武寧湯里溫泉控礦構造及地溫場特征分析

趙毅斌，趙青芳

（江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，南昌，330030）

(Jiangxi Institute of Geological Survey,Nanchang 330030,Jiangxi,China)

武寧湯里溫泉控礦構造及地溫場特征分析

趙毅斌，趙青芳

（江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，南昌，330030）

(Jiangxi Institute of Geological Survey,Nanchang 330030,Jiangxi,China)

武寧湯里發(fā)育溫泉。為了查清該區(qū)溫泉的控礦因素和地熱特征，進行了物探、鉆探等勘查和系統(tǒng)的水溫測試工作。結果表明武寧湯里地熱主要受構造控制，由區(qū)域性斷裂F1和導水構造F2及阻水構造F3共同影響。地溫場平面呈橢圓形，長軸方向與斷層走向一致，測溫顯示平面溫度最高處沿斷裂帶分布；地溫垂向變化隨著孔深增加，井內(nèi)溫度逐漸增高，鉆孔揭露斷裂時，溫度明顯增加，水溫與導熱裂隙構造成正比，即揭露構造部位越多，水溫越高，最高達75℃。上述研究為合理開發(fā)該區(qū)地熱田提供科學依據(jù)。

地熱田；控礦構造；地熱特征；江西武寧

江西省擁有豐富的地熱資源，贛北地區(qū)出露較大溫泉有14處。武寧湯里溫泉區(qū)域上處九嶺山脈，屬斷塊差異上升區(qū)。在該區(qū)域的周邊見有六處溫泉出露，泉水清澈，具硫化氫味，間歇性冒氣泡，以上升泉的形式溢出地表。泉邊見有淡黃色硫華，pH=8.5，流量2.31L/S，水溫65-75℃。前人在該區(qū)域做了大量的地熱調(diào)查工作，初步提出該區(qū)域溫泉形成原因及資源前景[1-5]。對湯里溫泉區(qū)地熱水的儲熱特征及控礦因素進行研究，對深入解析湯里溫泉的成因，總結該區(qū)域類型地熱資源找礦具有積極作用。

為了深入研究湯里溫泉的基本特征及控礦因素，在溫泉周圍我們進行了針對性工作布置，采用物探和鉆探相結合方法查明溫泉的控礦因素，對溫泉的溫度進行了采樣，并對地溫場的特征進行了分析。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 地層及巖漿巖

區(qū)域地層主要為元古界雙橋山群（Pt sh）大面積出露，除局部斷陷盆地中有少許白堊紀及第三紀陸相沉積，偶見震旦紀（Z）～志留紀（S）地層。全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）僅在山間盆地小面積出露。區(qū)域上出露有晉寧期巖漿巖（γδ23）、燕山期巖漿巖（γ5）及喜山期巖漿巖（圖1）。

1.2 地質(zhì)構造

在長期地質(zhì)發(fā)展的歷程中，武寧湯里在構造變動、巖漿活動、沉積作用等方面具有獨特的構造特征。在震旦紀與前震旦紀之間的構造表現(xiàn)為強烈褶皺作用，產(chǎn)生了近東西向的線狀緊密褶皺，并伴隨有基性～中酸性巖脈活動。晉寧期表現(xiàn)為褶皺作用，伴隨有大規(guī)模的酸性偏中性的巖漿活動。加里東期以上升運動為主，燕山期表現(xiàn)了強烈的斷裂作用，伴隨有酸性巖漿活動。喜山期表現(xiàn)了平緩的拗褶作用，并伴隨有斷裂活動。

圖1 江西武寧地區(qū)構造綱要圖[1]Fig.1 Regional tectonic outline map ofWuningarea,Jiangxi province1.喜山期玄武巖；2.元古界雙橋山群；3.貝加爾-加里東構造層；4.海西-印支構造層；5.喜山構造層；第四系松散沉積物；7.晉寧期巖漿巖；8.燕山早期第二階段巖漿巖；9.燕山早期第一階段巖漿巖；10-12.燕山晚期第二階段巖漿巖；13.線狀背斜；14.線狀向斜；15.地質(zhì)界限；16.溫泉點；17.斷裂編號；18.勘查區(qū)

該區(qū)地處江西九嶺山隆起帶的中部，區(qū)域上處銅鼓-羅溪大斷裂和靖安-九江大斷裂間。斷裂甚為發(fā)育，成組成帶互有切割，構成錯綜復雜的斷裂系統(tǒng)[2]。與湯里地熱水成因有關的大的區(qū)域斷裂主要有羅溪斷裂、朱沙斷裂、西坑斷裂（圖1），走向以北西向為主，其構造特征分述如下：

羅溪斷裂41：位于勘查區(qū)北東面8.9 km。斷裂走向北東，傾向南東，傾角87°，延伸24.5 km，為壓扭性斷裂。斷裂破碎帶寬度達30 m，早期角礫巖硅化，見棱形透鏡體，后期被泥質(zhì)膠結，裂隙發(fā)育，見左旋仰沖擦痕和糜棱巖透鏡體。

朱沙斷裂42：位于勘查區(qū)南東9.2 km，斷裂走向北東，傾向南東，傾角70°，延伸長32.5 km，為逆斷裂。斷裂破碎帶寬8 m，斷裂帶強烈硅化、片麻巖化，硅化帶兩側巖石礦物定向排列明顯。

西坑斷裂70：在測區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為F1斷層，區(qū)域上該斷裂走向北東東，傾向南南東，傾角65°～70°，北東延伸至武寧，形成于燕山晚期，硅化強烈，為壓扭性斷裂。地表地質(zhì)調(diào)查中工作區(qū)內(nèi)斷裂帶寬約十余米，受擠壓剪切作影響，發(fā)育一系列擠壓透鏡體。

挽近時期區(qū)域性斷裂又有重新活動跡象。據(jù)江西省歷史地震目錄及江西省地震局資料，震中位于武寧縣的地震8次。九嶺山構造帶挽近時期新構造活動較為頻繁。

2 工作方案布置

武寧湯里地熱田有地表溫泉出露，且在附近有區(qū)域性構造西坑斷裂（F1）貫穿礦區(qū)，成礦背景好。為了查明地熱主要的控礦因素和地熱特征，我們進行了地熱地質(zhì)調(diào)查、部署了物理勘探、鉆探等工作手段。

為了查明地熱主要的控礦構造，以湯里溫泉為中心，根據(jù)勘察區(qū)水文地質(zhì)條件、地形地貌、地表調(diào)查以及熱泉點的出露情況，物探勘察采用聯(lián)合剖面和四級測深法對重點勘察區(qū)的斷裂進行探測。聯(lián)合剖面和四級測深共布置五條測線。其中，三條縱剖面測線編號為1、3、5號，每條測線長度分別為840 m、840 m、720 m，方向分別為283°、277°、75°。二條橫剖面測線編號為2、4號，測線長度分別為1260 m、1400 m，方向分別為190°、208°（圖2）。

圖2 礦區(qū)地質(zhì)構造探測及工作布置示意圖Fig.2 Sketch map ofgeological structure exploration in miningarea

為查明地熱蓋層、含水層厚度、水溫、水量等，部署鉆孔三處，投入鉆探工作量1053.72 m。根據(jù)物探成果分析，查明斷裂F2傾向NE，傾角60°-65°，等數(shù)據(jù)，鉆孔ZK01、ZK02、ZK03均布置于F3（阻水構造）走向南側40～60 m，分別距離斷裂F2 11.5 m，16.5 m，20.1 m。

3 結果分析

3.1 控礦構造

根據(jù)地表調(diào)查和前述布設物探線勘測，我們探測到了三條主要斷裂，即北東向的F1、F3，和北西向的F2，三條斷裂及其派生的節(jié)理裂隙對泉水的補給、排泄和徑流起到了不同作用。

3.1.1 F1斷裂

西坑斷裂，區(qū)域內(nèi)主要的北東向斷裂，物探顯示結果與區(qū)域資料及現(xiàn)場調(diào)查結果相符，具體特征見前述。斷裂喜山期有重新活動跡象，且延伸較遠，規(guī)模大，對地殼的切割深度較大，為地下水的深部循環(huán)及構造的熱導提供了有利條件。按照溫泉的出露地點推測，F(xiàn)1斷裂是區(qū)內(nèi)的控熱構造。

3.1.2 F2斷裂

斷裂控制長度大于0.5 km，其走向近南北向，傾向NE，傾角60°～65°；此斷裂實為一組北北西向的裂隙。從鉆孔情況看，ZK01孔標高在107.69～97.69 m，ZK02孔標高在189.38～173.38 m為裂隙帶，ZK03孔標高在20.51 m見裂隙帶，且水量水溫明顯增大增高。

鉆孔顯示ZK02、ZK01均穿透于F2斷裂。ZK03觀測孔達到F2導水裂隙帶，三個鉆孔均揭露地熱水，根據(jù)測溫資料當鉆孔揭露到F2斷裂的裂隙密集帶時，溫度都有明顯的增加，自流量亦增大，地熱水水溫與揭露F2導熱裂隙構造部位成正比，即揭露構造部位越多，水溫越高。

勘探結果表明，這是一組北北西-南南東向的導水構造。

3.1.3 F3斷裂

位于泉水點的北側，是北東東向區(qū)域性斷裂（F1）的派生構造，物探資料顯示，其控制長度大于0.5 km，斷裂傾向SE，傾角約60°～70°，屬扭性斷裂。此斷裂以北未見溫泉水點出露，以南有溫泉點出露，可見此斷裂屬阻水構造。

3.1.4 節(jié)理裂隙

該區(qū)周邊節(jié)理裂隙發(fā)育特征經(jīng)過調(diào)查統(tǒng)計，歸納起來具如下特點：第一，巖體中構造裂隙發(fā)育，延伸較長，多數(shù)呈閉合狀。第二，區(qū)中主要發(fā)育的節(jié)理裂隙有二組，分別為走向29°～65°、110°～155°。走向29°～65°的裂隙，傾向北西西或南東東，傾角45° ～85°，總體與F1斷裂走向一致；走向110°～155°的裂隙，傾向北東或南西，傾角50°～70°。第三，節(jié)理傾角較陡，絕大部分均在60°～90°。主要節(jié)理走向與區(qū)內(nèi)燕山晚期第一次北東、北西向斷裂和第二次北東東向斷裂方向一致，節(jié)理裂隙走向與斷裂有著密切的聯(lián)系。

3.2 地溫場及熱儲特征

區(qū)中地熱水的溫度嚴格受F2控制，地溫場地平面及垂向上的變化特征如下：

圖3 北東向地質(zhì)剖面溫度等值線圖Fig.3 The temperature contour line of the North East to the geological section

圖4 鉆孔垂向測溫曲線圖Fig.4 Vertical curve ofdrill hole temperature measurement

3.2.1 地溫場垂向變化特征

通過對本次勘察的三個鉆孔孔內(nèi)測溫資料分析，隨著鉆孔深度的增加井內(nèi)水溫度逐漸增高，變化過程由溫度等值線圖（圖3）和深度與溫度變化曲線（圖4）表示。特征如下：

第一，近地表部位，一般溫度變化不大，但鉆孔揭露到穩(wěn)定的基巖后，溫度具有明顯的增高過程；

第二，當鉆孔揭露到F2斷裂的裂隙密集帶時，溫度都有明顯的增加，自流量也增大。如ZK01孔至標高-53.97 m終孔時，涌水量達850 m3/d，孔口水溫75℃。

第三，地熱水水溫與揭露F2導熱裂隙構造部位成正比，即揭露構造部位越多，水溫越高。如ZK02孔揭露F2裂隙帶較多，終孔標高-90.33m時，孔口溫度基本穩(wěn)定在75°～76℃之間。又如ZK03觀測孔揭露到F2導熱裂隙構造部位不夠多（孔淺），孔口流出的水溫為55℃，低于ZK02、ZK01孔口約22℃。

第四，受中低溫地熱活動影響，花崗閃長巖局部產(chǎn)生水熱蝕變作用，部分裂隙中充填有中低溫熱水活動的產(chǎn)物沸石、黝簾石。據(jù)巖芯觀測及巖礦鑒定分析，有綠泥石、高嶺石及方解石等熱水蝕變礦物，如：斜長石、角閃石具有綠泥石化現(xiàn)象，方解石脈狀分布于花崗閃長巖中或在裂隙面上，局部見高嶺石化現(xiàn)象，巖芯放置不久易順方解石脈出現(xiàn)崩解破裂。

圖5 地熱水溫度等值線圖Fig.5 The hot water temperature contour map

3.2.2 地溫場平面分布特征

根據(jù)放水試驗后各鉆孔孔口和各泉水點測溫資料：ZK01孔為75℃，ZK02孔為75℃，ZK03井為55℃，泉水1、泉水2、泉水3為65℃。以此圈定并繪制的平面等溫曲線圖（圖5）。

從三個鉆孔井口涌水水溫看，ZK02、ZK01孔水溫最高為75℃，二則為泉水出露點為65℃，最低為ZK03孔為55℃。這與鉆孔中揭露F2導水裂隙相關。通過導水裂隙越多，溫度越高。從水溫平面分布特征分析，平面上以ZK02、ZK01溫度最高?？傮w呈北西-南東走向，向兩側降低。

地溫場平面上規(guī)律較為明顯，其一，形態(tài)大致呈橢圓形，其長軸方向與F2走向一致；其二，溫度高處也是沿F2斷裂帶分布。

4 討論與結論

根據(jù)前述分析，武寧湯里溫泉的形成與構造關系密切。構造不僅控制了溫泉的形成，而且控制了地溫場的平面分布和垂向分布特征。湯里溫泉的控礦構造可概括如下：區(qū)域性斷裂構造（F1）貫穿礦區(qū)，次生斷裂及構造節(jié)理發(fā)育，該斷裂由于被較晚的北西向構造切割連通，使得沿其它低序次構造裂隙和風化裂隙入滲的大氣降水匯集，經(jīng)北東向構造進行深循環(huán)。受深部高溫熱源增溫作用及新構造運動使水溫逐步升高，經(jīng)深循環(huán)加熱后向上運移，遇到阻水構造（F3）后，通過F2斷裂通道，以上升泉的形式排泄于地表。上述結論為合理開發(fā)該區(qū)地熱田提供科學思路。

[1]黃寶松,黃春林,魏源，等.江西省武寧縣湯里地熱水可行性勘查報告[R].江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，2013，20-100.

[2]楊明桂，王光輝，徐梅桂，胡青華.江西省及鄰區(qū)濱太平洋構造活動的基本特征[J].華東地質(zhì)，2016,37（1）：10-18.

[3]黃宗萬.廣東東莞盆地地熱地質(zhì)條件及勘探前景[J].華南地質(zhì)與礦產(chǎn),2010,26(3):68-72.

[4]梅惠呈，李忠社，蔡亮.江西修水縣輝煌地熱地質(zhì)特征及成因分析[J].地質(zhì)災害與環(huán)境保護.2013,24(2):49-53

[5]朱章顯.江西遂川熱水洲熱泉[J].華南地質(zhì)與礦產(chǎn),2007,23 (3)：63-69.

ZHAOYi-Bin，ZHAOQing-Fang

In order to find out the controlling factors and the geothermal characteristics of the hot springs in Wuning,geophysical prospecting,drilling exploration and systematically testing of the water temperature have been made.The results show that the Wuning hot springs are mainly controlled by tectonics,formed by regional fault F1 and conductivity fault F2 and block water structure F3 together.The geothermal like an oval in plane, with long axis consistent with the trend of the fault plane.Temperature measurement displays that the highest temperature distribution is along the fracture zone:borehole temperature of the geothermal gradually increased in vertical,the temperature of the water is proportional to thermal conductivity fracture structure,that is to say,the more tectonics exposed to outside,the higher the temperature of the water will be,even up to 75℃.The results above will provide scientific basis for the rational exploitation ofgeothermal fields.

Geothermal field;ore-controlling structure;geothermal characters;Wuning,Jiangxi province

P641.52

A

1007-3701（2017）01-073-06

10.3969/j.issn.1007-3701.2017.01.007

Zhao Y B and Zhao Q F.Analysis of the ore-controlling structures and geothermal characterestics of W uning hot spring.Geology and M ineral Resources of South China,2017,32(1):73-78.

2016-11-17；

2017-3-15.

江西省地質(zhì)勘查基金管理中心"江西省武寧縣羅溪鄉(xiāng)湯里地熱資源普查"（編號：礦【2011】01-01）.

趙毅斌（1984—），男，工程師，長期從事水工環(huán)相關工作，E-mail：zhaoyibin_2006@163.com.