淺析江西省寧都縣羅陂地?zé)岬目責(zé)針?gòu)造及深層開發(fā)潛力

陳秋伶，海涯，楊利勇

(1.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局915地質(zhì)大隊(duì),南昌 330002;2.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)研究中心，南昌 330002)

能源是支撐經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長的物質(zhì)基礎(chǔ)，保持經(jīng)濟(jì)的持續(xù)増長需要消耗大量能源，而傳統(tǒng)的化石能源越來越少，人們亟需尋找新的能源來替代傳統(tǒng)的化石能源。由于地?zé)豳Y源具有清潔、環(huán)保、可再生的優(yōu)點(diǎn)，以及當(dāng)前全國上下對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的高度重視，人們對地?zé)豳Y源的關(guān)注度與開發(fā)熱忱度愈來愈高漲，地?zé)崴业V勘查為此正如火如荼的展開。

江西省贛南片區(qū)地?zé)豳Y源在科研、旅游、工農(nóng)業(yè)等方面有巨大的開發(fā)價值，吸引了眾多地質(zhì)勘查人員及開發(fā)者。地?zé)崴拈_發(fā)使用，在節(jié)能環(huán)保、醫(yī)療保健、工業(yè)農(nóng)業(yè)、旅游開發(fā)等方面取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。受有關(guān)方面委托，我單位于寧都縣羅陂地?zé)崽镩_展勘查工作，研究本礦區(qū)地?zé)豳Y源的區(qū)域地質(zhì)背景及成礦構(gòu)造，目的在于分析地?zé)崴疁?、水量受?gòu)造在水平與垂直方向的控制關(guān)系及規(guī)律，在充分利用有限的勘查資金最大限度地開發(fā)地?zé)豳Y源方面具有指導(dǎo)意義[1,2]。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于寧都縣城正北方向，距寧都縣城約8 km，行政區(qū)劃屬會同鄉(xiāng)管轄。區(qū)域上，斷裂構(gòu)造發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿巖發(fā)育。經(jīng)勘查，研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育6條北東-北北東向斷裂(F1、F2、F3、F4、F4-1、F5)。研究區(qū)共施工3個地?zé)徙@孔(ZK1、ZK2、ZK3)、11條物探剖面線(8條可控源音頻大地測深物探剖面及3條視電阻率聯(lián)合剖面測量)等?？辈榻Y(jié)果表明，與地?zé)崴P(guān)系密切的為F4、F5斷裂，地?zé)崽锏臒崴疁囟葹?6 ℃～44 ℃，自然邊界可開采量為3 016.47 m3/d，取得了較好的找礦成果。地?zé)崃黧w中偏硅酸(H2SiO3)含量53.88～99.75 mg/l、氟(F-)含量8.00～12.28 mg/l，水質(zhì)類型為重碳酸硫酸鈉型淡水，適合理療、洗浴、采暖、溫室等用途，具有較大的潛在經(jīng)濟(jì)價值。

2 區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)條件與溫泉出露特征

研究區(qū)大地構(gòu)造位置地處北武夷西側(cè)邊緣，寧(都)于(都)坳陷北側(cè)與桃山-雩山隆起北側(cè)的相接壤地帶，屬鷹潭龍虎山-全南南逕地?zé)徇h(yuǎn)景資源區(qū)。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜(區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)圖見圖1)，巖漿巖發(fā)育。

2.1 褶皺

區(qū)域內(nèi)基底褶皺為北東向背斜，位于研究區(qū)東南部，長大于6 km，寬大于3 km，黑云母花崗巖沿背斜核部侵入，兩翼巖層傾角相近，西北翼傾向北西，傾角一般35°～55°，南東翼傾向南東，傾角一般40°～60°。

2.2 斷裂

區(qū)域內(nèi)斷裂較發(fā)育，主要有北東向、北北東向及近南北向規(guī)模較大的斷裂。規(guī)模較大的斷裂以壓扭性為主，傾向以南南東或南東為主，傾角一般60°～85°，少量為性質(zhì)不明斷裂。規(guī)模較小的斷裂主要呈北西向，主要為性質(zhì)不明斷裂。

2.3 巖漿巖

區(qū)域內(nèi)巖漿巖主要有早白堊世二云母花崗巖(γtK1)、晚侏羅世二云母花崗巖(γtJ3)、早白堊世黑云母花崗巖(γβK1)、早志留世二長花崗巖(ηγS12)。

脈巖較發(fā)育，多分布于區(qū)內(nèi)北西部、東部，受構(gòu)造控制明顯，呈北東、北北東、南北、北西向分布，規(guī)模不一，一般長幾十至幾百米，寬幾十米，脈巖可分為閃長玢巖脈、石英斑巖脈、花崗斑巖脈、花崗巖脈、偉晶巖脈等。

2.4 溫泉出露特征

區(qū)域上屬于鷹潭龍虎山-全南南逕地?zé)豳Y源區(qū)，斷裂發(fā)育，主要為北北東向安遠(yuǎn)-鷹潭深斷裂和北東東向中寨(全南)-江頭圩(安遠(yuǎn))大斷裂等，斷裂延伸 120～500 km，規(guī)模較大，近期活動強(qiáng)烈。

區(qū)域上有溫泉分布，如寧都縣湛田鄉(xiāng)李村溫泉，藍(lán)田溫泉；寧都縣石上鎮(zhèn)石上溫泉(圖2)。各溫泉特征敘述如下(資料引自江西省地?zé)豳Y源預(yù)測及勘查總體規(guī)劃成果報(bào)告)：

李村溫泉：位于研究區(qū)南東面，屬隆起斷裂對流型，泉口溫度52 ℃，溫泉流量878 m3/d。水化學(xué)類型為重碳酸·硫酸-鈉型，含F(xiàn)、Li、Sr特殊組分。

藍(lán)田溫泉：位于研究區(qū)北東面，屬隆起斷裂對流型，泉口溫度45 ℃，溫泉流量61 m3/d。水化學(xué)類型為重碳酸·硫酸-鈉型，含F(xiàn)、Li特殊組分。

石上溫泉：位于研究區(qū)東面，屬隆起斷裂對流型，泉口溫度35.5 ℃，溫泉流量207 m3/d。水化學(xué)類型為重碳酸·硫酸-鈉型。

1.地層代號；2.花崗巖代號；3.巖脈；4.壓性斷層、壓扭性斷層；5.性質(zhì)不明斷層、推測斷層；6.地層產(chǎn)狀；7.流動構(gòu)造方向；8.地質(zhì)界線；9.不整合界線；10.溫泉點(diǎn)及編號；11.研究區(qū)范圍圖1 寧都縣羅陂地?zé)崴畢^(qū)域構(gòu)造地質(zhì)條件圖 (據(jù)1∶20萬興國幅、寧化幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖修改)

1.上升泉群 編號溫?zé)崴蜏販厝疁?℃)；3.溫水低溫溫泉壓扭性斷裂；5.性質(zhì)不明斷裂；6.兩側(cè)充水?dāng)嗔眩?.推測充水?dāng)嗔眩?.地質(zhì)界線；9.水文地質(zhì)界線(虛線為推測)；10.不整合接觸界線；11.巖層產(chǎn)狀；12.研究區(qū)范圍

3 研究區(qū)構(gòu)造地質(zhì)條件

研究區(qū)內(nèi)褶皺不發(fā)育，主要發(fā)育6條北東-北北東向斷裂(F1、F2、F3、F4、F4-1、F5)，與地?zé)崴P(guān)系密切的為F4、F5斷裂(圖3)。

3.1 F1斷裂

于研究區(qū)北東角有露頭、向南西延伸至研究區(qū)5號拐點(diǎn)附近，出露長1 175 m，寬1.90～16.6 m (圖4)，傾向310°～346°，傾角70°～81°，該斷裂上盤見上升泉出露，泉流量4.75 m3/d。

1.地層代號；2.巖漿巖代號；3.硅化構(gòu)造破碎帶產(chǎn)狀及編號；4.斷層及產(chǎn)狀；5.推測斷層；6.物探解譯斷層產(chǎn)狀及編號(可控源音頻大地電磁測深法)；7.地質(zhì)界線；8.不整合接觸界線；9.地層產(chǎn)狀；10.地?zé)徙@孔及編號；11.溫泉；12.下降泉/上升泉；13.物探剖面線及編號(可控源音頻大地電磁測深)；14.物探剖面線(視電阻率聯(lián)合剖面測量)；15.研究區(qū)范圍及編號圖3 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及勘查平面布置圖

圖4 F1斷裂露頭照片

3.2 F2斷裂

從研究區(qū)北東角延伸至9號拐點(diǎn)南東側(cè)，出露長300 m，往南西向延伸至礦區(qū)外圍，出露寬0.8～8.0 m，傾向83°～135°，傾角47°～89°。

3.3 F3斷裂

出露長920 m，中途被第四系覆蓋，往南西向延伸至研究區(qū)外圍，出露寬0.32～5.0 m，傾向300°～315°，傾角70°～89°。與F2斷裂呈小角度相交。

3.4 F4斷裂

由ZK1孔控制。出露寬2.10～5.00 m，屬張性斷裂，傾向320°，傾角72°～76°。為研究區(qū)主要的導(dǎo)水控?zé)針?gòu)造。

物探(可控源音頻大地電磁測深)推斷F4斷裂走向北東向，傾向北西，傾角大于70°，F(xiàn)4斷裂附近有硅化體存在。

3.5 F4-1斷裂

見于ZK1孔439.49～447.98 m，斷裂帶內(nèi)充填螢石礦脈，采取了6個化學(xué)樣品，總樣長6.68 m，總視厚度8.49 m，CaF2最低品位14.43%，最高品位41.65%，平均品位21.21%，地表由于覆蓋未發(fā)現(xiàn)該斷裂出露。

3.6 F5斷裂

由ZK2、ZK3孔控制。地表出露寬1.00～2.00 m，傾向298°～304°，傾角61°～70°，見于ZK2孔162.17～164.57 m、ZK3孔611.58～613.45 m，巖性為弱糜棱巖化-糜棱巖化似斑狀黑云母花崗巖(鏡鑒)，屬壓扭性斷裂，巖芯裂隙面見綠泥石及白色熱水沉淀物分布，為研究區(qū)主要的導(dǎo)水控?zé)針?gòu)造。

物探(視電阻率聯(lián)合剖面測量)推斷F5斷裂傾向北西，與地表推斷F5走向基本一致。

4 控?zé)針?gòu)造及深層找礦潛力分析

4.1 鉆孔與斷裂構(gòu)造

ZK1孔控制F4斷裂，該孔于317.34～318.40 m揭露到充填在F4斷裂帶內(nèi)的螢石礦脈(圖5)，螢石呈綠色，塊狀構(gòu)造，采取了1個化學(xué)樣品，樣長1.00 m，視厚度1.23 m，CaF2品位40.62%；螢石礦脈內(nèi)發(fā)育張性裂隙及晶洞，裂隙寬2 cm，中軸角5°～10°，晶洞內(nèi)充填螢石及石英晶簇(圖6)，晶洞大小一般0.5 cm×1.0 cm。此處孔口涌水量由432.09 m3/d增至968.46 m3/d，涌水量增加一倍之多，孔口涌水溫度由29.4 ℃增至33.2 ℃，孔底溫度36.2 ℃,溫度升高3.8 ℃(表1)，由此可知F4斷裂為研究區(qū)主要的控?zé)釋?dǎo)水構(gòu)造。

圖5 F4斷裂帶內(nèi)充填的螢石礦脈照片(據(jù)ZK1孔孔深317.34～318.40 m)

圖6 螢石礦脈內(nèi)張性裂隙及晶洞照片(據(jù)ZK1孔孔深317.34～318.40 m)

ZK2、ZK3控制F5斷裂，兩孔分別于162.17～164.57 m、611.58～613.45 m揭露到F5斷裂，巖芯都較破碎，孔內(nèi)漏水較嚴(yán)重，且孔底溫度有升高的表現(xiàn)，也表明F5斷裂為研究區(qū)主要控?zé)釋?dǎo)水構(gòu)造。

根據(jù)勘查所得相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算，ZK1孔地?zé)嵩鰷芈蕿?.20 ℃/100 m ，ZK2孔地?zé)嵩鰷芈蕿?.43 ℃/100 m，ZK3孔地?zé)嵩鰷芈蕿?.17 ℃/100 m。

F4斷裂控制的熱儲厚5.03 m，呈帶狀展布，巖性為螢石礦化碎裂似斑狀黑云母花崗巖，巖芯破碎，裂隙及溶蝕孔洞發(fā)育，ZK1孔揭露到F4斷裂時涌水量明顯增加，涌水水溫明顯升高，說明F4斷裂富水性強(qiáng)，為主要熱儲層；F5斷裂控制的熱儲層厚17.83～30.27 m，呈帶狀展布，巖性為似斑狀黑云母花崗巖、弱糜棱巖化-糜棱巖化似斑狀黑云母花崗巖，裂隙局部發(fā)育，ZK2、ZK3孔揭露到F5斷裂時孔內(nèi)漏水明顯，且孔底溫度有上升表現(xiàn)，說明F5斷裂富水性較強(qiáng)，為主要熱儲層。

綜上，地?zé)崽餆醿Υ瓜蛏现饕蹻4、F5斷裂控制，為典型的帶狀熱儲。地下水儲水空間主要為發(fā)育的裂隙帶及溶蝕孔洞，以F4、F5斷裂及發(fā)育的裂隙帶為運(yùn)移通道。

4.2 深層找礦潛力分析

4.2.1 地溫場垂向特征

根據(jù)各孔孔底測溫?cái)?shù)據(jù)，繪制各孔孔底測溫曲線圖(圖7)。

圖7 各鉆孔孔內(nèi)溫度垂向變化圖

由圖7可知，ZK1孔在揭露到F4斷裂(317.34～318.40 m)時裂隙及溶蝕孔洞發(fā)育，孔內(nèi)溫度增加了1.2 ℃，孔口涌水量由432.09 m3/d增至968.46 m3/d，涌水溫度由29.4 ℃增至33.2 ℃，涌水溫度升高了3.8 ℃。穿過含水段后孔內(nèi)溫度平緩上升。

ZK2孔揭露到F5斷裂或者連通斷裂的裂隙密集帶時，孔內(nèi)溫度升高了0.7 ℃～1.2 ℃，穿過含水段后孔內(nèi)溫度平緩上升。

ZK3孔揭露到F5斷裂或者連通斷裂的裂隙密集帶時，孔內(nèi)溫度升高了0.8 ℃～1.4 ℃，穿過含水段后孔內(nèi)溫度平緩上升。

4.2.2 熱儲溫度

研究區(qū)地?zé)崴疄榈蜏氐責(zé)豳Y源溫水-溫?zé)崴?，不存在蒸汽損失，故采用無蒸汽損失的石英溫標(biāo)法估算地?zé)崴疅醿囟?，?jì)算方法如下：

(1) ZK1孔熱儲溫度

式中,t為熱儲溫度(℃)；C1為熱水中SiO2含量(取41.44～61.02 mg/l)。

經(jīng)此公式計(jì)算，ZK1孔熱儲溫度t為93.52 ℃～111.85 ℃。

(2) ZK2、ZK3孔熱儲溫度

式中,C1為熱水中SiO2含量(取68.21～76.73 mg/l)。

經(jīng)此公式計(jì)算，ZK2、ZK3孔熱儲溫度t為116.43 ℃～122.32 ℃。

4.2.3 熱儲埋藏深度估算

(1) ZK1孔熱儲埋藏深度

采用下列公式計(jì)算：

式中，d為熱儲埋藏最大深度，單位m；t為熱儲溫度，單位℃，取93.52 ℃～111.85 ℃；t0為當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁兀瑔挝弧?，?8.3 ℃；△t/△h為地溫增溫率，單位℃/m，取0.032 ℃/m；h為常溫層埋藏深度，單位m，取20 m。

經(jīng)計(jì)算，ZK1孔熱儲最大埋深為2 370～2 943 m。

(2) ZK2、ZK3孔熱儲埋藏深度

ZK2、ZK3孔熱儲埋藏深度計(jì)算公式同ZK1孔，經(jīng)計(jì)算，ZK2、ZK3孔熱儲最大埋深為1 827～2 514 m。

綜上，研究區(qū)已施工3個鉆孔內(nèi)水溫度隨鉆進(jìn)深度的增加均平緩上升；由于勘查條件限制，目前施工的3個鉆孔鉆進(jìn)最大深度800.10 m，與估算的熱儲埋藏深度相比還有很大的勘查空間。為此，推斷研究區(qū)具有可觀的深層開發(fā)潛力。

5 結(jié)論及建議

根據(jù)勘查結(jié)果及分析，江西省寧都縣羅陂地?zé)岬目責(zé)針?gòu)造為F4、F5斷裂，該地?zé)崽锞哂锌捎^的深層開發(fā)潛力。由于勘查資金有限，工作量主要布置在地?zé)崴欣患囟危瑢φ麄€地?zé)崽锏倪吔缈刂粕胁蛔?，有待今后工作中加?qiáng)研究。建議在研究區(qū)熱儲向下延伸的部位，增加鉆孔的勘探深度，尋找溫度更高的地?zé)崴l(fā)掘更大的開發(fā)潛力。