江西修水县辉煌地热地质特征及成因分析

梅惠呈，李忠社，蔡亮

（江西省地质矿产勘查开发局九一五地质大队，南昌 330002）

1 地热区地质背景

辉煌地热区地处新华夏系第二隆起带西部、淮阳山字型之南，处于九岭山－万洋山新华夏复式隆起带和赣北东西向构造带及九岭山北东向构造复合部位。

1.1 地层

区内地层岩性出露单一，分布范围较小。地层岩性主要由中元古界蓟县系双桥山群上段修水组黄绿、灰、灰黑色凝灰质板岩夹粉砂质板岩、细屑沉凝灰岩，底部为凝灰质石英砾岩；下段安乐林组灰至深灰色凝灰质砂岩与绢云绿泥板岩、含碳凝灰质板岩互层；新生界第四系全新统粉砂质粘土、粘土、砂砾（卵）石等组成。

1.2 构造

各时期的地壳运动对本区都有影响，以吕梁－雪峰运动、加里东运动和燕山运动显著。加里东期的东西向构造是叠加在吕梁－雪峰期东西向构造上发展而成的，走向北东、北北东向构造多数是东西向构造再次活动的产物。区域内主要活动性断裂以东西向、北东向、北北东向断裂为主。

区内发育的北东向（石门楼F1、汤桥－潭溪F2）大断裂构造，是形成九岭花岗闪长岩体深部余热与北东向活动性断裂带的控导热构造。辉煌地热是处在三组（F2、F4及F5）断裂交汇的硅化破碎带区，网络状的裂隙构成了良好的热矿水的含水层（图1，引自1∶20万修水幅区域地质调查报告）。

1.3 岩浆岩

区域内的岩浆岩活动以晚元古代早期（晋宁晚期）九岭花岗闪长岩（rδ22）最为活跃，分布于整个测区，总体延伸略成东西向，侵入于双桥山群浅变质岩中，形成规模较大的岩基。岩体岩石以二云母黑云母花岗闪长岩为主，占70%；部分斜长花岗岩（占20%）和花岗岩（7%），主要矿物平均含量：斜长石（43%）、钾长石（13%）、石英（28%）、黑云母（13%）。各类化学组份 Si O2（70.8%）、Al2O3（15.8%）、Na2O和 K2O（3.4%）、Ca O 或 Mg O（1%）、Fe2O3（2.4%）。矿物结晶较差，多呈半自形或它形晶，中－细粒，斑晶发育，呈等粒或斑状结构，风化后呈砂质粘土状。岩体与围岩接触面一般倾角北陡南缓，风化强烈，以不整合侵入接触常见，并见有侵入整合和超复侵入接触①江西省地矿局九一五地质大队，江西省修水县辉煌地热水可行性勘查报告，2012年。。

1.4 水文地质

辉煌温泉地处构造剥蚀低山丘陵区，由于遭受长期的剥蚀、侵蚀作用，山体形态呈浑圆状，山脊线不明显，其间分布沟谷凹地，植被较发育。北侧山体海拔高程（标高900～1 200 m）与辉煌温泉出露点（标高约220 m）高差达700～1 000 m。山区水气凝重、雨量充沛，地热田中深部地下热水的补给充足。由于山区大面积分布的九岭花岗闪长岩原生节理及后期构造裂隙发育，岩石风化程度较深，利于大气降水的入渗。巨大的高差加大了水力坡度的渗流，并沿着从花岗岩体中通过的活动性断裂带进行深循环加温成地下热水，于构造破碎带的裂隙中溢出呈温泉。

图1 辉煌地热田地质构造图Fig.1 Tectonics of the Huihuang geother mal field

中部发育的汤桥河两侧大部分为砂砾石冲积层堆积平原，地下水以大气降水补给为主，次为山区基岩裂隙水的侧向补给。季节性变化大，受地形控制，向沟谷低洼处排泄。

依据地下水的赋存条件及水力特征，辉煌温泉地热区的地下水类型可分为松散岩类孔隙水和基岩风化带网状裂隙水两类。

2 地温场特征

2.1 地温场的平面分布

依据区内与地热流体密切相关的泉点及各类钻孔测温资料，地温异常带呈一北东向（60°～240°）延伸的椭圆状地温场，其空间分布正好与北东向断裂（F2）构造破碎带产出区相吻合，与物理勘探低阻区也相吻合，同时亦受F5、F4、F2的控制。

2.2 地温场的垂向分布

辉煌地热区从垂直方向沿硅化带自下而上呈管状分布。地温由浅部至深部具明显而平稳的增温效应，根据地热区的钻孔系统测温资料，目前已控制区段地表地温变化在20～23℃之间，在50～80 m区间局部裂隙管道发育处可达56～58℃，向下匀速增温，表明区内的主要地热储集层仍在实际控制深度以下。依据钻孔相关数值分析，辉煌温泉地温场内地温的分布具有明显的方向性：热储温度西南段高、北东段相对偏低；热储埋深西南段较浅、北东段较深（图2）。

图2 辉煌地温场地温与埋深对比曲线图Fig.2 Temperature and depth contrast of the Huihuang geothermal site

3 温泉水文地球化学特征

3.1 地下热水的出露与分布

辉煌地下热水天然露头于F2、F4与F5断裂交汇处（复合部位）的裂隙带中以上升泉的形式出现。温泉露头点位于汤桥河谷之中（出露标高220 m），泉眼多处（出露面积长约30 m、宽约15 m），略呈近东西向长条形分布（分布方向与河谷走向基本一致）。温泉总流量约为260 m3／d（部分泉点位于河床水下，流量无法测量）。

泉水水温63℃，可闻及硫化氢气味，水无色，透明；有少量白色泉华，泉水溢出携带的细砂及白云母细片堆积在泉口处；间歇性冒气泡，每次冒气泡时间10～20 s；泉眼排列有一定的方向性，主要呈北东向与北西向成十字交叉。

3.2 地热水水化学特征

辉煌地下热水属复合性的热矿水。其水质类型是含氟硅质弱矿化度弱碱性重碳酸盐－钠型硫化氢水（表1）。泉水清澈透明，无色，微具硫磺味。温泉温度50℃～56℃，钻孔zk2、zk4群孔抽水试验最大涌水量1 212.86 m3／d，静止水位埋深3.47～4.10 m。矿化度低：只有201～238 mg／l左右。弱碱性：p H在8.02～8.84之间。可溶性Si O2达115～225 mg／l。每升水中氟含量达11.88～15 mg。放射性元素含量为u＝1×10－9g／l、Rn＝4.84 Bq／l。每升水中总H2S量为2.08～2.49 mg。总硫化氢达到硫化氢矿水标准的最低含量2 mg／l以上。HCO3－含量达133 mg／l。

表1 辉煌地热区地热水水质分析结果表Table 1 Geothermal water quality analysis for the Huihuang geothermal area

研究区温泉水与地表泉水在矿化度、总硬度、总碱度方面没有明显的差别和特征变化规律，这可能和它们在Ca2＋、HCO－3等主体化学成分含量上差异不明显有关。由图3可知矿化度与C1－／Na＋成负相关关系，其中矿化度相对较低、C1－／Na＋比较高，说明该水体的来源较深但径流速度快，水／岩作用影响小；而矿化度较高、C1－／Na＋比相对较低，说明其滞留时间长，水／岩作用充分。

图3 各水体的Cl－／Na＋、矿化度（g／l）变化趋势图Fig.3 Cl－／Na＋，salinity（g／l）variation of waters

4 温泉的成因机制

4.1 控（导）热构造分析

辉煌温泉地热区内有一定规模的断裂共3条（F2、F4、F5）。唯北东向的断裂F2（区域性F1断裂同期派生断裂）是区内与温泉出露关系最密切的断裂构造，同时也是一条活动性断裂和主要的控水构造。延入地热区内的F2断裂构造形迹地面未直接显露，但在西侧（温泉出露处）与F4、F5断裂交汇后表现为宽大的、裂隙密集的破碎构造带，倾向北西，倾角70°～80°，斜切九岭花岗闪长岩。

根据钻孔岩性编录、抽水试验及系统测温资料分析，现控制的区段主要在破碎构造带内，但简易水文地质观测却无明显的漏（涌）水现象，两孔情况均表现出在深部存在地热流体丰富、地温高、内部径流通畅的控导热构造带。

辉煌地热区内控热构造主体为北东向断裂带（包括石门楼大断裂F1及F2）；穿过区内的F2、F4与F5断裂交汇硅化裂隙带构成导热、导水构造，深循环的地下热水沿着该3条断裂交汇处的裂隙带上升呈泉；九岭花岗岩体相对成为导水构造带中的局部性阻水体（或阻水层）。

4.2 热源分析

辉煌温泉地热主要来源于深部九岭花岗岩体的余热及北东向、北北东向活动性断裂带的深循环热。九岭花岗闪长岩分布于整个辉煌地热区，总体延伸成东西向，其平面规模将随深度的加大而扩大。该岩体在成岩过程中及成岩后，深部岩浆残余熔融体仍有多次涌动与补位，后期仍有花岗斑岩、花岗岩及细晶岩脉侵入，表明该区深部仍存有尚未完全固结的残余岩浆熔融体，这部分深部残余熔融体也许就是该区的热源所在［2]。

4.3 热储

地热区热储主要是九岭花岗闪长岩中构造破碎带，其层面裂隙及构造裂隙发育（裂隙率10%～20%），热储的地温随深度增加而平稳跃升，裂面中与热水活动有关的蚀变以碳酸盐化及绿泥石化最为强烈。

地热异常区的地下热储是通过对流（控导热构造中地热流体的相对运动）与扩散等传播方式，将深部地热能传输至地表浅部，并在地表及浅表形成了地温异常场。根据热储的产出状态，结合孔内岩石岩性组合及受控构造表现形式等特点，同时根据现有温泉出露点、钻孔及地热异常显示点控制，地热田热储平面表现为一个由构造破碎带组成的椭圆状热储，平面上分布在北东向断裂（F2）带西段，垂向上呈管状产出，总体产状40°∠72°。

4.4 成因模式

辉煌地热区成因模式概述为：隐伏于深部九岭花岗岩体的余热及北东向、北北东向活动性断裂带的深循环热。F2断裂与切割大片风化较深、原次生节理发育的花岗岩分布区的石门楼大断裂（F1）构造破碎带相沟通，延长5～6 k m、倾向约130°、倾角70°～75°，断裂由主构造破碎带组成（宽约45 m），因其长期活动的结果延伸规模不断加大，以致造成深部基性岩浆及陆壳下部酸性岩浆房中的残浆的上侵，由此带来了深部的岩浆热及九岭花岗岩体的残余热能的扩散辐射等传导方式，使岩体内不断加温聚热、聚水成为该地热田的椭圆状热储。

［1]江西省区测队.江西省区域地质志［M].北京：地质出版社，1984.

［2]朱汗青，周开朗，冯绍辉.江西永修云山易家河地热资源地质特征［J].资源调查与环境，2005，26（4）：275－282.

［3]黄尚遥.中国温泉资源—1∶600万中国温泉图说明书［M].北京：中国地图出版社，1993.

［4]李学礼，杨忠耀.江西温泉形成的地质构造条件分析［J].华东地质学报，1992，15（3）：221－228.

［5]高柏，孙文洁，张文，等.赣南横迳地区地热温泉气体幔源成因的厘定［J].桂林工学院学报，2006，（1）：1－5.