江西省安远县虎岗地热田特征及其成因分析.pdf

江 西 省 安 远 县 虎 岗 地 热 田 特 征 及 其 成 因 分 析作者简介：喻聪骏（），男，江西临川人，硕士，工程师，研究方向：水工环地质。喻聪骏，欧阳凯（江西省地质调查勘查院地质环境监测所，江西 南昌）摘 要：江西省地热资源较丰富，但其地质研究程度较低，制约区域地热资源的利用。本文以江西安远县虎岗地热田作为研究对象，在分析其区域地质背景的基础上，详细分析了热储、地温场、地热水化学特征和地热水成因。研究成果对虎岗地热田乃至安远县的热储研究具有较好的借鉴意义。关键词：虎岗地热田；热储；成因机制中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：，：；随着清洁能源需求的不断增大，地热因其清洁、可持续利用等特点，受到越来越多的关注，并被广泛应用于供暖、发电等方面。我国地热资源主要有浅层地热能、水热型地热能和干热岩型地热能 种类型，国内外大量学者已对不同地区的地热田成因进行了研究，加深了对地热形成机理的认识，。江西省地热资源较丰富，但其地质研究程度较低，制约区域地热资源的利用。本文选取江西安远县虎岗地热田作为研究对象，综合分析了热储、地温场、水化学特征和地热水成因，为该地区地热水的勘探开发提供理论基础。区域地质背景 区域岩性和构造特征区内出露地层岩性为第四系砂质黏土和网纹状红土及砂砾石、加里东期细粒黑云母二长花岗岩、燕山期中粒（含）少斑黑云二长花岗岩、震旦系变余砂岩和变余不等粒岩、青白口系云母片岩和变粒岩等，见图。研究区区域上位于岭南复杂构造带部位，地质构造复杂，有近东西向断裂通过。从矿区外围分布的断裂来看，北东、南北、北西 个不同方向断裂都有可能延伸到矿区内，矿区处于多组不同方向断裂的复合部位。水文地质特征区域上地下水类型主要有第四系松散层孔隙水和基岩构造裂隙水。第四系孔隙水除较大河沟两岸冲积砂砾层稍有富水外，其他地方富水性都较差。基岩裂隙水主要是构造裂隙水，径流模数一般为 （），局部大于 （），有一定的富水性。第 卷 第 期 年 月资源信息与工程 第四系松散岩类孔隙水（单井涌水量 ）；构造裂隙水（）；构造裂隙水（）；温泉微量元素流量水温()；钻孔微量元素钻孔深度（流量）水温()；断裂构造；青白口系云母片岩、变粒岩；震旦系上统沙坝黄组变余砂岩、变余不等粒岩；震旦系下统坝里组变余凝灰质砂岩与变余石英砂岩互层；加里东期细粒黑云母二长花岗岩；燕山期中粒（含）少斑黑云二长花岗岩；第四系松散堆积物图 虎岗地热田区域地质图 地下水的补给主要是大气降水。地热矿区的东面由于地形较高，构成次一级分水岭，形成次一级的水文地质单元。次级单元的北、东、南三面较高，是地下水的补给区，西面（矿区所在地）临近新田河，地势较低，是次级单元的排泄区。地下水在北、东、南三面接受大气降水补给后向中间沟谷低洼地带渗流，汇集后向西流动，渗流途中遇阻，部分溢出地表成泉，部分渗入新田河排泄。虎岗地热田特征 地热田边界根据控制地热水形成的断裂分布、地形地貌、岩性等因素综合考虑，初步确定了地热田的平面范围，见图。本区地热田南面主要受断裂 控制，北面主要受断裂 控制，西面受断裂 及地形控制，东面主要受断裂 控制，形成南北等长、面积约 的菱形区块。热储特征根据现有的钻探和温泉资料分析，地热水出露区的热储岩性主要为黑云母花岗岩，其储水空间主要是断裂裂隙。热储平面分布的东、南、西、北边界主要分别受断裂、控制，呈片状，范围有限。热储在垂向上的分布主要受断裂构造控制，以倾斜状态向地下深部延伸，其延伸深度和倾斜角度主要受断裂构造的发育深度和角度以及断裂的导热导水性影响，主要以局部性带状形式分布，无明显的层状热储。地温场特征 热源矿区及其附近近代无火山活动、岩浆活动的记载，地热水中放射性元素含量无明显异常，水质主要为碳酸氢钠型水，值为，显示出地热水形成第 卷资源信息与工程第 期温泉点；热水孔（井）点；地层界线；断裂构造；断裂编号；上元古界寻乌岩组云母片岩、变粒岩；侏罗纪中世梅屋单元中粗粒（含）少斑黑云二长花岗岩；第四系全新统联圩组砂砾石层、含砂粉质黏土图 虎岗地热田平面图的热源主要是地球的内热（大地热流），地下水沿断裂裂隙深循环吸收地球内热后经梯度增温形成地热水。空间分布特征地热水的水温受到、的控制，且越靠近断裂带，水温越高，见图。平面上，温泉主要出露在、断裂附近或这些导水导热断裂构造的复合部位。在垂向上，深度 段的节理裂隙中均可能含有热水，水温随深度的增加而升高，当揭穿富水性较强的断裂裂隙后，表现出温度突然升高然后保持稳定的现象，见图。温泉点；热水孔（井）点；水温泉（钻孔）；实测断裂构造 隐伏断裂构造；断裂编号；地热水温度等值线；侏罗纪中世梅屋单元中粗粒（含）少斑黑云二长花岗岩；第四系全新统联圩组砂砾石层、含砂粉质黏土图 虎岗地热田出露地热水温度等值线图第 卷喻聪骏等：江西省安远县虎岗地热田特征及其成因分析第 期图 孔深水温关系图 地热水化学特征虎岗地热水所取水样分析成果见表。虎岗地热水主要有以下特点：低矿化度，为中性淡水；阳离子以钠为主，其次为钙离子；阴离子以碳酸氢根为主，其次是氟和硫酸根离子；含有较多的可溶 及偏硅酸，部分自流泉含有硫化氢；含锂等微量元素。值得注意的是，虎岗温泉的 含量（）很高，远高于我国现行的地下水质量标准（）中类限值所规定的 。地热水中高的氟化物含量可能是溶解花岗岩中黑云母所形成，当黑云母蚀变为绿泥石时，释放 进入水中，这点与岩心中观察到的大量绿泥石矿物基本一致。表 虎岗地热水主要化学成分一览表编号 值矿化度（）主要成分（）泉 泉 泉 热储温度和地热水的循环深度热储温度和地热水的循环深度可根据水质分析资料用地球化学温标来估算。由于区内岩石中的主要以石英形式存在，热水中的 由热水溶解石英所形成，且中低温地热水不存在蒸汽损失等情况，故采用无蒸汽损失的石英温标估算热储温度，其理论基础是 矿物在热水中的溶解沉淀平衡理论，公式如下：（）（）式中：为估算的热储温度，；为热水中可溶质量浓度，。经计算，研究区中热储温度为 。江西省平均地温梯度的经验值为 ，估算出研究区地热水循环深度为 。由此可以推测，虎岗温泉水的形成是由东部山区地表水下渗到花岗岩体地壳中，与 结合形成含的弱碱性水，进一步溶解花岗岩中的钠长石等矿物，形成 型热液。以上水化学特征表明，虎岗温泉热水属于短期高频次的水文循环，是水岩相互作用初级阶段的典型表现。地热水成因 地热水补给来源地下水主要接受大气降水补给，矿区东面周围的山岭构成分水岭，是补给区，丰富的降雨为构造裂隙水提供了水源保障。补给区地下水得到其他水源的补给后，沿着断裂裂隙由东向西进行深循环径流运动，较为发育的断裂裂隙为地下水深循环提供了通道。地下水在深循环过程中，由于地热增温作用转变成地热水，然后继续径流，当地热水径流到地势较低的位置或遇阻时，上升溢出地表，出露温泉，自流钻孔和温泉出露区就是地热水的排泄区。地热水成因大气降水从东南部地形高处垂直入渗补给，进行深部循环，估算地下水循环深度为 。地下水在径流循环过程中，不断地从围岩中吸取热量，并溶滤围岩中的矿物成分，成为含矿热液。围岩地温是正常或稍偏高的区域大地热流从底部传导供给的，也可能是部分花岗岩中放射性元素衰变生成的附加热源。地热水在压力差的作用下转而上升，第 卷资源信息与工程第 期通过、等断裂带导流到达地表浅部，一部分积聚于地下浅部，一部分以温泉形式排出。结论）热储的热源主要是大地热流所形成的地热增温，岩性主要为花岗斑岩，次为黑云母花岗岩，储热水空间为带状断裂裂隙，属于构造裂隙浅埋型热储。）虎岗地热田地热水的水质类型为含偏硅酸锂氟重碳酸钠型低矿化淡水，热储温度为 ，估算地热水循环深度为 。）大气降水是地热水的主要补给水源，周边山地是地热水的补给区，花岗岩区密集分布的断裂为降水下渗进行深循环提供了通道。）地下水在径流循环过程中，不断地从围岩中吸取热量，并溶滤围岩中的矿物成分，成为含矿热液，在压力差的作用下转而上升，通过、等断裂带导流到达地表浅部，一部分积聚于地下浅部，一部分以温泉形式排出。参考文献：马宝强，张凌鹏，范斌，等 兰州市区地热水地球化学特征分析 干旱区资源与环境，（）：郑克棪，陈梓慧 地热供暖世界现状及中国清洁供暖的地热选择 河北工业大学学报，（）：莫一波，黄柳燕，袁朝兴，等 地热能发电技术研究综述 东方电气评论，（）：刘元晴，周 乐，吕琳，等 山东鲁中山区地热地质特征及热水成因 地质通报，（）：李修成，马致远，张雪莲，等 陕西省关中盆地东大地热田成因机制分析 中国地质，（）：郎旭娟，张发旺，王贵玲 贵德盆地热结构及地热成因机制 地球学报，（增刊）：刘 峰，王贵玲，张薇，等 江西宁都县北部大地热流特征及地热资源成因机制 地质通报，（）：，：，（）：汪集旸，熊亮萍，庞忠和 中低温对流型地热系统 北京：科学出版社，孙占学 浅层地热能的开发利用现状及在江西的发展前景 汪 民 中国地热能：成就与展望 李四光倡导中国地热能开发利用 周年纪念大会暨中国地热发展研讨会论文集 北京：地质出版社，（上接第 页）略阳白水江黄羊驿风化淋积亚型高岭土矿找矿远景区：矿床受风化淋滤作用控制，成矿地质体主要为灰岩等易发生岩溶的岩石。远景区内中上志留统大河店组碳酸盐岩地层呈东西向展布，区域内已知典型矿床有马鞍梁高岭土矿。结论陕西处于古亚洲、秦祁昆、滨太平洋 个构造域交汇部位，发育有风化残积亚型、风化淋积亚型、碎屑沉积亚型、煤系沉积亚型 种亚类型高岭土矿床。本文通过典型矿床详细分析了 种亚类型高岭土矿的矿床特征及成矿模式：风化残积亚型以蓝田县大寨乡竹园子高岭土矿为代表，受酸性花岗岩体风化作用控制；风化淋积亚型以马鞍梁高岭土矿为代表，受风化淋滤作用控制；碎屑沉积亚型以榆阳区古城滩高岭土矿和佳县王家砭高岭土矿为代表，受沉积作用控制；煤系沉积亚型是陕西省最重要的高岭土矿，以海则庙段寨高岭土矿、象山高岭土矿和阜川高岭土矿为代表，受沉积作用、成岩作用和风化淋滤作用控制。依据成矿有利要素，划分出 个高岭土矿找矿远景区，进一步明确了陕西省高岭土矿的找矿方向。参考文献：杨 波，董王仓，曹贺晓，等 中国矿产地质志陕西卷非金属矿产 北京：地质出版社，缪向亮，邹东风，刘 茜 我国高岭土矿床类型与分布特征概述 地球科学前沿（汉斯），（）：陈开慧 我国高岭土矿床成因的特征 中国科学（辑），（）：程宏飞，刘钦甫，王陆军，等 我国高岭土的研究进展化工矿产地质，（）：张拴厚，韩芳林，王根宝，等 中国区域地质志陕西志 北京：地质出版社，潘鸿迪 陕西蓝田花岗岩体地质特征及成因分析 西北地质，（）：宋 汉，谢应波，张汉金，等 湖北中部中二叠世梁山组铝土岩沉积期岩相古地理环境与成矿规律研究 资源环境与工程，（）：邓宝柱 二叠纪三叠纪之交中扬子北缘不同古地理环境的沉积演化 武汉：中国地质大学，严鹏程，寿立永，金 凯，等 陕西汉中阜川高岭土矿地质特征与控矿因素 中国非金属矿工业导刊，（）：徐志刚，陈毓川，王登红，等 中国成矿区带划分方案 北京：地质出版社，第 卷喻聪骏等：江西省安远县虎岗地热田特征及其成因分析第 期