东南沿海黄沙洞地热田地应力与控热构造研究

范艳霞， 李海龙*， 张军龙， 王强茂， 任天翔，张敏， 黄少鹏， 秦向辉

1 中国地质科学院深部探测中心， 北京 100037 2 中国地震局地震预测研究所， 北京 100036 3 广东省有色金属地质局九三五队， 广东惠州 516001 4 深圳大学深地科学与绿色能源研究院， 广东深圳 518060 5 中国地质科学院地质力学研究所， 北京 100081

0 引言

东南沿海地热资源丰富、地表热流值普遍较高，其地温梯度明显高于华南地区平均水平：蔺文静等(2016)据胡圣标等学者2001年已发表数据统计中国大陆东南地区大地热流值平均为70±19 mW·m-2，远高于我国南方平均水平(64.2 mW·m-2).谢和平等(2019)统计大湾区北缘热流较低，热流值在63.5～70 mW·m-2之间，而南部包括惠州在内的高热流区其值大于80 mW·m-2.

该区受古太平洋—太平洋板块俯冲、印度—欧亚板块碰撞的远程效应和台湾—菲律宾弧陆碰撞的影响，经历了不同时期、不同构造动力体制和不同性质应力场的复杂转换过程(李三忠等，2011，2013，2018；张岳桥等，2012；Li et al.，2014；王新毓等，2020；王椿镛等，1998).区域性断裂带反复活动、断层系统性质转换和岩浆多期次侵入和喷发的背景可能是中低温地热资源形成与赋存的主要原因(蔺文静等，2016；张健等，2018；汪啸，2018).其中，广东省出露区域温泉数量众多，共出露320多眼，前人计算可开采量高达约23.8×104m3/d(袁建飞，2013).广东也是地热资源利用较早的区域，1970年广东丰顺地热实验电站的建成投产掀开了我国地热发电的新篇章，使中国成为世界上第8个掌握地热发电技术的国家，但此后规模化地热发电产业发展极为缓慢(Huang，2012)，其最本质的原因是对本区域地热分布规律掌握不清楚以及对中高温地热田的空间分布特征和控热构造的研究不足，进而无法有效评估资源量.2016—2018年，中国地质调查局实施了“全国地热资源调查评价与勘查示范”工程，在广东省惠州市黄沙洞地热田完成了深度为3009.17 m的“惠热1井”钻探.该井于2900 m处温度127.7 ℃，放喷试验井口井壁温度118 ℃，最大流量137 m3/h，最大允许开采量268 m3/h，是目前广东省内发现的温度最高、水量最大的地热井.本文选取该地热田为研究对象，基于野外地质调查、遥感解译、水文地质钻探和地应力测量等手段的研究，解析了该地热田的控热构造特征，讨论了广东省地热田的分布与应力状态的关系.该研究对广东省地热分布规律和形成机理认识以及对地热资源的开发具一定参考价值.

1 地质背景及研究现状

研究区位于华南板块东部边缘，其东为太平洋板块，其南受到新特提斯构造域的影响，自新元古代到中生代经历了多次的板块拼贴、裂解和多期次的构造演化(舒良树，2012；Lin et al.，2018a，b).晚中生代受古太平洋俯冲影响，华南地区发生广泛的造山作用(张岳桥等，2012；李三忠等，2018)，在东南沿海地区形成了一系列醒目的北东向断裂带(闫义等，2005；林长松等，2006；王霄飞等，2014)，其稳定延伸几百公里，规模较大可切割至岩石圈.在本研究区出露有晚中生代强烈活动的河源断裂带、紫金—博罗断裂带、莲花山断裂带、长乐—南澳断裂带和滨海断裂带等(Li et al.，2014).中生代从古亚洲洋向古太平洋俯冲机制转换引起的东西向构造域向北西向构造域转换(李三忠等，2013，2017)；晚侏罗世以来古太平洋板块的后撤，区域从早期的挤压构造转换为伸展构造体系(Li et al.，2012，2014)；随后又从安第斯型大陆构造边缘过渡为西太平洋型被动大陆边缘(Suo et al.，2019)；晚白垩世以来地表伸展构造发育(Suo et al.，2019)使得深部岩石圈结构显著减薄(王敏玲等，2015)，引发了大量岩浆活动(Li et al.，2014；Li and Li，2007；Zhou et al.，2006)和东部海岸山带的坍塌(陈丕基，1997；Li and Zhou，2017)，在区域上形成了一些晚中生代以来的盆地，如南雄盆地、河源盆地、官草湖盆地等(邓勇等，2007).盆地内部见有碱性玄武岩(100～70 Ma)侵位(舒良树等，2004；Shu et al.，2009)，部分盆地还见有流纹质、凝灰岩沉积(邓勇等，2007；张维和方念乔，2014).

中-新生代以来强烈的构造活动和深部岩浆活动为包括大湾区在内的广东省提供了有利的地热资源富集条件(张珂等，2002；袁玉松等，2006；曹新文等，2018；Tannock et al.，2019).在广东省的广州—惠州—丰顺一线的区域上均有地热田发育，宏观上显示NE走向，与区域大型断裂带的展布一致，显示了二者的空间相关性.王强茂(2021)基于河源盆地新生代以来的构造-热演化历史，通过沉积学和同位素年代学的研究，识别出南海洋盆的打开在北部陆源区与华南东南隅的直接影响，研究表明南海盆地的拉张造成的深部物质上涌发生在本研究区或其邻区，是热源重要背景.

黄沙洞地热田位于NE走向的紫金—博罗断裂带的南侧(图1)，目前已经取得了一些研究成果.蔺文静等(2016)基于水文地球化学，给出了黄沙洞地热田的基底和盖层情况以及热异常原因.闫晓雪等(2019)对广东省惠州市至从化市典型中低温对流型热水和冷水的水化学特征和同位素数据展开分析，分析了热水的补给来源及其经历的深部地热过程.张根袁等(2020)通过深部重磁电震等地球物理资料的研究揭示了热物质上涌的通道和来源.但是目前的研究依然是概念性的控制控热，缺少构造-地热关系的深入剖析.地应力的研究对地热资源分布规律的勘探意义重大.一方面地应力状态控制了地热储层渗透性断裂网络的形成，对应力状态的调查对地热钻井选址意义重大(Lowry et al.，2017；Siler et al.，2019；Ito et al.，2022).地热区的应力场方向是辅助建模以及更好地解决未来地热开发问题的关键参数(Romagnoli et al.，2010；Ebigbo et al.，2016；Ratouis et al.，2016；Carlino et al.，2016；Ansari et al.，2017；Salimzadeh et al.，2018).另一方面在构造活动区，研究地应力的性质特点结合构造地质野外调查，是获取研究区构造运动特征的有效手段.而目前获取应力场信息的方法主要是基于钻孔探测和震源机制(Yin and Ranalli，1993；Yin，1996；Liotta and Andrea，2020).本文在前人区域地质和区域水文地质调查的基础上，完成了820.53 m的水文地质钻探工作，基于实施的黄沙洞钻探工作(HSD-ZK001)，在121 m以下开展了水压致裂法地应力测试，本文成功获得了5个测段的水压致裂原地应力测试资料和2个测段的印模定向资料.钻进期间每进尺100 m进行一次测温工作，共进行了9次测温，在孔底820 m处，测量温度最高为90 ℃，地温梯度为8.83 ℃/hm.极高的地温梯度暗示了深部地热能的充足以及干热岩的可能存在.同时，联合包括黄沙洞地热田控热断层的遥感解译等多种方法解析了该地热田的控热-控水构造特征，讨论了广东省地热田的分布与应力状态的关系，这些工作为理解黄沙洞地热田的控热构造和控水构造提供了新的思路，对广东省地热分布规律和形成机理的认识具有重要的意义.

图1 区域地质简图(a)及大地构造背景(b).其中，(a)改自Wang等(2022)，图(b)改自广东省地质矿产局(1988)Fig.1 Regional geological map (a) modified after Wang et al.(2022) and regional tectonic map (b) modified after Bureau of Geology and Mineral Resources of Guangdong Province (1988)

2 潼湖—黄沙洞断裂与黄沙洞地热田

潼湖—黄沙洞断裂是紫金—博罗断裂带的南侧分支断裂(图1).该断裂带呈北东向延伸， 空间上可分为两段，西段为潼湖断裂，发育在潼湖盆地的北侧，东段为黄沙洞断裂，发育在黄沙洞地热田的南侧(黄沙洞地热田的位置见图1，图2星标位置)，两条分支断裂呈斜列状展布(图1，图2).遥感影像解译图显示该断裂控制了潼湖盆地的北侧边界，造成了东江水系局部拐弯.

2.1 潼湖断裂

潼湖断裂是潼湖盆地的北侧控盆断裂(图2a，2b)，该断裂走向 NE，倾向SE，倾角45°～70°，断裂带宽度小于400 m，在遥感图像上呈现出明显的线性分布特征，根据遥感解译图像将潼湖断裂错断的山体及河流进行复原，可见其明显的右旋走滑特征(图3a，图3b).潼湖断裂以北(即断层下盘)为时代较老的桥源组地层(Jqy).区域资料显示断裂以南(即断层上盘)为时代较新的漳平组(Jzh)，显示正断分量.前人的研究显示湿地底部存在的残积土层可与深圳地区对比，按照潮湿地带岩石及花岗岩风化壳脱硅速率，其形成时代大概在0.25～0.6 Ma(魏柏林等，2002)；湿地第四系沉积物底部基底的红壤化风化壳，呈透镜状产出，上覆的含碎石粉质粘土根据其粒度和接触特征与邻区残积土上覆地层的特征对比，邻区残积土上覆的沉积物多为砾石或细粒土，均夹有一定数量的角砾，呈泥质弱胶结，且有弱风化迹象，表明研究区含碎石粉质的粘土应形成于早更新世早期或中更新世(李伟荣，2007).野外实际调查发现潼湖断裂错段了第四系含木屑沉积层(图3c，图3e)和砾石沉积层(图3d，图3f).据上，显示了潼湖断裂晚更新世晚期以来的活动迹象.

图2 潼湖—黄沙洞断裂展布情况 (a—c) 分别为山影渲染图、遥感解译图和拉分盆地形成示意图.Fig.2 Distribution of Tonghu-Huangshadong Fault(a—c) are diagrams of terrain rendering, remote sensing interpretation and pulling-apart basin formation.

图3 潼湖断裂的地貌特征及晚更新世活动证据(a) 潼湖断裂的地形分析，其南侧控制了潼湖盆地的北侧边界； (b) 潼湖断裂右行走滑分量的复原图； (c—f) 发育在第四系地层内部的断裂行迹，显示潼湖断裂带晚更新世晚期以来的活动.Fig.3 The geomorphological features of Tonghu fault and evidence of Late Pleistocene activity(a) The topographic analysis of Tonghu fault，and its southern side controls the northern boundary of Tonghu basin; (b) The restoration map of right-lateral strike slip components of Tonghu fault; (c—f) Fault traces within Quaternary strata， which show the activity of Tonghu fault since late Pleistocene.

2.2 黄沙洞断裂与黄沙洞盆地

黄沙洞断裂位于黄沙洞地热田南侧(图4—5).在地貌上，该断裂带造成被错断的河谷沿断层两侧不连续分布(图5)；而断层南侧山脊明显高于北侧，显示了向北侧的正断分量(图5).区域地质调查的资料该断裂显示出正断特征兼具右行走滑的分量(1∶5万横沥幅地质图及调查报告).在图4中可见，留名坑断裂(F4)与黄沙洞断裂断裂近正交，NNW向延伸，控制了黄沙洞地热田西南边界.区域构造解析显示潼湖—黄沙洞断裂在黄沙洞盆地附近表现为右阶斜列状态(图1，图2).当断层呈现右阶斜列并且为右旋运动时，在分支断裂带的转换部将处于拉张状态，会形成正断层并且断陷形成小盆地，而黄沙洞地热田即位于两个分支的转换部位.这些特征表明黄沙洞盆地(图4蓝色线条所围限的区域)实际上为潼湖—黄沙洞断裂伴生的小型拉分盆地.

图4 黄沙洞地热田地质详图Fig.4 Geological map of Huangshadong Geothermal Field in detail

图5 黄沙洞断裂与黄沙洞盆地(a) 对黄沙洞断裂的两侧的地貌分析可以观测到其对河流谷地的切割与限制，这暗示了该断裂的较新的活动历史； (b) 遥感解译可以识别出黄沙洞断裂的右行走滑变形造成河谷的废弃与新生.Fig.5 Distribution of Huangshadong Fault and Huangshadong basin(a) The geomorphological analysis on both sides of the Huangshadong fault，which shows its cutting and restriction of the river valley，which implies a relatively new activity history of the fault; (b) Remote sensing interpretation，which can identify the abandonment and regeneration of the valley caused by the right-lateral strike-slip deformation of the Huangshadong fault.

3 黄沙洞地热田地应力测量数据获取及初步结果

3.1 HSD-ZK001钻遇特征及地应力测试方法

HSD-ZK001钻孔位于黄沙洞地热田内，总进尺820.53 m(位置见图4)，钻孔上部为第四系残坡积层，由砂砾石、粉砂及粘土组成，厚27.34 m；下部为寒武系牛角河组，岩性为深灰色页岩、砂岩、细砂岩及变质砂岩等，厚793.19 m.钻探揭露表明：在317～775 m段，见有多条深灰绿色基性脉侵入，为辉长岩或辉绿岩，有明显的侵入接触界线，呈不规则状(图6).黄沙洞地热田内的野外地质调查同样发现了辉绿岩的存在，在研究区北侧的石坝盆地内部发现了～34 Ma的具有新生代火山机构的玄武岩(王强茂, 2021; Wang et al.，2022)，我们认为这些辉绿岩也可能形成于新生代.

本次地应力测量采用水压致裂法，该方法是2003年国际岩石力学学会试验方法委员会颁布的确定岩石应力建议方法中所推荐的方法之一，是目前国际上能较好地直接进行深孔应力测量的方法(Haimson and Cornet，2003).其主要测试方法为：利用一对可膨胀的封隔器在选定的测量深度封隔一段钻孔，然后通过泵入流体对该试验段(常称压裂段)增压，同时利用计算机数字采集系统记录压力随时间的变化.对实测记录曲线进行分析，得到特征压力参数，再根据相应的理论计算公式，就可得到测点处的最大和最小水平主应力的量值以及岩石的水压致裂抗张强度等岩石力学参数.根据地应力测试标准要求，参考HSD-ZK001钻孔岩心特征，避开节理裂隙发育位置，选取岩心完整和岩质硬的五个层位(见表1)进行测试，保证了测试结果的可靠性.

3.2 地应力数据处理及测量结果

在HSD-ZK001钻孔中，共获得121.00、212.00、435.00、486.00 m和526.00 m五个测段的有效测试数据.本次水压致裂地应力测量参数中的测段深度指地面至压裂段中心点的深度，为取得更好的测试效果，试验中压裂段长度选取了0.80 m，计算垂向应力时岩石的平均密度取2.65 g·cm-3. 测试按照ISRM建议方法进行(Haimson and Cornet，2003)，压力-时间曲线如图7所示.同时对于压裂中的关键参数Ps(关闭压力)取值，综合采用dt/dp法、dp/dt法和Muskat法三种方法进行(图8)，并取三种方法的平均值参与应力量值的计算.钻孔水压致裂结果见表1.

图7 HSD-ZK001中水压致裂地应力测量压力-时间原始曲线(a—e)及印模结果(f) Fig.7 Curves of hydraulic fracturing in the borehole of HSD-ZK001 in Huangshadong Geothermal Field (a—e) and impression of hydraulic fractures (f)

图8 采用dt/dp法(a)、dp/dt法(b)和Muskat(c)法三种方法进行HSD-ZK001关闭压力的取值(取三种方法的平均值参与应力量值的计算)Fig.8 Determinations of shut-in pressure (Ps) in the borehole of HSD-ZK001 using dt/dp method (a)， dp/dt method (b) and Muskat method (c). The average value of these three methods is adapted to calculate the shut-in pressure

表1 广东省水压致裂法及应力解除法地应力测量结果Table1 Results of hydraulic fracturing in-situ stress measurements in Guangdong province

续表1

根据实测地应力数据，采用线性拟合方法分析了地应力随深度变化特征，结果见公式(1)和(2)以及图9.结果表明：主应力值随地层深度增加而增加，在121.00～526.00 m测试深度范围内，最大水平主应力值在4.58～15.75 MPa之间，最小水平主应力值在3.86～10.78 MPa之间.同时，计算了表征应力状态的几个特征参数Kav、Khv和KHh等，具体计算方法参照后文，结果显示最大水平主应力与垂向应力之比Khv范围为1.13～1.45，表明在钻孔附近应力状态以水平应力作用为主.随着深度的增加垂向应力逐渐增大，在钻孔深部垂向应力和最大水平主应力趋于相等.钻孔水平主应力的比值KHh为1.19～1.53，总体偏低.印模结果(图7)表明，最大水平主应力优势方向为NWW向，其算术平均值为N68°W.

图9 ZK001地应力值随深度分布特征Fig.9 Measured stress variation with depth in the borehole of HSD-ZK001

同时，实验采用线性拟合的方式计算了主应力随深度变化梯度式：

SH=0.027H+1.786，R2=0.987,

(1)

Sh=0.018H+1.685，R2=0.996,

(2)

公式(1)和(2)中显示最大和最小主应力的线性拟合系数分别为0.987和0.996，显示主应力随深度变化趋势的线性拟合程度较好，说明了本次水压致裂测量结果的可靠性和代表性.

图10 广东省Kav (a)、Khv (b)、KHh (c)以及μm (d)随深度分布图Fig.10 Variation of Kav (a)，Khv (b)，KHh and μm (d) with depth in Guangdong province

4 广东省实测地应力状态

4.1 主应力方向

广东省东侧受太平洋板块NEE向和菲律宾板块NW向的联合挤压，西南侧受到印度洋板块NNE向的挤压作用(丰成君等，2013；徐纪人等，2018)，在地壳浅部表现为深部强浅部弱的构造作用特点(杨树新等，2012).前人的许多研究比较吻合，表现为广东省乃至整个华南的主应力方向表现为NW-NWW向(魏柏林等，1996；Xu and Shi，2003；邓阳凡等，2011；姜辉和高祥林，2012；杨树新等，2012).

本文收集整理了前人已发表的有关广东地区的地应力数据，结果见表1，包括6个70～600m的水压致裂应力测量钻孔数据(丰成君等，2013；李冉等，2016)以及6组电站地应力综合测试数据(水压致裂和应力解除法综合获得)(张振捷，2012).

主要的几个钻孔位置见图11所示：大亚湾核电站ZK01位于中国广东省深圳市大鹏新区大鹏岛离香港尖沙咀直线距离51 km处，构造上处于莲花山断裂南侧.附近存在两条主要的活动断裂：NEE向五华—深圳断裂和NEE向海丰—平海断裂(丰成君等，2013)，前者为莲花山断裂的西断裂束，后者为东束的一支(广东省地质矿产局，1988).

台山核电站D01位于广东省台山市赤溪镇腰古村东北方约1.2 km处，构造上处于NW向的西江断裂西侧.附近的主要活动断裂为NW向四会—新安断裂.阳江核电站ZK01和ZK02处于广东省阳江市阳东县东平镇，构造上夹在NE向的恩平—新丰断裂带中.附近的主要活动断裂为NW向的茶山—闸坡断裂.饶平钻孔位于广东省饶平市海山镇蓬莱村(海山岛)，构造上夹在NW向梅州—潮州断裂带以及NW向饶平—大埔断裂带之间.

可将14组明确深度的印模给出的破裂方向数据(丰成君等，2013；李冉等，2016)显示的主应力方向分为两组，其中惠州黄沙洞地热田HSD-ZK001、大亚湾核电站ZK01和阳江核电站ZK01的主应力方向为NWW方向(算术平均值为N68°W)，台山核电站ZK01和饶平钻孔的主应力方向为NNW方向(算术平均值为N32°W)，这与区域应力结果基本一致(魏柏林等，1996；Xu and Shi，2003；杨树新等，2012；邓阳凡等，2011；姜辉和高祥林，2012).

4.2 应力状态分析

大量研究表明如下参数表征地壳浅表层应力状态(Brown and Hoek，1978；赵德安等，2007；景锋等，2007；王艳华等，2012；杨树新等，2012；秦向辉等，2014)，可反映区域应力积累特征及与断层活动性联系.

Kav=(SH+Sh)/2Sv,

(3)

Khv=SH/Sv,

(4)

KHh=SH/Sh,

(5)

μm=(SH-Sh)/(SH+Sh),

(6)

其中，Kav和Khv为侧压力系数，KHh表征水平面内应力作用形态，μm表征水平面内最大剪应力的相对大小，参数结果见表1和图10.

对实测的和前人已发表数据对Kav和Khv随深度的变化采用双曲线拟合(赵德安等，2007；景锋等，2007；王艳华等，2012；秦向辉等，2014)，拟合结果如下：

Kav=150/H+0.75,

(7)

Khv=163/H+1.0.

(8)

由上式可以看出，在600 m范围内，Kav和KHv的值越靠近深部越收敛，与已有认知一致(赵德安等，2007；景锋等，2007；王艳华等，2012；秦向辉等，2014).Kav收敛在1～1.4之间，Khv较Kav略分散，收敛于1～1.8之间.μm和KHh变化规律相似，本身变化幅度不大，深度越大越收敛，大约在400 m深度时μm渐趋于0.19，KHh渐趋于1.45.综上表明广东省沿海地区的地壳浅表均以水平应力为主，但随着深度增加其相对强度有所下降，且总体表现为水平方向的剪应力强度较低.

4.3 地应力结构分析

Anderson断层理论(Anderson，1951)揭示了断裂性质与应力状态之间的关系.根据表1，依据Anderson断层理论分析钻孔的构造应力结构及其表征的断裂性质分析结果见表2.黄沙洞地热田HSD-ZK001钻孔(121～526 m)三个主应力间的关系整体表现为SH>Sv>Sh，表明该深度内应力状态为走滑断层型，有利于走滑断层活动；阳江核电站ZK01钻孔(51～73 m)、ZK02钻孔(54～145 m)和台山核电站D01钻孔(56～120 m)三个主应力间的关系整体表现为SH>Sh>Sv，表明该深度范围内为逆断层型；广州蓄能一期和二期(100～500 m)、惠州蓄能A厂和B厂(70～410 m)、深圳蓄能(200～370 m)、清远蓄能(200～440 m)、阳江蓄能(70～520 m)和乐昌峡水利枢纽(50～250 m)在测量深度范围内均表现为SH>Sh>Sv，表明该深度内应力状态为逆断层型;大亚湾核电站ZK01和饶平钻孔主应力的关系并不稳定，其中大亚湾核电站ZK01三个主应力间的关系在浅部(181m以浅)整体表现为SH>Sh>Sv，深度增加后(181～205 m)表现为SH>Sv>Sh；饶平钻孔浅部(132～380 m)整体表现为SH>Sv>Sh，深度增加后(380～442 m)表现为SH>Sh>Sv，表明该深度内应力状态为逆断层型.不稳定的原因初步判断为岩体结构的差异.其中只有除了大亚湾核电站ZK01指示的有利断层活动与莲花山断裂的性质不匹配外，其他均基本吻合，其原因可能是钻孔位置与断裂距离较远且新构造运动存在多期性.综上所述，表中结果进一步证实了广东沿海地区的现今应力场的变化与测点附近断层活动密切相关.

表2 广东省实测地应力结构Table 2 Measured stress structure in Guangdong Province

5 讨论：东南沿海地区地热田分布特征

黄沙洞地热田HSD-ZK001(121～526 m)钻孔三个主应力间的关系整体表现为SH>Sv>Sh，该地应力状态有利于断裂以走滑形式活动.NWW向主应力作用于走向NE的潼湖—黄沙洞断裂上，产生了右旋的变形分量，这与遥感解译和区域地质调查的结果相互印证，也进而证实了黄沙洞地热田处于一个小型拉分盆地的构造位置.一般认为不同的应力环境对地热田的孕育有着不同的影响：张扭性为好、张性为较好、扭性为中等、压扭性为较差、压性为差(庞忠和等，2020).这是因为正断层为张性断层，受拉伸作用力影响，张裂大，孔隙多，有利于地下热水的运移，而逆断层为压性断层，受挤压作用力影响，导水性差.沿着黄沙洞地热田的主控断裂带即潼湖—黄沙洞断裂带并未有带状分布的热泉，这暗示了虽然这条断裂带具有一定的正断分量，但伸展作用并不强烈.

结合前人研究成果可以发现，在东南沿海的广东一带，温度较高的地热田均发育在走向NE或NEE断裂带内，如莲花山断裂带和恩平-新丰断裂等(图10和表3).这些走向NE-NEE 的断裂主要形成于中生代燕山运动以来(舒良树等，2004；Shu et al.，2009；Li et al.，2019)，在较长的时空演过中表现为强烈的挤压逆冲特征，导水性差.但是，晚白垩纪以来古太平洋板块的后撤及新生代南海海盆发生张裂(郝诒纯等，2000；张斌等，2013；张丽丽等，2020)，使得这些断裂带的运动学性质发生了部分反转，并在一定程度上控制了新生代的火山活动的分布(Huang et al.，2013；袁晓博和方念乔，2019；Wang et al.，2022).这些早期在挤压环境形成的宽阔的深部破碎带一方面在挤压的环境下可以为水热交换提供充分时间和空间，另一方面在后期更易成为较好的热储.

表3 广东省主要地热田特征Table 3 The characteristics of the main geothermal field in Guangdong Province

图11 广东省主要断裂、地应力测量钻孔和主要地热田位置图 (改自广东省地质矿产局(1988)，温泉数据来源于中国地质调查局地质云网站(https:∥geocloud.cgs.gov.cn))Fig.11 The distribution of main faults, boreholes of in-situ stress measurement and major Geothermal Fields in Guangdong Province modified after Bureau of Geology and Mineral Resources of Guangdong Province (1988)

本文设想沿着北东向大型断裂带，其深循环的水热资源可能由于压性的环境，反而可以更好地在深部发生水热交换，形成优质的地热资源.在类似黄沙洞新生代小型拉分盆地这样的局部构造环境下喷涌而出.本文的研究为东南沿海区域特别是广东省寻找大型的水热型地热资源带来新的思路，一方面关注区域断裂带新构造活动，另一方面从地质演化的角度，考虑中生代以来构造作用形成的深部结构与新生代深部热结构的吻合.这两方面的结合可能是解析东南沿海深层地热形成与运移的关键.总之，东南沿海地热异常区，特别是广东省粤港澳大湾区的控热构造的特征，仍需要更多精细构造解析工作予以揭示.

6 结论

本文采取水压致裂法在黄沙洞地热田区域进行了地应力测量工作，得到了5个测段的地应力数据和两个印模结果，结合区域断裂构造遥感解译成果，初步揭示了黄沙洞地热田地壳浅表层的应力状态.即黄沙洞地热田水平主应力大小总体上随深度的增加而增大，526 m最大水平主应力为15.76 MPa，总体属于低地应力环境；3个主应力之间的关系为SH>Sv>Sh，有利断裂以走滑形式活动；最大水平主应力方向为NWW向(算术平均值为N68°W)，与区域应力场基本一致.

野外地质调查、遥感资料分析显示潼湖—黄沙洞断裂带是由两条次级断裂带构成，即潼湖断裂和黄沙洞断裂.水压致裂法及应力解除法实测获得的地应力数据表现该断裂带目前受到NWW-NNW向的挤压.结合野外地质调查和区域地质调查资料，证实了该断裂带具有右行正断的运动学特征.黄沙洞地热田位于潼湖—黄沙洞断裂带构造拉分的位置，这更有利于深部物质的上涌，是黄沙洞地热田最重要的控热与控水背景.

致谢董树文教授在本文的野外地质调查阶段及撰写过程中均给予了宝贵的建议，王斌博士就应力数据处理提出了宝贵建议，母若愚硕士和尹启航硕士参与了大量野外工作，张金龙、吴明亮及黄渊孝等工程师协助开展了黄沙洞地热田应力测试工作并，在此一并表示衷心感谢.同时，衷心感谢匿名审稿人提出的宝贵意见！