龍門(mén)縣永漢地熱資源分布規律

永漢地熱田位于廣東省龍門(mén)縣永漢鎮，分為馬星和隔陂2個(gè)熱異常區，通過(guò)開(kāi)展地質(zhì)調查、地球物理勘探、地熱鉆探、降壓試驗和測溫等工作，基本查明了永漢地熱田的地熱地質(zhì)條件。計算出永漢地熱田地熱資源儲量為9 925 m3/d，平均水溫為57.8℃。本地熱田地熱水資源偏硅酸和氟濃度達到命名礦水濃度標準，可命名為硅水和氟水，具有醫療價(jià)值。提出本地熱田地熱資源開(kāi)發(fā)利用方向以溫泉理療、洗浴為主，設計生產(chǎn)建設規模為8 932 m3/d，服務(wù)年限暫定為10 a。并劃定出了本地熱田三級保護區范圍，為地熱資源的開(kāi)發(fā)利用與地質(zhì)環(huán)境保護提供了地質(zhì)依據。

龍門(mén)縣因其獨特的地質(zhì)條件，地熱資源豐富，有著(zhù)中國首個(gè)“中國溫泉之鄉”“世界森林溫泉保養地”的美譽(yù)，現有溫泉主要分布在永漢、龍田、藍田等鄉鎮。永漢地熱田位于龍門(mén)縣縣城235°方位約32 km的永漢鎮，分為馬星和隔陂2個(gè)熱異常區。

近年來(lái)，隨著(zhù)龍門(mén)縣經(jīng)濟的高速發(fā)展以及溫泉旅游業(yè)的快速崛起，永漢鎮因其緊鄰廣州有利的地理位置與交通條件，溫泉旅游人數和旅游收入呈直線(xiàn)上升，造成對永漢地熱資源的需求量也急劇增加。當前永漢鎮內已探明的地熱資源可采儲量約2 800 m3/d，遠不能滿(mǎn)足日常所需，同時(shí)部分民宿溫泉酒店存在私自鉆探抽采地熱資源的行為，造成地熱資源的無(wú)序開(kāi)采和過(guò)度浪費使用，進(jìn)而引發(fā)一系列的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，甚至造成地熱資源的枯竭。

為此，當地政府提出要加大地質(zhì)勘探力度，進(jìn)一步探明提高永漢地熱田的地熱資源儲量和開(kāi)采量，通過(guò)由政府部門(mén)“統一管理、集中供水”方式進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)利用，實(shí)現地熱資源的可持續開(kāi)發(fā)利用及地質(zhì)環(huán)境保護。

地熱田地質(zhì)條件

地層巖性及構造條件

地層條件

永漢地熱田內出露地層主要有第四系（Q）、石炭系測水組（C1c）、泥盆系上統帽子峰組（D3C1m）和泥盆系中統春灣組（D2-3ch），勘查區內第四系下部隱伏石炭系下統石磴子組（C1sh）灰巖以及泥盆系上統天子嶺組（D3t）灰巖（圖1）。各地層由老至新分述如下：

(1）泥盆系中統春灣組（D2-3ch）在永漢地熱田東部零星出露，巖性為土黃、灰白色的石英砂巖與粉砂質(zhì)板巖互層或呈夾層組成，厚度約664 m。

(2）泥盆系上統天子嶺組（D3t）在地表沒(méi)有出露，隱伏于永漢地熱田范圍內第四系地層之下，巖性組成為灰、青灰、灰黑色薄層或中厚層條帶狀泥晶灰巖，夾少量薄層鈣質(zhì)頁(yè)巖、細砂巖組成，厚度為50～130 m。

(3）泥盆系上統帽子峰組（D3C1m）分布于永漢地熱田范圍中部，呈北東—南西向長(cháng)條狀，巖性為上部細粒長(cháng)石石英砂巖或粉砂質(zhì)細砂巖，中下部細粒石英砂巖、粉砂質(zhì)泥巖互層或夾層，厚度大于530 m。

(4）石炭系下統測水組（C1c）分布于永漢地熱田范圍中北部，巖性主要為灰色頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖、黃色細砂巖，厚度為109～267 m。該地層以北東—南西走向呈長(cháng)條狀分布，走向總體為北東向，傾向北西，傾角為25°～35°。

(5）石炭系下統石磴子組（C1sh）全部為第四系所覆蓋，分布于永漢地熱田隔陂范圍，巖性組成為灰—灰黑色泥晶灰巖，生物泥晶灰巖，泥晶粉晶灰巖，溶洞和溶蝕裂隙較為發(fā)育，厚度>95 m。

(6）第四系（Q）分布較廣，以河谷平原沖洪積砂礫、砂、亞砂土、粉質(zhì)黏土為主，部分可見(jiàn)二元結構，厚度為9.38～38.3 m。

構造條件

根據物探資料及鉆探揭露情況，本地熱田內發(fā)現7條斷裂[勘查區西部，走向北東27°，地表未出露，根據物探資料推斷，傾向117°，傾角為63°～75°。探采結合井ZK5于388.38～394.35 m揭露細粒黑云母花崗巖，推測F1斷裂切割深度大于1 km，可能切割下部花崗巖體。探采結合井ZK5于63.90～70.85m揭露F1斷層，破碎帶中見(jiàn)構造角礫巖，但膠結較好，經(jīng)分層降壓試驗，F1斷裂導水性較差。

F2斷層位于隔陂勘查區中心部位，走向約30°，傾向北西。探采結合井ZK4于21.61～46.57 m揭露該斷層，斷裂帶內主要為構造角礫巖，角礫為砂巖，斷裂帶頂部見(jiàn)1.8 m厚鉛鋅礦石，斷裂帶內見(jiàn)黃鐵礦化。斷裂帶內可見(jiàn)2層溶洞，含裂隙溶洞水，是主要的導水、導熱斷裂構造。

F3斷層位于隔陂勘查區東部，地表未出露，根據物探資料推測，長(cháng)度大于2.1 km，走向北東，南西段有反傾現象，傾向120°，北東段傾向270°，傾角72°。

F4斷層位于馬星勘查區西部，走向北東，傾向約300°，傾角76°～81°。觀(guān)4孔于127.72～128.60 m、131.80～134.90 m、137.80～138.85 m、140.05～141.55 m揭露該斷裂，為一斷裂組，均被基性巖脈充填，巖脈外接觸帶見(jiàn)角礫巖，角礫成分為灰巖，礫徑0.5～3 cm，棱角狀。該斷裂淺部可能局部透水或含微弱地熱水，深部受方解石脈重新膠結后基本不含水。

F5斷層走向約35°，傾向約215°，傾角約75°，探采結合井ZK1(23.60～25.40 m）和觀(guān)1孔（31.58～47.30 m）揭露該斷層，斷裂帶內為碎裂巖，該段采取率低，斷裂帶內巖溶發(fā)育，為馬星勘查區導水、導熱斷裂構造。

F6斷層位于馬星勘查區東部，走向北東，傾向約125°，傾角73°～85°。ZK2井于106.95～114.72 m揭露該斷層，可見(jiàn)密集裂隙帶和溶洞，裂隙面可見(jiàn)鐵質(zhì)浸染、鈣質(zhì)條帶，局部綠泥石化、和黃鐵礦化，溶蝕發(fā)育明顯。

北西向斷裂

F7斷層位于馬星區北東部，走向北西，傾向40°，傾角65°。斷裂破碎帶寬3 m，破碎帶中圍巖產(chǎn)狀混亂，見(jiàn)構造角礫巖，呈棱角狀。F7斷層周邊未見(jiàn)地溫異常。

水文地質(zhì)條件

根據地下水分類(lèi)方法，結合本區地下水賦存條件及含水巖組特征，將區內地下水劃分為松散巖類(lèi)孔隙水、碎屑巖類(lèi)裂隙水和碳酸鹽巖類(lèi)裂隙溶洞水。

(1）松散巖類(lèi)孔隙水。含水層巖性以第四系含礫中粗砂、礫卵石、礫砂、粗砂、粉細砂、黏土質(zhì)砂等為主，地下水位埋深為0.20～6.10 m，單井涌水量約277.9 m3/d，水量中等。

(2）碎屑巖類(lèi)裂隙水。含水層由石炭系測水組，泥盆系帽子峰組、春灣組的石英砂巖、粉砂質(zhì)細砂巖、粉砂巖組成，地下水賦存于巖石的構造裂隙及風(fēng)化裂隙中，水位埋深隨地形及季節變化，處于5.77～17.2 m，枯季地下徑流模數一般為0.4～11.6 L/（s·km2），泉常見(jiàn)流量為0.009～0.736 L/s，最大下降泉群水量達31.22L/s，水量中等。

(3）覆蓋型及埋藏型碳酸鹽巖類(lèi)裂隙溶洞水。主要含水層組為泥盆系天子嶺組和石炭系石磴子組的灰巖、炭質(zhì)灰巖，隱伏于第四系之下，區內未出露地表，水位埋深為2.70～25.0 m，水量豐富區、中等區和貧乏區主要分布于中部隱伏巖溶谷地，單井涌水量為110～1 550 m3/d。

地熱地質(zhì)特征

熱儲巖性特征

地熱田熱儲巖性主要為灰巖，其質(zhì)硬性脆，在構造作用和地下水沖刷下，易形成溶蝕裂隙或溶洞。因此，在斷裂帶附近巖石裂隙、溶蝕溝槽及溶洞等較發(fā)育，為地熱水資源的運移及儲存提供了有利通道及空間，地熱流體分布極不均一，水量貧乏—豐富。

(1）隔陂勘查區。根據鉆孔揭露，隔陂區熱儲巖性主要為石炭系石磴子組（C1sh）灰巖，溶洞和溶蝕裂隙較為發(fā)育。巖石呈灰黑色，生物碎屑結構、泥晶結構，層狀構造。

(2）馬星勘查區。根據鉆孔揭露，馬星區熱儲巖性主要為泥盆系天子嶺組（D3t）灰巖，溶洞和溶蝕裂隙較為發(fā)育。巖石呈灰、灰黑、灰白色，泥晶結構，層狀構造、條帶狀構造。

熱源及熱流體通道

區域內斷裂構造發(fā)育，巖漿活動(dòng)強烈。根據鉆孔揭露，ZK5于388.38～394.35 m揭露到花崗巖脈，孔底溫度為64.6～64.7℃，馬星村北部山子下原施工地熱井于650 m揭露到花崗巖，南昆山慕思嘉華酒店地塊鉆孔于600～1 070 m也揭露花崗巖，觀(guān)4孔于128.60～129.50 m、135.90～138.85 m、140.05～141.55 m揭露基性巖脈，據此推測永漢地熱田深部存在大面積早白堊世侵入巖，基性巖則為幔源物質(zhì)的來(lái)源提供了直接證據。

因此，初步認為永漢地熱田的熱源主要來(lái)自于溝通深部熱源的活動(dòng)斷裂帶的熱對流，其次為巖漿活動(dòng)產(chǎn)生的巖漿余熱、巖體中所含的放射性元素蛻變所釋放的熱能以及侵入巖體對幔源熱的熱傳導。深、大斷裂帶為地下水深循環(huán)獲得熱量后往淺部運移，從而為熱對流提供了有利條件。

據野外地質(zhì)調查、物探推測和鉆探揭露，地熱田北東向斷裂構造較為發(fā)育，在構造和地下水作用下易形成連通性較好的裂隙溶洞發(fā)育帶，為深部地熱流體的循環(huán)和運移提供了良好的通道及空間，形成對流型地熱系統。在熱異常范圍內，當鉆孔穿過(guò)第四系，揭露到北東向斷裂帶后即可發(fā)現地熱水。

地熱流體流場(chǎng)特征

馬星、隔陂勘查區地處隱伏巖溶谷地，推測低山丘陵區是地熱流體的主要補給區。徑流和排泄途徑則受巖溶裂隙和構造裂隙空間展布所控制。

地熱流體的補給

地熱流體主要補給來(lái)源是大氣降水，其次是地表水體。地熱田東部地勢較高，地下水具高勢能，在較高的勢能作用下，由常溫裂隙水下滲補給斷裂帶構造裂隙水。

同時(shí)，近地表常溫水淺部潛流補給熱儲層。常溫水沿斷裂帶向深部徑流和循環(huán)，吸收地熱能加熱并溶解巖石中的多種礦物質(zhì)，形成了熱流體，儲存于深部構造裂隙中。熱流體增溫后，其密度比原來(lái)的常溫水減小，在熱動(dòng)力及水動(dòng)力共同作用下，向上運移至地勢較低的有利儲水部位，沿裂隙頂托上升至淺部越流補給到裂隙溶洞熱儲中。由ZK1和ZK4分層降壓試驗可知，F2和F5富水性豐富。

地熱流體的運移

大氣降水補給轉化成裂隙水并經(jīng)斷裂帶向深部循環(huán)形成地熱流體后，在熱動(dòng)力及水動(dòng)力共同作用下，地熱流體沿導水性能較好，具有有利儲水空間的斷裂帶由深部往淺部運移，地熱流體推算的形成深度為2 982～3 269 m，由于構造斷裂帶的復雜性，其運移路徑較為復雜。在淺部，地熱流體的運移方向大致從東側高地向隱伏巖溶集中向開(kāi)采區運移擴散。

14C同位素結果顯示，馬星勘查區ZK2井地熱水最年輕，ZK1和MK4井地熱水的年齡較老，大于10 ka.BP,ZK9井的年齡介于5～6 ka.BP。隔陂勘查區，除ZK4井地熱水年齡較老（介于14 288.76～15 807.3 a.BP），其余地熱水較為年輕，在幾百至幾千年不等。

地熱流體的排泄

本地熱田蓋層條件較差，地熱流體從深部上涌運移至淺部裂隙溶洞熱儲后，主要沿溶洞或溶蝕裂隙上升進(jìn)入第四系卵礫石層，以潛流的形式擴散。本地熱田地熱流體的主要排泄形式為地熱井開(kāi)采。

結論

(1）永漢地熱田熱儲巖性主要為灰巖，其質(zhì)硬性脆，地熱田范圍內北東向斷裂構造較為發(fā)育，在構造和地下水作用下易形成連通性較好的裂隙溶洞發(fā)育帶，為深部地熱流體的循環(huán)和運移提供了良好的通道及空間，形成對流型地熱系統?，F場(chǎng)鉆探顯示，在熱異常范圍內，當鉆孔穿過(guò)第四系地層，揭露到北東向斷裂帶后即可發(fā)現地熱水。

(2）在枯水期通過(guò)對永漢地熱田范圍內的11口評價(jià)井進(jìn)行群井降壓試驗和測溫，計算出永漢地熱田地熱資源儲量為9 925 m3/d，加權平均水溫為57.8℃；其中馬星勘查區資源儲量為5 024 m3/d，平均水溫為63.3℃；隔陂勘查區資源儲量為4 901 m3/d，平均水溫為52.2℃。

(3）通過(guò)采集地熱水樣進(jìn)行檢測化驗，本地熱田的地熱水資源偏硅酸和氟濃度達到命名礦水濃度標準，可命名為硅水和氟水，具有醫療價(jià)值，可直接開(kāi)發(fā)用于溫泉理療、洗浴等，利用后的廢水需集中處理達標后方可排放。結合本地熱田地熱資源的特性，設計生產(chǎn)建設規模為8 932 m3/d，服務(wù)年限暫定10 a，通過(guò)集中供熱水方式由供水管道向各用水點(diǎn)輸送地熱水；同時(shí)劃定出了本地熱田三級保護區范圍。