牯牛降南部地区地热资源调查评价分析

詹华炜

摘要：牯牛降南部位于皖南丘陵地区中部低山中山亚区项目区，距离牯牛降风景区约5km。本文在收集项目区已有地热资源开发资料基础上，进行项目区地热地质背景分析，地热流体的补径排条件分析，为区内地下热水资源的寻找打下了良好的基础。

关键词：牯牛降南部地区；地热资源；水文地质

前言

调查评价区位于安徽省黄山市祁门县政府所在地285°方位25km处，交通较便利，区内经济以农业为主，其中祁门红茶驰名中外，另外根雕产业亦为区内主要的收入来源之一。矿产资源的开发条件较好，水、电供应能够满足生产和生活的需要。此外，随着国内外旅游热的升温，区内旅游经济也得到了飞速的发展，牯牛降风景区接待人数和经济收入的逐年增加，在一定程度上为区内地热资源勘查奠定了基础，而地热资源的开发也将为本区经济发展提供新的增长点。

1.区域地质背景

调查评价区位于江南造山带北东端，大地构造上处于扬子板块与华夏地块结合部位，屬于扬子地层江南地层分区历口构造区。区内地质构造复杂，岩浆活动较为强烈，特别是经历了多期次的构造运动后，形成了比较复杂的褶皱、断裂等地质构造形迹。

2.调查评价区地热地质条件

2.1地层

调查评价区位于元古代江南造山带北东端，属扬子地层区江南地层分区历口浅变质岩区，主要出露元古界环沙—牛屋组、青白口系邓家组和少量第四系。

下部基底地层主要分布于调查评价区北西部，以灰绿色细砂岩、粉砂岩、板岩为特征，鲍玛序列等浊流沉积构造发育。上部基底地层邓家组（Qbd）仅在调查区北部边缘有少量出露，主要为邓家组下段（Qbd1），岩性主要为米色厚层状石英（细）砂岩，局部地段夹有青灰绿色绢云绿泥石化细砂岩。

第四纪沉积（Q4）主要分布在河流漫滩，分布有卵石、圆砾、砂层及粉土层，大多具二元结构，厚度3m～8m。

2.2构造

2.2.1褶皱构造

调查评价区内褶皱构造发育，主要发育有北西向和近东西向两组。以箬坑断裂为界，北部构造线方向以北西向为主，南部以东西向为主。受褶皱构造影响，区内地层出露宽度巨大，岩性多次重复，产状变化较大。北部地层产状多西倾或南西倾，南部产状总体南倾，局部北倾，倾角变化较大，一般>40°。

2.2.2断裂构造

调查评价区内断裂构造较发育，根据走向可分为北东向、北西向、近东西向三组，其中北东向和北西向为早期断裂，往往被晚期近东西向断层冲断错位。

2.3岩浆岩

调查评价区内岩浆岩不发育，仅有花岗斑岩、石英斑岩、闪长玢岩呈岩脉、小岩株产出。根据1∶5万航磁数据处理与解释的最新成果，通过对调查评价区北东侧的马山异常进行上延处理和垂向二次导数运算后发现，马山异常上延3km后仍然清晰可见，磁性体延伸很大，且继续向南西延伸至调查评价区北部，推测其深部存在中酸性隐伏岩体，从区域地质背景看，应为城安—大历山岩体的一部分。深部隐伏岩体的存在，为区内地热形成提供了有利的条件。

2.4地下水类型和补径排条件

2.4.1地下水类型

根据调查评价区地下水的赋存条件、含水介质和水力特征，区内地下水类型主要为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水两大类型，基岩裂隙水又可分为变质岩类裂隙水、碎裂岩类裂隙水和断裂带脉状水三个亚类。

2.4.2地下水补径排条件

松散岩类孔隙水与地表水直接产生水力联系，主要由上游地表水入渗补给和大气降水补给，在洪水期沿岸冲积层也可得到暂时性的洪水补给，山前基岩裂隙水对孔隙水也有一定量的侧向补给。孔隙水径流方向与地表水体运移方向一致，主要以浅层地下径流的形式向河流和沟谷排泄，交替迅速；在地下水埋藏较浅时，季节性蒸发也是其排泄方式之一。孔隙水受季节变化影响明显，丰水期水位高、泉流量大，枯水期水位低、泉流量小甚至断流。

碎屑岩类裂隙水和变质岩类裂隙水主要受大气降水补给，分布区即为降水入渗补给区。地下水总体由北向南径流，严格受地形条件控制，其水力坡度与所处的地形坡度和坡向基本一致，同时也受到裂隙的发育程度、充填情况及相互连通性的影响，流程短而分散。一部分在坡麓补充松散层孔隙水以泉、裂隙渗水等方式排泄，一部分侧向径流排泄进入沟谷和河流。地下水位的升降具有滞后反应，旱季、枯水季泉流量有逐步减少的趋势。

断裂带脉状水主要受上游大气降水垂直入渗补给，同时在径流过程中也接受两侧一般构造裂隙水的侧向补给。其径流严格受构造控制，方向与构造线走向一致，区内F1断裂径流方向自北东向南西，F2断裂自北西向南东径流，径流相对集中、流程相对较长。断裂带脉状水的循环深度主要受补给区与排泄区水头差所制约，F1断裂上下游高差相对较小，循环深度较浅；而F2断裂补给区与排泄区高差大，循环深度大，形成地下热水的条件较好。

3.调查成果

3.1调查成果

本次工作在调查评价区内发现了三处地热（水温）异常点，其特征各有不同，现分述如下。

3.1.1胡乞坑水温异常点

该异常点位于调查区南部胡乞坑一带，在其北东侧河流中相距约100m发现有两处水温异常泉点，分别为泉21和泉22。两处泉点出露标高均在116m左右，水文、地质特征不尽一致，具体如下：

3.1.1.1泉21：该泉点位于河床中间基岩出露处，岩性为牛屋组下段粉砂岩、泥岩，岩层产状：336°∠78°，顺层节理裂隙发育，间隔10cm左右，其中多为砂泥质充填。地下热水主要自一张性裂隙中冒出，张开度约5cm左右，大致西倾，倾角较缓。经测量，2017年11月27日水温为20.4℃，2018年1月1日水温降至18.7℃，流量难以测量。后由于河流水位上升，地热露头被河流淹没，无法继续观测。

3.1.1.2泉22：该泉点位于河流右岸河堤处，泉水自风化基岩裂隙中流出，上部为第四系卵石、砂土层，基岩岩性、产状与泉21基本相同。经测量，2017年11月27日水温为20.3℃，流量0.17L/s。后在此建立动态监测点，泉点的水温、流量变化特征如图1所示。从中可以看出，泉点水温受季节变化影响明显，至3月份降至最低，后又逐渐升高，具有一定的滞后性，且在2月15日至4月18日期间均低于常温带温度（16℃）；泉水流量亦随季节波动，但变化相对较小，在0.14L/s～0.3L/s之间。

综合分析认为，泉22最低温度已低于常温带温度，水质分析结果与地表水差异不大，流量亦随季节变化，但并未出现断流，其类型属于变温带潜水。泉21由于河流水位上涨无法持续观测，异常原因尚不明确，其水质类型与地表水接近，應为河水混合所致。

3.1.2黄泥坑水温异常点

该异常点位于调查区中西部黄泥坑村中，一居民家中水井（井14）存在地热异常。调查结果显示，12月10日井中水温19.3℃，该村其他水井同期水温多在16℃左右；井深约6m，水位埋深4m，井底已至基岩，井身为石砌。该点周边大多为第四系农田，从地质背景看，井底基岩岩性为牛屋组下段（细）砂岩，且箬坑断裂从此经过。后对该点进行简易抽水试验，水位降深1.42m时流量为0.02L/s。

综合分析认为，井14中水温异常是由于人类活动的影响所致，因而导致了水中Cl-离子、溶解性总固体和可溶性SiO2的升高，且其涌水量很小，开发利用价值不大。

3.1.3双峰尖地热异常点

异常点位于调查区北部边缘双峰尖一带，沿南北向山脊发育一系列热气洞，延伸长度约200m，标高720m左右，洞口面积不大，多在30cm×30cm左右，可探深度>3m，洞口常堆积大块石。点处出露的岩性主要为牛屋组上段（岩屑）砂岩，产状：12°∠49°，节理裂隙发育；调查日（11月25日）洞口潮湿，可见凝结的水珠，周围青苔等植物生长旺盛，洞外气温12.5℃，洞内气温19.0℃。另外，在异常点东侧冲沟内发育有厚约50m的含砾粗砂岩夹层，孔隙度较大，为一相对含水层，岩层产状：285°∠50°。

由于工作量限制，双峰尖地热异常的形成原因不清，但热气洞的发现为后期地热勘查提供了线索。综合野外调查和物探工作成果，推测其形成机制为：大气降水通过地表径流汇入双峰尖北东侧冲沟，并沿含砾粗砂岩层向深部运移进行深循环增温，形成地下热水；同时，受张性构造作用的影响，沿F4断裂形成了良好的上升通道，地下热水以热气的形式沿F4断裂向上运移，在地表形成一系列的热气洞。

3.2热储条件分析

3.2.1地质构造条件分析

调查评价区内分布的地层主要为元古界牛屋组和环砂组浅变质岩，孔隙度小，不具备层状热储条件；但区内发育有多期次的断裂构造，带内岩石破碎、裂隙发育，泉点分布较多，地下水活动频繁，存在带状热储的可能性较大。区内主要控水、控热断裂F2深度大于1.3km，地下水可以通过深循环自然增温形成地热流体；此外，北部高山区深部可能存在隐伏岩体，亦为区内地下热水的热源之一。

通过野外调查和综合研究，调查评价区内胡乞坑水温异常点泉21形成地下热水的可能性较大。其形成机制推测为：补给区位于北部仙寓山—牯牛降高山区，大气降水通过上部的空隙、裂隙进入地下，并沿深大断裂进入地下深部进行深循环。调查评价区北西侧仙寓山断裂（F2）为一储热储水断裂，地下水在进行深循环的过程中升温，并沿F2断裂向南东运移，至调查区港上一带汇入充水性质的箬坑深大断裂（F1）后，继续沿F2断裂向南东运移，至胡乞坑一带遇阻水性质的胡乞坑断裂（F6），地下热水向上运移，至浅部沿张性裂隙运移至胡乞坑北东河流中出露地表成泉。

3.2.2地温梯度

由于本次工作未设计钻探工作，区内具体地温梯度不清。根据地质矿产部1986年完成的《扬子地区构造航磁结果报告》，祁门一带的地温梯度在2.0℃/100m左右，见图2。

因此，可以认为调查评价区地温梯度为2.0℃/100m。

3.2.3地下热水温度估算

胡乞坑水温异常点泉21水温20.4℃，地温梯度2.0℃/100m，常温带深度20m，循环深度按1300m计，估算地下热水温度为46.0℃。

4.结论

牯牛降南部地区地热资源通过野外调查，虽在区内发现了三处地热（水温）异常点，但由于工作量等条件限制，异常原因尚不完全明确，经综合研究后认为就目前的勘查程度而言其开发利用的价值不大。调查评价区内断裂构造发育，形成带状热储的条件较好。通过调查分析后认为，区内北西向仙寓山断裂（F2）可能为储水、储热断裂，箬坑断裂（F1）为导水断裂，近东西向胡乞坑断裂（F6）为阻水断裂，对下一步地热勘查工作具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]刘丽萍，王旭峰，等；昆明地热田地质特征及成因分析[J].资源信息与工程， 2018， 33（05）： 64-65.

[2]黄金秀.广东省龙门县江冚地热田地热地质条件及开发利用建议[J].西部资源， 2020， （1）： 105-107.