黟县打鼓岭地区地热资源成因浅析

第４２卷第５期２０２０年１０月
甘㊀肃㊀冶㊀金
ＧＡＮＳＵ㊀ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｖｏｌ.４２Ｎｏ.５
Ｏｃｔ.ꎬ２０２０
文章编号:１６７２￣４４６１(２０２０)０５￣００９６￣０３
黟县打鼓岭地区地热资源成因浅析
吴显国
(安徽省地质矿产勘查局３３２地质队ꎬ安徽㊀黄山㊀２４５０００)
摘㊀要:通过对打鼓岭地区的区域地质背景㊁水文地质条件等来分析地热资源形成条件ꎮ利用深部钻探㊁物探㊁抽水试验㊁水化学分析等手段揭露该地区的地热资源水化学特征ꎬ为下一步详细勘查以及开发利用指明方向ꎮ
关键词:地热资源ꎻ成因分析ꎻ水化学特征
中图分类号:Ｐ３１４㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅＧｅｎｅｓｉｓｏｆＧｅｏｔｈｅｒｍａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ
ｉｎＤａｇｕｌｉｎｇＡｒｅａｏｆＹｉｘｉａｎＣｏｕｎｔｙ
ＷＵＸｉａｎ￣ｇｕｏ
(３３２ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＴｅａｍＢｕｒｅａｕｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＭｉｎｅｒａｌＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｏｆＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅꎬＨｕａｎｇｓｈａｎ２４５０００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｇｉｏｎａｌｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｂａｃｋｇｒｏｕｎｄａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆＤａｇｕｌｉｎｇａｒｅａꎬｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｎ￣ｄｉｔｉｏｎｓｏｆｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.Ｂｙｍｅａｎｓｏｆｄｅｅｐｄｒｉｌｌｉｎｇꎬｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎꎬｐｕｍｐｉｎｇｔｅｓｔａｎｄｈｙｄｒｏ￣ｃｈｅｍｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓꎬｔｈｅｈｙｄｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎｔｈｉｓａｒｅａａｒｅｒｅｖｅａｌｅｄꎬｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｄｅｔａｉｌｅｄｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ.
ＫｅｙＷｏｒｄｓ:ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓꎻｃａｕｓｅ￣ｅｆｆｅｃｔａｎａｌｙｓｉｓꎻｈｙｄｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
１㊀引言
黟县打鼓岭地区为中山区ꎬ研究区地形最高为６５８ｍꎬ侵蚀基准面２００ｍꎬ相对高差达４６０ｍꎮ地形切割强烈ꎬ山高坡陡ꎬ植被发育ꎬ气候湿润ꎬ四季分明ꎮ区内无规模以上工矿企业ꎬ经济作物主要以竹㊁木为主ꎬ茶叶少量ꎮ农村剩余劳动力多外出打工ꎮ当地旅游经济较为发达ꎬ研究㊁开发地热资源对促进当地旅游经济发展具有积极意义ꎮ
２㊀区域地热地质条件[１]
研究区域位于江南造山带的北部边缘区域ꎮ２.１㊀地层
研究区内地层为:南华纪㊁震旦纪㊁寒武纪㊁奥陶纪地层ꎬ岩性主要为休宁组㊁南沱组㊁兰田组㊁皮园村组㊁荷塘组㊁大陈岭组㊁杨柳岗组㊁华严寺组和西阳山组以及印渚埠组等ꎮ
２.２㊀构造
研究区内构造由基底和沉积盖层的褶皱构造为主要特征ꎮ
基底由中元古代邓家组和大谷运组组成ꎬ在研究区内为紧闭褶皱构造ꎬ呈近东西向展布ꎬ轴面与地层产状一致ꎮ
沉积盖层由南华系－志留系岩层组成宽缓褶皱构造ꎬ为超覆于江南造山带北麓不同层位之上的区域性不整合ꎮ
研究区位于石台复式背斜中的宏潭向斜构造南翼ꎮ
２.３㊀岩浆岩
研究区内岩浆岩主要为牯牛降岩体㊁城安岩体和黟县岩体ꎮ
牯牛降岩体:浅灰白色－紫红色ꎬ岩性为中细粒－中粗粒含斑似斑状花岗岩ꎬ中细粒－中粗粒似斑状结构ꎬ块状构造ꎮ
城安岩体:青灰色㊁浅灰白色ꎬ岩性为中细粒黑云母花岗闪长岩ꎬ中细粒花岗结构ꎬ块状构造ꎻ牯牛降岩体与城安岩体呈超动式侵入接触关系ꎬ部分呈岩株状侵入于城安岩体中ꎮ
黟县岩体:浅灰色ꎬ中粒花岗闪长岩ꎬ中细粒花
岗结构ꎬ块状构造ꎮ
３㊀区域水文地质条件
３.１㊀第四系松散岩类孔隙水
在研究区范围内ꎬ第四系松散地层为坡积㊁残积成因和冲积㊁洪积成因ꎬ总面积为约０.５０ｋｍ２ꎬ占研究区面积的１０.６８％ꎮ坡积㊁残积地层分布于杨梅溪西部北侧ꎬ沿山脚展布ꎬ由粉土混碎石组成ꎬ碎石成分为炭质㊁硅质板岩等ꎬ次棱角状ꎬ粒径５~８ｃｍꎬ大者１０~１５ｃｍꎬ含量约２０％ꎬ上部位为腐殖质土ꎬ厚度０.３０~１.００ｍ不等ꎬ下部为粉土混碎石㊁碎块ꎬ土黄色㊁灰色ꎬ性软㊁松散ꎻ冲积㊁洪积地层分布于杨梅溪㊁深坑溪两岸ꎬ沿河道展布ꎬ由细沙与砾卵石层组成ꎬ上部为细沙ꎬ灰黄色ꎬ石英质为主ꎬ长石次之ꎬ厚度０.３０~０.７０ｍ不等ꎬ下部为砾卵石ꎬ灰黄色ꎬ硅质岩ꎬ偶见脉石英ꎬ次圆状ꎬ粒径一般５~１０ｃｍꎬ大者１０至数１０ｃｍꎬ含量约６０％ꎬ骨架间隙被中粗砂ꎬ局部地段与上部细沙互层ꎬ总厚度１.００~２.００ｍꎬ含孔隙水ꎬ大气降水补给ꎬ与地表水水力联系密切ꎬ水质类型ＨＣＯ３－ＳＯ４－Ｃａꎮ
３.２㊀寒武系杨柳岗组沉积岩类裂隙水
分布于矿区的北部ꎬ出露较少ꎮ岩性为灰色㊁深灰色硅质炭质板岩㊁泥灰岩夹灰岩透镜体ꎮ大气降水补给ꎬ泉流量０.０５０Ｌ/ｓꎬ水温１８ħꎮ
３.３㊀寒武系大陈岭组变质岩类裂隙水
分布于矿区的北部ꎬ与荷塘组相伴分布ꎬ岩性为灰色纹层状亮晶灰岩夹钙质板岩ꎬ出露较少ꎮ大气降水补给ꎬ泉流量０.１８６Ｌ/ｓꎬ水温１８ħꎬ与地表水力联系密切ꎮ
３.４㊀寒武系荷塘组变质岩类裂隙水
矿区内分布较广ꎬ面积约３.１１ｋｍ２ꎬ占矿区总面积６６.４５％ꎬ出露标高１７５~４１７ｍꎬ泉流量０.０２２~０.５１３Ｌ/ｓꎬ弱富水性ꎬ水质类型ＳＯ４－Ｃａ－Ｍｇꎬ水温９~１８ħꎮ
３.５㊀震旦系皮园村组沉积岩类裂隙水
分布于矿南部ꎬ呈条带展布ꎬ面积约为１.０７ｋｍ２ꎬ占矿区总面积２２.８６％ꎬ出露高程２８９~５７６ｍꎬ岩性为灰黑色硅质岩㊁条纹状硅质岩ꎬ岩石坚硬㊁完整㊁性脆ꎮ未见明显裂隙发育带ꎬ在一些小皱曲的核部ꎬ由 虚脱 而形成的空洞ꎬ呈月牙形ꎬ长０.５０~１.００ｍꎬ高０.３０~０.５０ｍꎬ扣在ＱＳ０７泵点的上部悬崖上ꎬ浅部泉流量０.０１４~１.０４６Ｌ/ｓꎬ富水性中等ꎬ水质类型ＳＯ４－ＨＣＯ３－Ｃａ－Ｍｇꎬ水温１０~１７ħꎮ３.６㊀构造破碎带裂隙水
区内断裂构造发育ꎬ其中部分断裂为张性ꎬ破碎宽度较大ꎬ地下水连通性较好ꎬ具备地下水储㊁导水空间ꎬ出露地表时接受大气降水的补给ꎬ同时接受两盘岩层的侧向补给ꎬ在地洼处时地下水以泉的形式出露ꎬ其余部分渗入地下ꎬ进入深部循环ꎮ
研究区内与地热联系密切的地下水类型为构造破碎带裂隙水ꎮ
４㊀打鼓岭地热形成条件分析
安徽省地热资源分布ꎬ大致有两种类型ꎬ一种是隆起带断裂对流型ꎬ即是带状热储ꎻ第二种为沉积盆地传导型ꎬ也是层状热储[２]ꎮ经过条件对比ꎬ打鼓岭地热资源类型应属第一种ꎬ主要受断裂构造带控制的呈带状分布的地热田ꎮ
４.１㊀地热区边界条件
４.１.１㊀地层
研究区出露地层为寒武纪－震旦纪地层ꎬ为一套老地层ꎬ覆盖在地表形成地热盖层ꎮ
４.１.２㊀构造
研究区断裂构造以北西和北东向两组发育ꎬ且造成局部地层的重复或缺失ꎬ伴随着断裂构造ꎬ还发育十二坞褶皱构造ꎬ褶皱轴向大致呈北东７０ʎ方向ꎬ轴面倾向北西ꎬ倾角中等ꎮ
４.１.３㊀岩浆岩
研究区岩浆岩不发育ꎬ只有零星花岗斑岩岩脉充填于断裂构造之中ꎮ
４.１.４㊀水文地质条件
研究区地下水主要为松散岩类孔隙水㊁基岩裂隙水㊁断裂水ꎮ其中断裂水为本区的主要含水类型ꎮ含水层主要分布在张性断裂破碎内ꎬ破碎带宽度较大ꎬ地下水连通性较好ꎬ具备地下水储水㊁导水空间ꎮ地下水接受大气降水的垂直补给及两盘岩层的侧向补给ꎬ在断层交汇或低洼处以泉的形式出露ꎬ其余部分渗入地下ꎬ进入深部循环ꎮ
４.１.５㊀地下水补径排条件
研究区属中山区ꎬ大气降水是本区地下水的主要补给来源ꎬ浅部地下水向当地侵蚀基准面排泄ꎻ深层地下水的运移受构造控制向深部循环ꎬ形成温泉ꎮ４.２㊀热储特征及埋藏条件
４.２.１㊀盖层
研究区地热盖层主要为寒武纪－震旦纪地层ꎮ４.２.２㊀热储层及地热流体通道
研究区断裂构造发育ꎮ一系列北东向断裂被后期北西向段裂错断ꎮ分析如下ꎮ
北东向断裂(Ｆ２－Ｆ６)规模相对延深大㊁切割深ꎬ为张性断层ꎬ破碎宽度较大ꎬ地下水连通性较好ꎬ具备地下水储㊁导水空间ꎬ出露地表时接受大气降水的补给ꎬ同时接受两盘岩层的侧向补给ꎬ渗入地下ꎬ进
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第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀吴显国:黟县打鼓岭地区地热资源成因浅析㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀
入深部循环ꎮ
北西向断裂Ｆ１错断早期的北东向导水断裂(Ｆ２－Ｆ６)ꎬ起到阻水作用ꎬ使深循环承压水上行ꎮ钻孔穿过控水断层上盘时ꎬ承压水沿钻孔壁上涌ꎬ形成上升泉ꎮ
研究区施工的２个钻孔分别钻进至６９６.８７ｍ(ＺＫ７０３)和６１４.６２ｍ(ＺＫ７０４)处时ꎬ孔口大量涌水ꎬ致使钻机内管无法下钻ꎬ涌水处岩极为破碎ꎬ岩性为薄层状炭硅质板岩与条带状硅质岩界限处ꎮ
因此ꎬ地热水受断层控制ꎬ储存在张性断裂中ꎬ属带状热储模式ꎮ断裂带内６１４.６２ｍ以下为热储层ꎬ北东向断裂(Ｆ２－Ｆ６)为地热流体通道ꎮ４.２.３㊀地温场特征
ＺＫ７０３孔水温在２７.３~２９.５ħ间ꎬ流量约１６５ｍ３/ｄꎻＺＫ７０４孔水温在２６.３~２８.３ħ间ꎬ流量约２４０ｍ３/ｄꎻ当地一般地下水的水温为１６~１８ħꎬ高于当地地下水温１２ħ左右ꎬ明显有地热异常显示ꎮ另外ꎬ研究区放射性本底偏高ꎬ寒武系下统荷塘组底部为含磷㊁钒㊁铀结核的炭质页岩㊁炭质灰岩等岩性ꎬ放射性较高ꎮ区内主要有２个局部铀富集区ꎬ土壤氡浓度较大ꎬ有一处局部浓集ꎮ铀㊁钍含量均值分别为１３.８７５和１４.００１(铀钍含量均偏高)ꎬ钾
(２.０２５)含量为正常值ꎻ总放射性含量２１.０９８ꎬ变异系数都不大ꎮ铀钍峰度表现为比正态分布陡峭ꎬ为尖顶峰ꎬ钾峰度低ꎬ为平缓峰ꎻ偏度铀表现为正偏ꎬ说明铀存在局部偏高富集ꎮ土壤氡浓度均值４０７６７Ｂｑ/ｍ３ꎬ氡浓度分布不均匀ꎻ计算空气吸收剂量率均值为１１８.５ｎＧｙ/ｈꎬ高于安徽省２０１４年公布的伽玛辐射空气吸收剂量率均值１０１.０ｎＧｙ/ｈꎬ比全国平均水平６２.８ｎＧｙ/ｈ高很多ꎮ铀为放射性元素ꎬ其衰变产生热量ꎬ通过地下水深循环形成热泉ꎮ
表１㊀打鼓岭钒矿区地面伽马能谱测量放射性含量数据统计表[３]
统计参数
Ｕ
/(ˑ１０－６)
Ｔｈ
/(ˑ１０－６)
Ｋ
/(ˑ１０－６)
总道
/(ˑ１０－６)
ＲａＡ氡浓度
/(Ｂｑ/ｍ３)
统计个数４４９４４９４４９４４９３７６最小值４.８９１２.４７２０.１８９７.０８８２３４最大值９６.３１４４８.４２８６.９４７１０８.３９５５２６８５１平均值１３.８７５１４.００１２.０２５２１.０９８４０７６７.３标准差８.２８８４.２０８０.７３５９.９５４６７６６５.５变异系数０.５９７０.３０１０.３６３０.４７２１.６６０峰度３０.８８９１２.８７７１.１７０１１.７９２０.７８７偏度４.２７１１.６４４０.２３３２.１２４３.８３９
５㊀结语
综上所述ꎬ打鼓岭地区地热资源为带状热储地热ꎮ大气降水通过地表裂隙㊁断层向地下径流ꎬ储存在北东向张性导水深断裂中ꎬ通过地温梯度增温或放射性铀衰变加热ꎬ在北西向压性断裂阻水下ꎬ经过地下水深循环形成热泉ꎮ本次研究为下一步地热资源详细勘查以及开发利用指明了方向ꎬ具有现实意义ꎮ参考文献:
[１]㊀支利庚ꎬ李永成.黟县幅１:５万区域地质调查报告[Ｒ].２０１４.
[２]㊀吴海权ꎬ杨则东ꎬ疏㊀浅ꎬ等.安徽省地热资源分布特征及开发利用建议.地质学刊[Ｊ].２０１６(０１):１７１￣１７７. [３]㊀黟县打鼓岭地热预可行性勘查设计书[Ｚ].安徽省池州市炜丰矿业有限公司ꎬ２０１６.
收稿日期:２０２０￣０７￣０８
作者简介:吴显国(１９７２￣)ꎬ男ꎬ安徽省黄山市人ꎬ工程师ꎬ本科ꎮ主要从事地质找矿㊁地热勘查㊁水文地质等工作ꎮ
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