连南县地热资源特征及开发利用研究

黄国东 丁超玉

摘要：地热资源作为绿色能源，越来越受到人们关注，可广泛应用于旅游、发电、供热、养殖等行业。清远市连南县地热资源丰富，具有较高的勘探价值和应用前景。基于此，本文主要研究连南县地热资源特征及开发利用，旨在为后续进一步开发利用地热资源提供科学的参考依据。

关键词：地热资源；断裂；特征

一、区域地质背景

连南县调查区位于南岭东西向复杂构造带，地层发育古老，构造广泛发育，地层从老到新有震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、古近系和第四系。区内岩浆活动较强烈，岩浆岩的分布较广泛，经历多次构造运动，地质构造较复杂，形成了以北东向构造为主，其次为北东向、南北向、东西向、北西向构造体系格局。

控热构造有北东向恩平—新丰深断裂带、北东向吴川—四会深断断裂带、东西向佛冈—丰良深断裂带，还有北东向罗定—悦城大断裂、东西向贵东大断裂，是控热的深大断裂较集中的区域。这些断裂均发生过先压后张或压张多次反复交替的多旋回活动，且具有切割地壳深、规模大的特点，对地下热水的储存、运移和排泄具有主导作用。

二、调查区地质特征

调查区的范围是寨岗镇石羊坑一带。根据自然温泉点和地质构造，可以进一步认知区域内的地热背景条件。

（一）地层

地层从老到新有泥盆系、石炭系、二叠系、第四系，而连南县地层分布如表1所示。

（二）岩浆岩

调查区的岩浆活动较强烈，分布较广泛，主要为晚侏罗世花岗岩、黑云母花岗岩与早白垩世黑云母花岗岩：晚侏罗世侵入岩（J3γ），主要分布于重点调查区中部和东部局部，岩性为中粒斑状黑云母花岗岩。早白垩世侵入岩（k1γ），分布于整个区内，岩性为黑云母花岗岩。

（三）地质构造

调查区的自然温泉在地质构造上，与寨岗向斜和沟谷近南北向的断裂有关，通过北东和北西向的次级断裂沟通出露地表。包括寨岗向斜、柏油顶断层、石羊坑断层和次一级断裂。

1.寨岗向斜

分布于寨岗南至龙颈村一带，走向25°，分布长28km，宽8km，北端的延伸进入连山地区，南端被花岗岩侵入：核部由二叠系（Pt－d）组成，西翼由为C1、C2、D1、D2等，东翼为C1、C2：岩层倾角30°～50°。轴面倾向南东东，为地堑式向斜，衍生的节理裂隙发育。

2.柏油顶断层

分布于上寨、白水坑沟谷，产状不明，地表无法反映，与地表深切沟谷展布大概一致，南部通过连阴山岩体（J：r），沿断层形成直线形河谷，围岩破碎强烈，有大量石英脉充填。

3.石羊坑断层

分布于石羊坑沟谷，与柏油顶断层展布一致，在高楼青砖屋温泉处于寨岗向斜相交，沿断层形成直线形河谷，围岩破碎强烈，有大量石英脉充填。

4.次一级断裂

分布于石羊坑断层，两侧山脊，通过西侧柏油顶矿山和东侧石英脉开采矿山的开采切面，发育北东和北西向的次一级小断裂，倾向均向北西，北西向次级断裂带可推测至石羊坑自然温泉出露点。

（四）水文地质条件

基岩广泛出露的丘陵山区，构造复杂，雨量充沛，地表水和地下水赋存、补给条件优越。沿沟谷发育南北向的白水坑、石羊坑和称架河，平行分布于沟谷，径流模数为13.45～17.85L/s·km2，径流系数为0.313～0.337。

地层出露有松散岩类、层状岩、块状岩，植被较为丰富，地下水赋存呈多种形式，划分为第四系包气带滞水、基岩裂隙水和裸露型碳酸盐岩类溶洞裂隙水。大气降水是主要的补给来源，通过地表覆盖层深入松散岩类孔隙中，再通过岩土体的孔隙裂隙下渗补给下层基岩裂隙水和溶洞裂隙水，同时接受侧向裂隙基岩水补给。在基岩边界，根据各类岩石不同的裂隙和岩溶发育程度，通过溶洞裂隙、基岩裂隙以及构造裂隙相互补给，渗入中深层含水层中。

地下水以垂直循环为主，多为浅循环网状裂隙水，仅热泉及局部断裂带泉为中循环和深循环脉状水。山区基岩裂隙水的排泄形式多以散流、泄露成泉的形式或通过断层破碎带附近河谷排泄。调查区地下水动态主要受大气降雨和径流途径影响，一般深循环的热矿水径流途径长，流量、水温较稳定。

三、地热资源现状及分布

目前，连南县仅有4处出露的自然温泉，搜集地热钻井5口，均为火成岩类（黑云母花岗岩）裂隙型。主要出露在寨岗镇寨南新寨南侧，分布在高楼青砖屋和石羊村一带。石羊坑出露三处自然泉眼，温度自山腰至河床底温度降低，即45.7～47℃；两口地热井现状调查时25℃，据民访调查，开采时温度达到50℃；高楼青砖屋发现一处自然泉眼，温度为38.5℃，三口开采井位于山脚，温度为59～60℃，机井抽水流量为135m3/d。

地热温泉主要沿南北向石羊坑断层分布，与寨岗向斜相切，次一级北西向和北东向断裂较发育，沟通深部地热，在断层分布和地形切割处强烈出露地表。地热资源基本以温泉形式存在的带状热储展布，与构造分布关系紧密，具体出露部位受构造和岩体的复合控制。北东向和东西向深大断裂是深部控热断裂，南北向石羊坑断裂是导水构造，温泉出露往往于北东向、北西向断裂及小规模次级断裂的交会部位，可以为温泉出露提供有利条件。

四、地热地质特征

（一）成热模式

成因模式为传导型大地热流作用机制，地热类型以中低温热水型为主。

1.水源

调查区属于热带季风气候区，季风明显，雨量充沛，水源以大气降水为主，其次为地表水渗漏或其他河流及溪流的越流补给。地下水天然资源主要储藏于河流相的中上更新统—全新统含水层组中，部分储存于基岩裂隙水中。区域东、西、南部地势高，北部为地势较低，沟谷地势较低，沟谷堆积土层，有着良好的储水条件，是构造断裂带中深循环水的主要补给源，可以为温泉补径排创造良好条件。

2.热源分析

热储条件的热源推断来自深部岩浆岩，以传导方式为主。

岩浆岩为早侏罗世及晚侏罗世花岗岩、黑云母花岗岩与早白垩世黑云母花岗岩。岩浆活动较强，岩浆侵入时间较新，岩体较大，还存在残余热量，会影响现代地温场，构成该区地热场的主要热源。同时，通过水质分析，氟化物属于高氟水，按照相关经验，推测热源可能来自于深大断裂沟过来的火山口热源，以断裂为传导通道为两处温泉点供热。

3.盖层

据钻孔揭露热储的盖层为第四系残积层和河床砂砾石层和卵石层，岩性以粘土质为主，部分砂质粘土，坡洪积裙的交接低洼处下部为砂砾石或卵石。盖层厚度一般为10～20m，低洼处约为20～30m。局部由于河流的冲刷导致热储上部无盖层，热储直接裸露。

4.储层及热流体通道

（1）储层及埋藏条件

特定的地质结构形成上、下两个热储，上部为河流相碎屑沉积的临时孔隙型热储，下部为岩体裂隙型热储。裂隙热储热矿水水压较高，向上排泄垂直补给次生的临时孔隙热储。

孔隙热储存在于第四系地层中的沙砾或含粘土砂砾石中，第四系地层中的沙砾或含粘土砂砾石层位分布决定了临时孔隙热储的分布。孔隙热储富水区的分布受区内隐伏南北向、北西向两交接的断裂带控制。

裂隙热储分布于深部断裂破碎带，即黑云母花岗岩中发育的导热断裂带和裂隙破碎带。南北向和北东、北西向次级断裂，构成了基岩裂隙水的深部循环，在浅部通过浅层南北向和次一级北东、北西向小断裂上升至地表。因此，埋藏在第四系地层下的北东向断裂带和东西向断裂带是深部裂隙热储的控制构造，浅部南北向和次一级北东向断裂是浅部裂隙热储的控制构造。

（2）热流体通道

地热水的出现是张性断裂与压性断裂联合作用的结果。主要的断裂是北北东向、南北向断裂，断裂在挤压性断裂上又发育若干剪切、张扭性的次级断裂，形成交汇切割的断裂体系，有利于热水的形成与出露，是地下热水径流与排泄主要通道。北东向断裂属于控热构造，有着沟通深部热源的作用。南北向断裂为成群出现的张性断裂，与北东向主断裂交汇切割，形成构造破碎带。深部热源沿北东向断裂向上运移及聚集，会遇到其他断层的循环天然水，进而加温形成热流体。因此，浅部交汇切割的构造破碎带是热矿水形成的良好运移通道和赋存空间。

5.热水形成模式

大地热流值偏高的花岗岩分布区或新构造运动强烈的深断裂带控制区，较冷的地表水、大气降水在高处通过透水断裂构造、透水岩层等向下渗透后，由于水头差和冷热水密度差驱动形成深循环系统，并沿断裂或两组断裂交会部位出露地表形成温泉或地热异常。

（二）地热流体水化学特征

分别对石羊坑和高楼青砖屋温泉点地热井采样进行水质安全分析。

第一，地热水中阴离子含量以HCO3－为主，阳离子含量以Na+为主，本区温泉水主要为重碳酸HCO3－水为主。该地热水水化学类型为：HCO3－Ca型水。

第二，地热水pH值为6.93～7.08，呈中性水。

第三，地热水矿化度为222～235mg/L，均小于1000mg/L，属淡水。总硬度为21.7～24mg/L，属极软水。F－离子含量分别为4.57和6.59mg/L，均大于1.0mg/L，属高氟水。偏硅酸含量分别为91.2和82.0mg/L，均大于50mg/L，属硅水。

综上所述，本区地热水水水化学类型属HCO3－Ca型中性淡水。寨岗温泉的氡气含量达200mg/L，符合氡水的命名标准。

（三）地热资源质量评价

区域地热水井口最高温为38.5～47.7℃，偏硅酸为82.0～91.2mg/L，F－离子含量分别为4.57和6.59mg/L，均大于1.0mg/L，属高氟水。

五、开发利用

（一）开发利用潜力分析

调查区地热资源丰富，相关部门可以结合地热资源，将连南县规划建设成具有瑶族特色的温泉度假小镇，依托千年瑶寨景区和当地森林资源以及温泉点的沟谷地貌、喀斯特地貌等地质特色，发展温泉度假、阶梯式沟谷温泉泡池。此外，还可以进行当地农作物温室干燥、脱水加工、名优花卉、瓜菜等生态农业和热水养殖，也可以用于居民生活沐浴。根据区内地热分布规律划定有四个具有潜力的远景区，可以作进一步探查和开发。

（二）开发利用管理建议

第一，制定地热资源开发管理办法，为地质矿产行政主管部门统一管理提供依据和有效的手段。第二，地热资源的勘查、开发应坚持统一规划，坚持合理开发、综合利用。第三，提高资源综合开发利用率，减少环境污染。目前，大部分地区地热资源的开发利用处于一种单一、低效的利用状态，地热水仅被利用于洗浴、游泳等，尚有大量余热的“废水”被排放掉，不仅不能充分利用地热能，也会给周边环境带来热污染和水化学污染。事实上，60℃以上的水可利用于供暖，循环后降至40℃左右的水可用于游泳健身等娱乐项目，降至20℃左右的水还可用于养殖、种植，最后排放的凉水经过水处理后可以发挥灌溉、洗车等作用。地热是宝贵的自然资源，综合开发和利用地热资源，可达到低消耗、降污染、高产出、高收益的社会效益、经济效益和环境效益。第四，提高地热资源利用技术和利用水平。根据现有资料，低温热泵技术是一种高科技的低温地热利用手段，它可以提取热能供暖，已在国内外广泛应用。第五，建立区域地热资源监测系统，实时调整地热资源开发利用计划，并解决开发利用过程中的问题。

六、结语

广东省清远市连南县地热资源丰富。近年来，由于未合理开采，部分自然热泉灭失，水量减少。待探明储量，可再进一步合理开发利用。

参考文献：

[1]赵春永.姜堰区陈庄地热资源特征[J].能源技术与管理，2022，47（03）：152-200.

[2]孙明行，张起钻，刘德民，等.广西干热型地热资源成因机制与赋存模式[J].地质科技通报，2022（03）：330-340.

作者简介：黄国东（1985），男，广东省清远市人，副高级工程师，中国地质大学（武汉）硕士，主要研究方向为水工环地质、矿产资源、岩土工程；丁超玉（1996），女，湖北省枣阳市人，助理工程师，中国地质大学（武汉校区）本科，主要研究方向为矿产地质、能源环境。