广东省龙门县永汉地热田地热地质条件及成因分析

李立峰 唐安安

（广东省有色金属地质局九三五队）

广东省龙门县地热资源丰富，查明其形成机理，对可持续开发利用地热流体，合理划分地热资源开采区及充分发挥地热优越性、经济可行性、地域发展性都具有重要的意义［1］。但总体上地热地质研究程度较低，对地热田成因认识不足。本研究以永汉地热田为例，通过地热地质调查、地球物理勘查、地热钻探、测温等工作手段，对地热田的地热地质条件加以分析，总结了地热田的成因，为龙门县这类地热田的研究提供参考。

1 区域地质背景

永汉地热田大地构造位置处于横跨全省的东西向佛岗—丰良深断裂带中段南侧，该断裂带是横亘广东中部的一条构造岩浆活动带，总体上走向近东西，以倾向北为主，主要为压性［2］，省内断续延长近600 km，宽为20~70 km，主要由东西向的燕山期侵入岩、喷出岩和同方向不同时期的褶皱、断裂、隆起带、沉降带所组成，常伴有北西、北东、南北向的扭、张性断裂等配套构造。

地热田距离佛岗—丰良深大断裂带约15 km，次一级北东向构造发育，地层主要有寒武系、泥盆系、石炭系、第四系，总体上呈一北东向倾伏向斜，轴部为石炭系，两翼为泥盆系，整体上倾向南西，永汉地热田位于向斜东翼。

2 热异常区空间分布

永汉地热田有2个热异常区，分别位于永汉镇马星村和隔陂村，均位于北东向向斜一翼（图1），2个热异常区之间为帽子峰组砂岩，裂隙不发育、导热性较差，是天然隔热层，2个热异常区之间没有断裂相互连通。

根据长期水位观测数据，在开采期，马星热异常区地热流体水位持续下降，并且形成季节性降落漏斗，降落漏斗中心与边界水位标高差值达到33~50 m，而隔陂热异常区地热流体水位波动稳定，两热异常区地热流体水位变化规律具有明显差异。此外，马星和隔陂分别错峰实施群井降压试验，马星抽水对隔陂水位无明显影响。

综上可知，马星和隔陂2个热异常区水力联系不明显，本此研究暂将永汉地热田划定了2个勘查区：隔陂勘查区和马星勘查区。

3 热储特征

3.1 岩性特征

根据钻孔揭露，马星勘查区热储岩性主要为泥盆系上统天子岭组（D3t）灰岩。岩石呈灰白、灰、灰黑色，泥晶结构，条带状构造、层状构造。

隔陂勘查区热储岩性主要为石炭系石磴子组（C1sh）灰岩。岩石呈灰黑色，泥晶结构、生物碎屑结构，层状构造。

岩石质硬性脆，在构造及地下水的作用下，容易产生破碎，形成裂隙及溶蚀现象。因此，在断裂带及附近裂隙、溶蚀沟槽及溶洞等较发育，为地下热矿水的循环、运移及储存提供了通道及有利的空间。

3.2 构造特征

工作区存在6条北东向断裂F1-3、F1-4、F1-5、F1-6、F1-7、F1-8，一条北西向断裂F2-1。

（1）F1-3断层位于隔陂勘查区西部，走向北东47°。根据物探资料，F1-3断裂切割深度大，可能切割进入下部花岗岩体。

（2）F1-4断层位于隔陂勘查区东部，为一隐伏断裂，物探推测长度大于2.1 km，走向北东，北东段倾向北西270°，南西段有反倾现象，倾向南东120°，总体倾角72°。

（3）F1-5断层位于马星勘查区西部，走向北东，倾向北西300°，倾角76°~81°。

（4）F1-6断层位于马星勘查区东部，走向北东，倾向南东125°，倾角73°~85°。

（5）F1-7断层位于隔陂勘查区中心部位，走向约30°，倾向北西。在F1-7断层底部灰岩中见2层溶洞，溶洞高度分别为2.10和5.16 m，含裂隙溶洞水，为主要热储层，是隔陂勘查区主要的导水、导热构造。

（6）F1-8断层走向约35°，倾向约215°，倾角约75°，断裂带部位溶洞发育，含热矿水，为马星勘查区导水、导热构造之一。

（7）F2-1断层位于马星勘查区北东部，走向北西，倾向北东40°，倾角65°，为一张扭性斜滑断层，周边未见地温异常。

综上可知，热储赋存于F1-7、F1-8断裂构造带及其伴生断裂和灰岩溶洞裂隙中，断裂后期活动为拉张活动，在构造应力作用下灰岩产生脆性破坏，张性裂隙（溶洞）发育，同期花岗岩体沿裂隙上涌入侵。热储层的岩石均有明显的构造特征，显示断裂对热储的控制作用。

3.3 热储形态特征

3.3.1 隔陂勘查区

隔陂勘查区地热流体主要赋存于石炭系下统石磴子组（C1s h）灰岩的裂隙溶洞中，为断裂带控热的裂隙溶洞型热储，热异常沿北东向断裂F1-7呈带状分布。深部地热流体沿F1-7断裂运移上升至浅部后与常温岩溶水混合，并沿F1-7断裂两侧赋存于岩溶洞隙中形成热储。热水运移至浅部溶洞后往北西和南东两侧扩散，并与常温水混合之后赋存于岩溶洞隙和卵石层中。由于卵石层广泛分布，部分地段受地热流体扩散至卵石层，且热储与卵石层之间缺乏稳定的隔水层，热储反映出本热储为开启型（开放式）的热储特征。

西侧隐伏测水组透水性差、隔热效果好的砂页岩，堵塞热矿水向西扩展；东侧帽子峰组和石磴子组的接触界线是热矿水的东墙；南、北侧较完整的岩石是热水带的南墙和北墙。

3.3.2 马星勘查区

马星勘查区地热流体主要赋存于泥盆系上统天子岭组（D3t）灰岩的裂隙溶洞中，为断裂带控热的裂隙溶洞型热储，热异常沿断裂F1-8呈带状分布。马星勘查区地温异常范围严格受岩溶发育程度控制，深部地热流体沿F1-8断裂上升至浅部后与常温岩溶水混合扩散形成热储。由于热储与第四系之间缺少一层稳定、连续的隔水层，热储产量、水位受周边机井开采波动变化，反映出本热储为开放式人工开采型的热储特征。

裂隙不发育的帽子峰组和春湾组砂页岩起到了阻碍热矿水向东、西扩散的作用，周边机井无明显热异常现象，说明砂页岩隔水、隔热效果良好；南、北侧较完整的岩石阻碍热水带往南、北扩散。

4 平面地温场特征

通过系统测温，绘制了地热田30 m埋深等温线图（图2）。

马星、隔陂勘查区主要受断裂构造及岩性等因素控制，热异常范围及温度变化与断裂构造和岩性密切相关。根据地热田30 m埋深等温线图特征，马星勘查区地温场形态呈椭圆形，长轴方向北东向，沿F1-5、F1-6、F1-8断裂走向延伸，30 m埋深30℃的热异常范围面积为0.25 km2。地温场在30 m埋深平面上的特征：往南东、北西方向温度递减较快，往北东和南西递减较慢，高温中心区沿F1-8断裂展布。

隔陂地温场形态呈不规则长轴型，长轴方向北东向，沿F1-3、F1-4断裂走向延伸，30℃等温线圈定面积为0.32 km2。地热田自ZK4探采井热中心往北方向降温较快，平均温度递减率为0.14℃/m；往西方向受地表常温水控制，平均温度递减率为0.08℃/m；往东方向受F1-4断裂控制，降温较快，平均温度递减率为0.12℃/m。

5 地热田成因分析

5.1 热源

研究表明，广东省天然温泉明显受深大断裂和岩浆侵入活动控制，并沿岩浆侵入体、深大断裂或其次级断裂出露和分布［3］。近现代火山及近代岩浆的侵入活动等与岩浆有关的热源是地热资源最理想、最重要的热源［4］。惠州市各地热田的形成明确受早白垩纪、晚侏罗纪侵入岩影响，主要岩性为黑云母花岗岩［5］。佛冈—丰良深断裂带是我省最为重要的一条东西向构造岩浆岩带，控制着以燕山期花岗岩为主体的大量岩体的展布，工作区外北西方向约1.5 km左右出露的南昆山花岗岩体，为该构造岩浆岩带的一部分，属早白垩世侵入岩（K1γ）。较新的岩体地下深处蕴藏着巨大的热源，地下水沿着深大断裂带进行深循环，将深部的岩浆余热及放射性元素蜕变热等热能运移至浅部形成地热田。

根据现有的地质资料及对地热的认识水平，隔陂勘查区和马星勘查区的热源主要来自于沟通深部热源的断裂带的热对流，其次为早白垩世（K1γ）岩浆活动产生的岩浆余热、岩体中所含的放射性元素蜕变所释放的热能。

5.2 地热流体通道

地热田位于区域性佛冈—丰良深断裂南侧，工作区北东向断裂构造发育，在构造应力作用下，容易形成连通性较好的断裂破碎带和裂隙溶洞发育带，为本地热田深部地热流体的循环和运移提供了良好的通道及空间，形成对流型热水系统。据现有资料，区内北东向断裂构造应力作用下形成的连通性较好的断裂破碎带和裂隙溶洞发育带，是本地热田地热流体的主要通道。

6 结 论

（1）永汉地热田地热流体主要赋存于灰岩的构造岩溶裂隙发育带中，属裂隙溶洞型热储，主要受北东向断裂构造及灰岩分布范围等因素控制，热异常范围及温度变化与断裂构造和岩性密切相关，热储形态呈北东向带状展布。

（2）永汉地热田位于佛冈—丰良深断裂带的南侧，区域上由佛冈—丰良深断裂带或其次一级的东西向构造控热，区内次一级北东向断裂为本区导热、导水构造。热源主要来自于沟通深部热源的现在活动断裂带的热对流，其次为岩浆余热、断裂构造摩擦热及放射性元素蜕变所释放的热能。地热流体通道主要是近北东向断裂构造应力作用下形成的连通性较好的断裂破碎带和裂隙溶洞发育带。