广东省龙门县龙华镇地热流体赋存特征及成因分析_覃海苇.pdf

广东省龙门县龙华镇地热流体赋存特征及成因分析覃海苇(广东省有色金属地质局九三五队 广东省 惠州)作者简介覃海苇,女,湖南省常德县,本科,工程师,主要从事水文、地质灾害防治。摘 要 广东省龙门县地热资源丰富,龙华地热田是一处岩溶型地热田,控制可开采量高达3 1 0 0 m3/d。基于龙华地热田地热资源地质调查成果,结合其形成地质条件、控热因素及热储模的分析,本次研究成果表明:南北向和近东西向的断层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,为形成热对流提供了条件。地热田热储岩性为泥盆系上统天子岭组(D3t)灰岩,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,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。本次工作基本查明了地热田控热构造和导水构造,对下一阶段深部热储勘查提供了指导依据。关键词 龙门县;地热资源;断裂控热;成因分析 引言广东省龙门县龙华镇地热田位于龙门县城2 3 2 方向,直距约2 2.6 k m,交通便利,具有良好的地理优势。在充分利用前人地质资料的基础上,对地热田进行了资料分析、遥感解译、地热地质调查、地球物理勘查和必要的控制性地热钻探工程及其产能测试和分析测试等工作,在此基础上分析其地热流体赋存特征和成因机理,可为广东省龙门县龙华镇地热水矿产资源勘查远景规划提供依据。1.地热田区域地质构造条件1.1地层地热田区域地层由老到新主要为高滩组(2-3g)、水石组(2-3s h)、杨 溪 组(D1-2y)、老 虎 头 组(D1-2l)、春湾组(D2-3c h)、天子岭组(D3t)、帽子峰组(D3C1m)、金鸡组(J1j)和第四系(Q)。1.2岩浆岩地热田北西部和南东部出露晚侏罗世侵入岩(J3)。岩性为中粒斑状黑云母花岗岩,岩石呈灰白色,中粒斑状结构,块状构造,主要由钾长石、石英、斜长石组成。局部亦见有中粗粒花岗岩、花岗伟晶岩出露,出露面积不大。岩体与围岩多呈侵入接触,部分地段接触接线明显。从平面上看出岩体粒度呈细粒中粒粗粒的变化规律;岩体与围岩接触带附近多为中粒花岗岩,远离接触带粒度逐渐变粗,部分地段甚至形成粗粒花岗岩、花岗岩伟晶岩。1.3地质构造区域褶皱构造和断裂构造较为发育。构造形迹以北东向、北西向为主,近南北向次之。1.3.1褶皱构造地热田处于湖口背斜的北东翼,主要由泥盆系帽子峰组和隐伏的天子岭组组成,该背斜叠加了北西向次级褶皱构造。而龙泉天下地热田位于次级褶皱的背斜部位,暂将其命名为沙径背斜(表1)。表1调查区褶皱构造特征一览表构造体系名称规模长(k m)宽(k m)轴部地层两翼地层 褶皱轴走向产出情况北西向湖口背斜1 352-3gD3 3 0 出露于龙门麻榨热水村一带,两翼产状在4 0 左右,北东翼有次级褶皱的发育,因而展露颇宽。北西端地层产状转折而倾向北西,倾角约6 0,构成封闭倾伏的形态。沙径背斜52.5D3tD3C1m3 0 0 总体上位于湖口背斜北东翼。出露于龙华镇沙径一带,两翼产状3 0 4 0,背斜核部被北西向沙径断裂组切割。1.3.2断裂构造区域发育北西向、北东向、近南北向的断裂构造,总体上由北西向断裂控制了本区的构造格局,北西向断裂切割了北东向、近南北向断裂。根据本次调查以及物探工作,主要发现或推测了5条断裂,编号分别为F1、F2、F3、F4和F5,详述如下:100 水文地质、环境地质、工程地质DOI:10.16631/15-1331/p.2022.06.0011).北西向断裂(F2、F3、F4)F2、F3、F4三条断裂位于沙迳-油田村一带,大致平行产出(图1),走向3 0 0 左右,倾向北东,倾角6 0 8 0 左右,暂命名为沙径断裂组。目前该断裂组控制长度约7.5 k m,断裂走向北西3 0 0 左右,大部分被第四系覆盖,局部地表露头可见表现为一组较为密集的节理裂隙面,硅化较强。通过物探推测,三条断裂均切割较深,可能切割进入下部晚侏罗世花岗岩体,其中F4断裂切割深度达4 k m以上。根据钻孔揭露灰岩范围,结合区域上天子岭组厚度、地层产状,推测三条北西向断裂均为逆断层。图1 龙华地热田区域地质图2).北东向断裂(F5)F5断裂控制长度约3.5 k m,走向北东7 0 左右,倾向南东,倾角7 0 左右,为一张性断裂,沿断裂可见构造蚀变带和构造角砾岩。3).近南北向断裂(F1)F1断裂控制长度约2.7 k m,走向近南北,倾向西,倾角6 0 8 5,北端可能延伸至北部的花岗岩体。2.热储特征2.1热储岩性特征地热田热储岩性主要为泥盆系上统天子岭组(D3t)灰岩,其岩石质硬性脆,在构造及地下水的作用下,容易产生破碎,形成溶蚀裂隙及溶洞,因此,在断裂带及附近岩石裂隙、溶蚀沟槽及溶洞等较发育,为地热流体的循环、运移及储存提供了通道及有利的空间。2.2构造特征依据物探探测及钻探揭露资料,结合区域地质、地形地貌特征、天然温泉出露等情况综合分析,初步认为主要受近南北向断裂F1导水导热构造,沙迳断裂组(F2、F3、F4)为主要的控热构造,深部地热流体沿沙迳断裂组往上运移,赋存于断裂带和岩溶洞隙中形成热储,在F1与F2交汇处形成原温泉天然出露点。2.3热储埋藏特征本地热田的热储为呈带状分布的裂隙溶洞型热储,受断裂带(F1、F3、F4)控制。由于断裂构造的复杂性,在不同部位钻探所揭露到的热储厚度及埋深均不相同,不同孔段热储的空隙率、渗透性也不相同,因此,热储的埋藏条件总体较复杂。2.4盖层条件热储的浅部盖层主要为第四系土层,在剥蚀残丘分布的坡残积土层及部分地段分布的冲洪积粘性土层,其透水性弱,具有隔水、隔热性能,形成热储的有利盖层;但在部分地段(河谷阶地一带,如原天然出露温泉地段)第四系主要为卵石层,且直接与下覆岩溶裂隙较发育的灰岩接触,地热田盖层较差,容易造成热能的扩散,对提高开采井水温不利。围岩多为裂隙不发育的灰岩、砂岩和页岩。2.5地热流体成因模式地热田东部地势较高,地下水具高势能,在较高的势能作用下,常温地表水和裂隙水补给构造断裂带,常温水沿断裂带向深部径流和循环,吸收地热能加热并溶解岩石中的多种矿物质,形成了热流体,储存于深部构造裂隙中。热流体增温后,其密度比原来的常温水减小,在热动力及水动力共同作用下,向上运移至地势较低的有利储水部位,沿裂隙顶托上升至浅部补给到裂隙溶洞热储中。本地热田盖层条件较差,地热流体从深部上涌运移至浅部裂隙溶洞热储后,主要沿溶洞或溶蚀裂隙往第四系卵砾石层以潜流的形式扩散。人工钻进揭露热储出后,地热井开采为地热流体的主要排泄形式。2.6地温特征2.6.1平面地温场特征据现有钻孔测温资料及3 0 m埋深等温线图特征,本地热田热异常范围及温度变化主要受断裂构造及岩性等因素控制。异常中心位于前人施工的Z K 2探采结合井附近,较高温度(4 3以上)等温线明显受近南北向断裂F1控制,沿F1断裂呈带状展布,形状呈长条透镜体状,4 3等温线长轴约1 6 8 m,短轴约9 2 m,面积0.0 1 9 k m2;4 2及以下等温线由于同时受200到北西向断裂F2及浅部岩溶洞隙、卵石层地热流体扩散的影响,等温线南部沿北西向断裂F2走向及盖层较差的部位扩展,北部向近南北向断裂F1收紧,形状近似三角形。地热田自热中心往外温度逐渐降低,其中,往南至F2断裂段降温较慢,平均温度递减率为0.1/1 0 m,过F2断裂后降温较快,平均温度递减率为0.8/1 0 m;往西方向降温相对较慢,平均温度递减率为0.4/1 0 m;往东方向降温较快,平均温度递减率为0.7/1 0 m;往北方向由于实测资料较少,等温线以推测为主。2.6.2垂直地温场特征本次施工的测温孔位于地热田边界,解决了地热田边界的核定问题。本次施工的测温孔水温稳定,无明显异常现象,可充分反映常温带的变化特征。前人施工的钻孔的增温率为0.43.7/1 0 m,平均增温率为2.2/1 0 m。其中:热异常范围内的测温孔因揭露深度浅及受浅部岩溶洞隙、卵石层地热流体扩散的影响,其增温率较高(2.43.7/1 0 m),主要反映热储盖层的增温梯度。本次施工的Z K 2 1探采结合井和前人施工的Z K 1、Z K 2探采结合井,受地热流体上涌影响,整体增温率相对较低(为0.50.7/1 0 m),3个孔的孔内增温特征是在热储段温度最高、增温最快,穿过热储带后,增温率明显下降,还出现随深度增加而降温的现象(在现有钻探揭露深度内),说明本次施工的Z K 2 1井和前人施工的Z K 1、Z K 2井明显揭露到并穿过了热储带,说明热储沿近南北向断裂F 1呈带状分布的特征(图2)。图2 Z K 2 1井孔内水温曲线图3.地热流体化学特征本次工作采集了4个水样进行全分析。测试结果显示,地热田地热流体的主要阴离子以H C O3-为主,阳离子主要以C a2+为主,水化学类型以H C O3-C aN a型为主,地热流体中主要离子的摩尔百分数及其水化学类型见表2、图3。图3 龙华镇调查区水化学p i p e r三线图表2地热流体的水化学类型一览表主要离子阳离子摩尔百分数阴离子摩尔百分数水化学类型N a+4 5.2 0%4 9.1 1%C a2+4 3.2 3%4 7.4 0%HC O3-7 8.5 0%8 0.6 0%H C O3-C aN a本地热田地热流体属中性低矿化度的淡温热水,偏硅酸和氟均达到了理疗热矿泉水水质标准(G B/T1 1 6 1 5-2 0 1 0标准附录E)的命名矿水浓度,可命名为硅水和氟水。综合地热流体的水化学类型,地热流体可定名为HC O3-N aC a型中性低矿化度氟硅温热矿水。4.成因分析图4 龙华地热田地热资源概念模型(下转2 0 0页)300 水文地质、环境地质、工程地质地质项目资料归档范围和相应的责任归属,将汇交到本单位档案室和省自然资源档案馆项目资料标准要求统一起来,做到严格规范管理。第二,增强档案管理激励措施。笔者认为,加强对档案工作的领导,应充分考虑和保障档案管理人员的培训学习、绩效考核和激励措施等。“把档案工作列入本部门年度考核范围,为档案事业发展创造一个良好的内部环境。”5而不是视为无足轻重、边缘化对待。充分保障档案管理队伍建设的稳定和人员水平的提高,提升档案工作者的归属感、荣誉感和使命感,促使他们全身心投入到地质档案管理事业中。注重教育培养和思想引导,使广大档案工作者更能够耐得住寂寞,经得住考验,勇于担当,积极进取并且主动服务,创造佳绩。同时,还要激励更多人员主动归档,“落实激励机制,以便鼓励更多人参与地质科技档案建设,实现对科研成果的贡献和分享,将其纳入档案范畴,这也是增强归档观念的重要举措。”6第三,加大投入,推进信息化进程。实现基层地质项目档案数字化和实现信息共享利用,必须保障人力、物力的投入。基层地质队伍档案管理人员一般一人专管,无法实现海量地质档案的数字化进程。同时,单位必须舍得投入资金,采购相应的设备,保障测绘成果的数字化扫描及信息化加工等技术装备。此外,努力满足人力资源需求,引进现代化管理技术,加强人员培训、更新管理理念,掌握相应的技术手段,促使基层地勘单位能够较快地向档案管理信息化中迈进,顺应时代要求,更好地服务于社会各层次人员对档案的快速、便捷、有效地查询、利用和二次开发。参考文献1马兰.对做好地质档案基础工作重要性的几点认识J.陕西档案.2 0 1 5(6):4 1-4 2.2马兰.对做好地质档案基础工作重要性的几点认识J.陕西档案.2 0 1 5(6):4 1-4 2.3黄雅.地勘事业单位体制改革中档案管理工作发展之我见 J.山东档案.2 0 2 1(1):4 4-4 5.4武阿娜.地质档案面临的挑战机遇及发展思路探索J.理论研究.2 0 1 6(1):9 2-9 3.5付婷.浅谈地勘单位加强档案管理工作的途径 J.办公室业务.2 0 1 2(2):4 4-4 6.6陈文珊.新时代地质科技档案管理工作的发展与创新J.兰台内外.2 0 1 9(1 2):3 4-3 5.(上接0 0 3页)地热田处于湖口背斜的北东翼叠加的次一级褶皱构造沙径背斜转折端,北西