江西省通天寨地区地热水资源赋存规律研究

戴云龙 赵兰芝

摘 要：石城县一带赋存较为丰富的地热水资源。石城—寻乌断裂带是通天寨地区的主断裂带，为活性断层，规模大，分布广。断裂有沟通深部热源的作用，是形成石城通天寨地热水资源的根本条件。通天寨地热水赋存规[z1] 律受地形地貌、大气降水、地层岩性和地质构造的影响，其中主要受地质构造的影响。地热水的形成机制为地表水沿断裂中的裂隙和孔隙入渗到地球深部，经过热流增温和吸收岩石的热量，沿着断裂裂隙和岩石孔隙上升，最终储存在热储层中形成地热水。

关键词：地热水 通天寨 赋存规律 成热条件

Regularity of Geothermal Water Resources in Tongtianzhai Area， Jiangxi Province

DAI Yunlong¹ZHAO Lanzhi²

（1. College of Hydraulic and Ecological Engineering， Nanchang Institute of Technology College， Nanchang， Jiangxi Province， 330099 China; 2. China Railway Water Conservancy & Hydropower Planning and Design Group Co.， Ltd.， Nanchang， Jiangxi Province， 330029 China）

Abstract： Shicheng County area has abundant geothermal water. Shicheng-Xunwu fault， a large scale and widely distributed active fault， is the main fault of the study area. Communication between faults and the deep heat is the fundamental forming conditions of the Tongtianzhai geothermal water. Regularity of geothermal water resources are affected by topography， rainfall， lithology and geological structure. Geological structure is the main controlling factor. The mechanism of geothermal water is surface water along the fault in the cracks and pores infiltrating into the deep earth. By heat flux and heat absorption from rocks， along fractures and pores of the rocks， heat geothermal water ultimately formed in storage reservoir.

Key Words：Geothermal water; Tongtianzhai area; Regularity; Geothermal conditions

地下熱水作为高节能能源，它具有较高的开发利用价值以及经济价值^[1]，并且在某些方面地热能具备太阳能、风能和潮汐能所不具备的特性，例如分布范围广和受季节变化影响小等^[2-3]。地下水资源可以直接利用且不会污染环境^[4]。本文在前人研究的基础上，对通天寨周围的断裂分布特征和地质条件进行了分析，总结出石城县通天寨地热资源的地热特征、地热赋存规律和地热成因机制等。研究成果不但可以丰富该区地热水资源理论研究，而且具有实际应用意义。

1区域地理与地质概况

1.1 区域气象水文及地形地貌条件

研究区所在石城县处于亚热带季风湿润气候区，气候温和湿润，同时具有春季和夏季降雨充沛的特点。根据资料显示，石城县日平均日照时长为5.3h，全年平均温度为15.3～19.0℃。无霜期较长，全年无霜期为246～283d。石城地区气温因受纬度、海拔和地形的影响而存在差异，高山地区比低山地区低1.4～2.1℃^[5]。

区域水资源以降雨补给为主，受降雨影响，丰枯悬殊。雨量在时间分布上以4～6月最为集中，占全年的35%左右，11、12月及翌年元月降雨量较少。多年平均蒸发量为1344.6mm，月相对湿度最大为83%，最小为6%。区内年平均降雨量1690～1750mm。研究区地表水、地下水资源丰富，河水清澈见底，河水水质良好。琴江为石城县的主流，琴江上游河流宽度较窄，下游通过支流的交汇，河流宽度逐渐变大，河道主要支流有岩岭河、大琴河、石田河、罗陂河等，有中型水库1座、小型水库9座。

区域最低高程为243m，最高高程为377m，高差134m。山体坡度为10°～46°，许多小溪流分布其间，水质清冽甘甜。四周群山环绕，地势较高，局部区域为沉积盆地，地势较低，地形较平坦，局部分布两座低山，是典型的东南丘陵低山地貌地区。

1.2 区域地质特征

区域出露地层主要有第四系冲积层及残坡积层、白垩系赣州组紫红色粉砂岩、侏罗系长石石英砂岩、震旦系下统中浅变质岩、震旦系上统变质岩。燕山期和加里东期岩浆岩以岩脉形式零星分布。研究区位于南岭的东西向构造带与武夷山北北东向构造带的复合部位，区域内构造状况复杂多样，断裂构造极其发育，区域内的震旦系岩层广泛分布，白垩系赣州组呈带状分布，断裂构造主要有北东向，次为东西向断裂，这两组断裂控制了中生代地层的发展。受北东向和东西向断裂影响，北东向断裂和东西向断裂为地下热水的下渗和运移提供了非常良好的场所^[6]。地层大体从上至下分布为第四系冲洪积层、白垩系砂砾岩层、构造影响带、硅化带，基底为震旦系变质砂岩。北东向主断裂也可确定为控热导水构造。

1.3 区域水文地质特征

通天寨区域的地下水类型，根据赋存条件和储存的形式，将研究区的地下水划分为孔隙水、裂隙水两种类型（见图1）。孔隙水主要分布在冲积层中，土质较松散层中的地下水，孔隙水主要分布在山间盆地、河流宽谷和山麓缓坡等边缘地带，松散层的成分主要分为砾、粘土类和砾石等。不同成因类型松散层中的富水程度，取决于岩性结构、厚度、颗粒级配、颗粒分选性和磨圆度以及所处地形地貌等。一般以潜水产出，比如河流阶地和冲洪积扇前缘等部位。

研究区的裂隙水主要分布在基岩当中，基岩裂隙中水量较少，因为研究区断裂构造带发育明显，在断裂构造带中水量丰富。研究区主要发育北东向断裂，次一级断裂较发育，互相交织在一起，并且断裂构造相互切割，造成岩石破碎的现象，形成裂隙水赋存的场所。研究区因为变质岩以及碎屑岩的构造裂隙和风化裂隙都较发育，易接受大气降水补给。裂隙水又分为水量丰富区、水量中等区和水量贫乏区。

2通天寨地热水资源赋存规律

2.1地形地貌与成热关系分析

研究区分布白垩系地层区为构造剥蚀单斜盆地地形，总体地形较平缓，地下水循环交替作用缓慢，出露地表的温泉数量和流量较少，而变质砂岩形成的侵蚀地貌当中形成低山丘陵地貌形态，总体上山体比较陡峭，地下水的循环交替作用也比较强烈。研究区的温泉出露位置大多数分布于河流和阶地等地势较低的地方，区内的盆地和湖泊地区容易形成温泉。

2.2大气降水与成热关系分析

研究区内的降雨分布不均匀，降雨量的不同同时也控制着同一岩性富水性质的差异，石城县的北部降雨量较少，石城县东部半山地区的年降雨量较大，为1600～1900mm，造成白垩系紫红色粉砂岩和震旦系变质砂中赋存地下水水量中等的构造裂隙水，地貌形态为丘陵低山，地下水为水量较贫乏的构造裂隙水。研究区地热补给主要以大气降雨补给，降雨量的大小直接影响到地热水的水量。

2.3地层岩性与成热关系分析

地层岩性是控制地热水分布的重要因素之一，研究区大量分布有白垩系紫红色粉砂岩和震旦系变质砂岩，地层大体从上至下分布为第四系冲洪积层、白垩系砂砾岩层、构造影响带、硅化带，基底为震旦系变质砂岩。在地质构造应力的作用下，由于地层岩性的不同，地层的裂隙发育程度和颗粒充填的程度都不一样，一般刚性基岩比柔性基岩的裂隙发育要好，而且刚性基岩张开程度较大，充填物较少，富水性能也比较好。在沉积岩碎屑岩地区，地热储存在基岩孔隙和裂隙当中，其中的富水程度受粘粒含量的多少、砾石颗粒大小的影响，一般含砾岩、粗砂岩比粉砂岩和泥岩的富水程度好。研究区白垩系粉砂岩和砂砾岩富水程度一般，变质砂岩的富水程度较弱。

2.4 地质构造与成热关系分析

通天寨发育北东向和东西向断裂，断裂构造比较发育，断裂带以北东向为主的，经实测地质构造剖面，对断裂带进行了详细的分带，经计算真厚度为81m，北东向断裂带为成硅化破碎带和破碎带两带，导水富水条件好，硅化破碎带经多期构造运动，力学性质为压性为主，局部为张性，破碎带的力学性质大致为张性，断裂或断层破碎带是地下水赋存的良好场所，在硅化带末端发现有云英岩化现象，可推断该带具有热液接触现象。断裂带总体倾向北西，倾角45°左右。通天寨北东向主断裂厚度约在100～110m，倾角约55°，北东向主断裂也可确定为控热导水构造。

3通天寨地热水资源赋存规律

通天寨热水主要储存于断裂带上，北东向断裂和东西向断裂交汇的地方有温泉露头，断裂在盆地下部交汇，对引导深部热能、汇集周围地下水和热储的形成较为有利，区域内地下热水埋深一般。地下热水的水源为大气降水直接补给，地下热水在上涌过程中伴随近地表低温地下水的混合作用，研究区地下热水的热源为正常的地热增温，没有其他外加热源，该区域主要含水层水温与地域地温场符合。通天寨地热成因与九寨地热成因相似，位于同一断裂带上，而且两地距离很近。

温泉的热源包括多种因素，岩浆岩供热、放射性元素衰变供热、火山型地热供热、断裂构造运动供热和地下水深循环供热，研究区热源主要为岩浆岩供热。根据区域地质图可知，石城县北部有岩浆岩分布，花岗岩侵入现象，研究区周围虽然没有岩浆岩分布，也没有花岗岩侵入现象，但是地球深部的岩浆活动强烈，其活动期为燕山期以前，研究区地热热源主要与岩浆岩供热有关，来自地球深部的岩浆活动产生的热量为下渗的地下水提供大量的热量。

石城县内大气降水丰富，河流溪沟发育，研究区地处山间沟谷盆地，两侧均为连绵起伏的低山丘陵，中间为沟谷及河流，所以地下水主要通过沟谷以及河流区域接受大气降雨的补给，丰富的降水资源补给坡地，为地表水下渗集聚提供了良好条件。发育的构造裂隙和风化网状裂隙为降水下渗形成构造裂隙水提供了条件，补给的高程约为230～300m，主要通过地势较低处补给。

4结语

通天寨地热主要的断裂为北东向断裂，同时有东西向断裂，北东向断裂贯穿全区，同时是研究区的主断裂，属于导热断裂。热储主要受走向北东的F1断裂控制，地热水赋存于断裂两盘的硅质角砾岩及变质砂岩裂隙中。大气降水在低山丘陵区下渗补给，自西南向北东径流，同深部基岩热交换，最终出露形成温泉，属典型对流型地热系统。

参考文献[1] 关健，方石.地热系统的概念与传热机制综述[J].地质与资源，2021，30（2）：207-213.