。（图1）。区内已知地热资源主要有：十五道沟、十八道沟构造型地热温泉。区域上八道沟- 长白县东西向深大断裂及其次级断裂控制着区内地热资源的分布。然而由于前新生代基岩几乎全部被玄武岩掩盖而未见出露，给地质工作带来困难；区内地形地貌十分复杂，沟谷深切，通行极为不便，勘查工作难以展开；受古地貌制约大部分地区新生代玄武岩厚度较大，常规的地质难以实施，勘查工作程度相对较低。因此，本研究通过重力、磁法、可控源音频大地电磁法对深部地质、地热资源信息进行提取[1]，以达到对长白县十七道沟地热资源的潜力评价[2]。

图1 吉林省长白山及周边区域大地构造图

1 地质概况

1.1 区域地质概况

（1）地层：区内地表出露地层西侧为震旦系万隆组白云质灰岩，青白口系桥头、南芬、钓鱼台组石英砂岩、黑色页岩等，东侧为晚三叠长白组火山凝灰岩。南北向地表依次出露青白口系钓鱼台、南芬、桥头组，震旦万隆组、以及寒武系、奥陶系灰岩。本区位于八道沟～长白向斜东段，向斜核部位于沿江村至十八道沟一带，由石炭～二叠系组成，向南依次出现奥陶纪、寒武纪地层。向斜北翼被中、新生代地层覆盖，向斜南翼被一系列脊线起伏的小型波状褶皱复杂化。靠近南部由于强烈的挤压结果，在南尖头至十四道沟造成地层局部向南西倒转。近向斜核部，褶皱以椭圆形小型穹隆构造为特点，岩层均向外倾斜，倾角为30°

（2）构造：受辽吉裂谷基底及鸭绿江断裂带的控制，区内主要构造形迹以表浅层次断裂褶皱构造为主，中深层次透入性构造（片麻理）、韧性变形次之。断裂褶皱构造以近东西向为主，北西向，北东向次之。十五道沟以西以近东西向构造为主，十五道沟以东以北西向构造为主。

其中与本区工作有关的断裂主要为：十三道沟电站- 十五道沟断裂：西段为寒武纪昌平组与馒头组呈断层接触；中段为崮山组与昌平组、馒头组呈断层接触；东段为张夏组与崮山组呈断层接触。使地层重复和缺失。十五道沟放射状张性断层带：由多条北东向扭性断裂与多条北西向扭性断裂组成，二者与十五道沟处相交，呈扇状分布。切割新元古宙、寒武- 奥陶纪地层。被长白组火山岩覆盖。十七道沟扭性断层：切割寒武、奥陶纪地层，控制侏罗纪闪长岩体侵入。十八道沟南正断层：由二条断层组成。为太原组与本溪组、本溪组与马家沟组间呈断层接触。被土门子组覆盖。十七道沟扭性断层：切割寒武、奥陶纪地层，控制侏罗纪闪长岩体侵入。十八道沟扭性断层：切割寒武- 奥陶纪、石炭纪地层。有温泉存在，两侧土门子组地层不对称，可能喜山期有活动。

1.2 区域地球物理特征

（1）重力场特征。区域布格重力异常值变化较大，说明所处的地质构造、沉积岩相、岩浆岩相、变质岩相出露岩性比较复杂。异常值高值-71mGal，地表对应为奥陶系、寒武系灰岩；最低值-84 mGal 为大面积出露三叠系火山岩、安山岩和流纹岩等。

剩余重力异常圈定G30 重力高及L31 剩余重力异常带，沿江一带剩余重力异常自西向东，南北向逐渐降低，进一步印证地质推测的单斜构造的存在。

（2）磁场特征。该区为一片正负交替以正值为主的跳跃强磁场，变化幅度由-1900nT 到3500nT，磁场梯度变化大，异常尖锐，无一定形状和走向，这是这一带大面积新生界玄武岩覆盖区的反映。

在该区内分布有走向各异的负异常条带，这些负异常带在空间上多数与河流、沟谷相对应，形成负异常带的原因有如下几种：

各次喷发期最后的产物如无磁性的碱性岩贯流入新生界形成的张裂带中形成负异常带；

玄武岩覆盖厚度不大，河流切割使无磁性的三叠系长白组及古生界沉积地层等沿沟谷出露形成的负值场，如十五道沟、十八道沟以北、十九道沟的局部地段。

该区范围内广泛分布新生界玄武岩，异常地面检查发现在异常位置均出露有玄武岩，或玄武岩转石，因此可以认为该区内异常均由玄武岩引起。

2 周边地热资源评价

十八道沟地热泉评价：

地层条件成热：十八道沟地热井位于八道沟～长白向斜东段，向斜核部位于沿江村至十八道沟一带，由石炭～二叠系组成，向南依次出现奥陶纪、寒武纪地层。向斜北翼被中、新生代地层覆盖，向斜南翼被一系列脊线起伏的小型波状褶皱复杂化，地热成井位于十八道沟向斜核部位置，岩性为薄层状微晶灰岩、青灰色泥灰岩局部夹页岩，本组岩相为典型台地碳酸盐岩建造，奥陶系马家沟组灰岩及石炭系本溪组页岩成为热泉提供较好的盖层。

构造条件成热：对区域构造格架和主要断裂分析的基础上，根据重磁异常的特征，对长白山地区区域的构造进行解释，研究区域构造与长白山火山及地下岩浆囊的关系，并以此分析区域地热勘探靶区。由于我们主要是根据重磁异常进行解释，对区域火山岩覆盖区域具有较好的探测和分析功能，虽然其位置和断裂的分布具有一定的差异，但对于地热的探测具有较好的指示作用。

3 金华乡地热泉评价

3.1 地层条件

图2 十八道沟周边地质剖面

图3 吉林省长白县十七道沟及周边地质图

金华乡东北侧出露大量三叠系长白组安山质流纹岩，奥陶纪冶里组灰岩、寒武纪崮山组、炒米店组灰岩地层。构成向北倾斜的单翼向斜构造，向斜南翼被一系列脊线起伏的小型波状褶皱复杂化，金华乡地热成井可在类似十八道沟向斜核部位置，岩性为薄层状微晶灰岩、青灰色泥灰岩局部夹页岩，本组岩相为典型台地碳酸盐岩建造，奥陶系马家沟组灰岩及石炭系本溪组页岩成为热泉提供较好的盖层。

3.2 构造条件

吉林省长白山玄武岩覆盖区及周边矿产资源调查中PM3线为东侧通过该向斜核部的剖面，可以看出F5 断层次一级构造断裂在该剖面有所显示，控制该区闪长岩出露。故金华乡成热条件较好，可通过重、磁、电等综合剖面进行勘探。寻找该区控制成热的载体水的附存位置。

4 长白县十七道地热潜力评价

针对十八道沟、十五道沟及金华乡地热资源潜力评价后，认为综合高精度重力、磁、可控源音频大地电磁法剖面是吉林省长白县周边寻找地热资源最有效手段。综合剖面上通过重磁电三种物探方法配套勘查，基本上能够解决剖面上地层倾向，构造位置，赋水情况已达到寻找地热资源的目的。高精度重力野外调查可以建立了剖面上主要断裂构造，高精度磁测可以显示隐伏岩体热源，可控源音频大地地磁法剖面低阻层可推出深部含水量。从已知到未知，根据十八道沟、十五道沟地热资源提供了重要的基础地质资料，结合综合剖面测量工作，评价金华区地热可能附存位置。

5 结论

吉林省长白县十七道沟地热类型为构造赋水，存在与十八道沟、十五道沟地热资源类似的地热资源。通过地球物理勘探对该区地热可能附存位置进行推测，所以应该越重视前期勘查工作。用于地热资源勘查的地球物理众多，但随着勘探深度加大，地表采集到信息将逐渐减弱，因此采取多种地球物理方法组合可在一定程度上规避风险，减少不确定性因素的风险。