皖江经济带地热资源成因及其分布规律研究

魏永霞，程宏超，杜雨彤，汤皓

（安徽省地质环境监测总站，安徽合肥 230001）

0 引言

皖江经济带位于安徽省中部，淮河以南、长江两岸，是长江经济带上承东启西的重要节点，是安徽省今后发展的重要地带，其秉承的“绿色”发展理念被国家“十三五”规划首次纳入到基本国策中，而清洁能源——地热能资源的开发利用将对推进城市向绿色生态转型的过程中起到重要作用。传统的找热模式“就热找热”现已无法满足城市发展的需求，寻求新的找热方向已迫在眉睫。本文通过研究分析皖江经济带地热资源成因及其分布规律以探求新的找热方向，为今后找热工作提供参考。

1 地热资源概况

目前，皖江经济带地热田（点）共有28 处，拥有地热井、温泉点总计163 处，其中地热井128 眼，温泉点31 处，矿热井4 处，分布在全域21 个县（市、区），主要集中在庐江县汤池镇、舒城县西汤池与山七镇、巢湖市半汤街道、含山县昭关镇、和县香泉镇、岳西县温泉镇与溪沸村等地。地热异常点18 处（温度大于20℃），主要分布在老嘉山断裂带和滁河断裂带上。皖江经济带地热资源分布见图1。

图1 皖江经济带地热资源分布图Figure 1.Distribution of geothermal resources in the Wanji⁃ang Economic Zone

2 地层及断裂构造

地层是地热资源的主要赋存场所，皖江经济带地层发育齐全，自太古代至新生代地层均有分布。区内由北向南地层特征：华北地层区位于六安-肥西以北、嘉山-庐江以西，晚太古代及早元古代地层主要为变质岩系，晚元古代与早古生代地层主要为海相碳酸盐岩，晚古生代地层为陆源碎屑岩，中生代地层主要是陆源及火山碎屑岩，新生代古近纪地层为盆地相的碎屑岩，第四纪亚黏土、亚砂土、粉土层分布广泛；秦岭-大别山地层区分布于金寨—肥西一线以南、嘉山-宿松郯庐断裂一线以西，晚太古代、早元古代地层为变质岩系，震旦纪—寒武纪地层为碳酸盐岩，侏罗纪中早世、白垩纪、新近纪、古近纪地层为火山碎屑岩、碎屑岩，山前、山间及河谷两侧大部分地区为第四纪亚黏土、含砾黏土层覆盖；扬子地层区分布于嘉山—宿松一线以南，区内缺失晚太古代和早元古代地层，其余地层均有发育，中元古代的浅变质岩系、青白口纪的变质岩系、震旦纪—三叠纪的碎屑岩、碳酸盐岩，侏罗纪、白垩纪的碎屑岩、火山碎屑岩系，新近纪、古近纪的碎屑岩，山前及山间大部分为第四纪亚砂土、亚黏土层覆盖，沿江平原区广泛分布晚更新世和全新世地层。

据调查资料显示，区内地热显示区（点）多出露于元古代—中生代地层中，在沉积岩中主要赋存于灰岩、白云岩、砂岩中，在岩浆岩中多赋存于花岗岩、闪长岩、安山岩、玄武岩中，在变质岩中多赋存于片麻岩中。

断裂构造是深部热源向上部运移的主要通道。区内发育的北东、北北东、北西、近东西向深大断裂不仅对断（坳）陷盆地、隆起带的空间展布有控制作用，对地震、火山活动、岩浆岩分布等产生直接或间接影响，而且是沟通深部热源的主要通道，区内分布的地热显示区（点）亦与之关系密切（图2）。

图2 皖江经济带岩浆岩、火山、地震及构造分布示意图Figure 2.Distribution of magmatic rocks,volcanoes,earth⁃quakes and structures in the Wanjiang Economic Zone

将地热热异常显示与区内地震、火山分布进行对比分析发现，火山口及其周边调查的泉点、水井水温一般在16℃左右，温度相对较低；地震尤其是大型地震周边无地热异常出现。由此亦可以看出，区内地热异常显示与火山、地震关系不密切。

3 地热资源赋存特征分析

皖江经济带地热资源成因与基底埋深、深大断裂带分布及断（坳）陷盆地以及隆起带有关，与火山、地震、岩浆活动关系不大，因而按成因划分为断（坳）陷盆地型与隆起山地型两类。

3.1 断（坳）陷盆地型

该类型地热约占全区28.1%，主要特征：①地热显示点主要为人工揭露；②热储层上部多为巨厚层的弱透水隔热保温层，而热储则处于圈闭式的空间系统内，热传递模式主要为热传导型；③地热流体温度变化较大，盆地内部温度一般在25～35℃之间，主要分布在北北东向深大断裂的次级断裂与北西向断裂的交汇处，盆地边缘隆起区温度相对较高，在40～63℃之间，受控断裂为北西向深大断裂；④因热储层主要为层控型，热异常区面积较大，一般为几平方千米；⑤地温梯度一般接近正常梯度；⑥热储主要赋存于古近纪—侏罗纪红层中，部分揭露三叠纪—寒武纪灰岩地层，流量变化较大，几十至上千方不等；⑦地热田补给源多来自大气降水，沿盆地边缘侧向径流补给，补给路径相对较长，水流交替缓慢，水化学类型以重碳酸型水为主，水中富含氟、偏硅酸、锶等组分。

3.2 隆起山地型

该类型地热居全域主导地位，约占71.9%，主要特征：①热显示点多为自然出露，后在出露点附近进行人工钻井揭露；②热储均以带状形式分布，热异常区面积较小，一般不足1km；③地温梯度多高于正常梯度值；④地热流体温度多在30～66℃之间，热储多赋存于开放型或半开放型的断裂破碎带中，围岩主要为变质岩和岩浆岩；⑤涌水量受断裂破碎程度及其围岩的裂隙或溶洞大小影响，变化较大，岳西隆起山区内流量多在500～3500m/d，巢湖-香泉隆起山区内流量相对较小，多在0.86～600m/d 之间，个别岩溶发育地区达到2000m/d以上；⑥地热田（点）补给源主要来自大气降水，沿断裂破碎带、围岩裂隙或溶隙等入渗后侧向径流补给，补给路径相对较短，水流交替频繁，水化学类型以硫酸型水为主，水中富含氟、偏硅酸、锶、锂、氡等组分。

4 地热资源分布规律研究

深部热源向上传递不仅受地壳厚度影响，还与深大断裂带、断（坳）陷盆地与隆起及褶皱有关。因此，在寻找地热资源分布规律时应综合考虑这些因素。

4.1 地热分布与地壳厚度的关系

莫霍面是一个温度-压力界面，是地壳与地幔间的分界面，它大体指示了地壳厚度分布，亦反映壳幔交界处的地温场，莫霍面的深浅在一定程度上反映了地表温度变化。因此，研究已知地热显示区（点）所处位置的莫霍面埋深对今后找热具有一定的指导意义。

皖江经济带地壳厚度略高于正常地壳厚度，一般在33km 左右，皖南（皖南幔坳区）和大别山地区（皖西幔坳区）为区内莫霍面最凹处，深度在34km 左右，郯庐深大断裂以东宿松—马鞍山—天长一带是地壳最薄地区，深度在32～33.2km（图3）。

图3 皖江经济带地热分布与地壳厚度的关系Figure 3.Relationship between geothermal distribution and crustal thickness in the Wanjiang Economic Zone

合肥—凤阳幔坡区莫霍面埋深在32.3～32.9km之间，莫霍面埋深相对较浅，但是由于区内沉积了巨厚层的中新生代沉积物，故地热显示并不突出，如定远泉坞山地热与凤阳红心镇地热均位于盆地内部基底隆起边缘地带，合肥大蜀山地热、滨湖地热、肥东地热则位于盆地内部微隆起区。该区内热储温度41.3～68.3℃，地热流体温度25.5～32.1℃。

皖中幔隆区是区内地热主要集中地带，庐江泉水口与石关乡地热、巢湖半汤地热、含山昭关地热、含山陶厂地热、和县香泉地热等均分布在该隆起区内，另外，该区内地表温度异常，泉与机民井点亦较其他地区密集。该区内上覆地层主要为新生代地层，厚度变化较大，有几米至上千米均有分布，热储温度48.4～102.8℃，地热流体温度25.5～53.6℃。

皖西幔坳区（北淮阳幔坡带和大别山幔坳）莫霍面埋深在33～34.2km 之间，北淮阳幔坡带地热分布主要集中在33.0～33.4km 之间，如庐江汤池镇、舒城西汤池、舒城山七镇等地热，地热显示呈东西向展布；大别山幔坳区地热分布主要集中在33.7～33.9km 之间，如岳西温泉镇、岳西溪沸、太湖温泉乡等地热，地热显示呈南北向展布。该区内基底岩系直接出露，热储温度55.8～119.9℃，地热流体温度32.5～63℃。

皖南幔坳区莫霍面埋深在33.3～33.7km 之间，区内地热主要有东至香隅地热、青阳江村地热、旌德凤形山矿热、绩溪瀛洲镇地热等。该区内基底岩系大部分出露，热储温度55.5～106.1℃，地热流体温度27.2～44.7℃。

总体来讲，莫霍面埋深较浅、上覆盖层厚度较薄的地区，热异常显著，是今后找热的主要方向。

4.2 地热分布与断（坳）陷、隆起的关系

将区内地热异常点投到区域断（坳）陷、隆起分布图上（图4）分析发现，地热异常点在沉积断（坳）陷盆地内主要分布在盆地内部或边缘的隆起地带，如凤阳红心镇温泉、定远泉坞山地热井、合肥蜀山地热井、滨湖地热井、肥东地热井等地热点均位于盆地内部的微隆起区边缘，庐江东汤池位于盆地边缘的隆起地带（舒城隆起），宣城凤凰山矿热井位于盆地内部的微隆起区边缘；地热异常点在隆起山地内主要分布在隆起山地的边缘地带，如巢湖半汤地热、含山昭关地热、含山陶厂地热、和县香泉地热均分布在巢湖-和县隆起山地的两侧边缘地带，舒城西汤池与山七地热位于大别山隆起的北部边缘，芜湖地热、铜陵地热、青阳地热、东至香隅地热位于江南隆起山地的北部边缘地带。综合分析来看，断（坳）陷盆地与隆起山地边缘地带，由于陆块的升降使岩层破碎，断裂构造发育，深部地热易沿构造发育部位上涌而储存于上部含水层中，因此，这些地带亦是今后找热的主要方向。

图4 皖江经济带地热分布与断陷、隆起的关系Figure 4.Relationship between geothermal distribution and fault depression,uplift in the Wanjiang Economic Zone

4.3 地热分布与褶皱的关系

皖江经济带巢湖-和县隆起山地、张八岭隆起山地以及江南台隆区内褶皱较为发育，褶皱的展布方向多呈北东向、北北东向，这与沿该方向的断裂展布有关。将区内地热异常点投到区域褶皱分布图上（图5）分析发现，区内地热异常点的分布除了传统上所讲的分布在断裂交汇处外，如合肥市地热、庐江东汤池地热、含山昭关地热、舒城西汤池与山七地热、岳西温泉镇与溪沸地热、太湖温泉乡地热、潜山风景区地热、东至香隅地热等，还与褶皱的关系较为密切，如滁州琅琊山景区地热位于石沛背斜倾伏端，庐江石关乡与泉水口地热位于发火山-照壁山背斜的两端，巢湖半汤地热位于旗山向斜倾伏端轴部、含山陶厂地热位于陶家厂向斜的倾伏端轴部、绩溪地热分布在向斜的倾伏端轴部。另外，调查发现异常机民井和泉点也与褶皱关系密切。

图5 皖江经济带地热分布与褶皱的关系Figure 5.Relationship between geothermal distribution and fold in the Wanjiang Economic Zone

综上分析，今后的找热方向除了传统的“就热找热”原则外，在断裂交汇处背斜褶皱的倾伏端、向斜褶皱核部等地亦是找热的主要方向。

5 结语

（1）皖江经济带地热资源较为丰富，地热田（点）共有28处，拥有地热井、温泉点总计163余处，其中地热井128 眼，泉点31 处，矿热井4 处。据研究分析，这些地热显示点多出露于沉积岩的灰岩、白云岩、砂岩中，岩浆岩的花岗岩、闪长岩、玄武岩中，变质岩的片麻岩中。发育的北东、北北东向、北西、近东西向深大断裂则是沟通深部热源的主要通道，地热显示点多在其次级断裂附近出露或被人工揭露。

（2）皖江经济带地热资源类型为断（坳）陷盆地型与隆起山地型两类，以隆起山地型为主，约占71.9%。红层的盆地型热储温度相对较低，灰岩的盆地型热储温度相对高些，两者地温梯度均趋于正常值，红层热储流量较小，灰岩热储流量较大，水化学类型均以HCO水为主，水中富含F、HSiO、Sr 等组分；隆起山地型热储的温度相对较高，地温梯度多高于正常值，不过除岩溶发育地段外，流量一般较小，水化学类型以HSO型水为主，水中富含F、HSiO、Sr、Li、Rn 等组分。

（3）皖江经济带地热出露或人工揭露点，多分布在莫霍面埋深相对较浅、上覆盖层相对较薄、盆地内部或边缘的隆起地带以及隆起山地的边缘地带等地区，且这些区内褶皱及与其相关的断裂较为发育。因此，除传统的“就热找热”原则外，在断裂交汇处背斜褶皱的倾伏端、向斜褶皱核部以及隆起地带边缘等地亦是今后找热的主要方向。