陜西省眉縣湯峪地熱田地質(zhì)特征

  地熱田地層和巖性劃分。

 

  地熱田內地層主要為第四系、中元古代寬坪巖群謝灣巖組和太白山片麻狀花崗巖巖體，分布如圖1所示。地熱田內，以F1斷層為邊界，其北主要為第四系出露，南邊為基巖區。第四系全新統覆蓋于山前湯峪河河床及一、二級河谷階地上。一級河谷階地呈帶狀分布于湯峪河兩側，由南向北逐漸拓寬，主要為沙、砂礫、少量卵石及亞砂土等。其兩側為湯峪河二級階地，呈帶狀分布，地表為更新統馬蘭組黃土，呈淡黃色其中夾有淺棕色古土壤層，后緣與秦嶺山前沖洪積扇相接。沖洪積扇呈扇形分布在河谷兩側，扇面向北傾斜，主要為砂礫石、砂土及亞砂土，磨圓差，分選性不好，上部也被更新統黃土覆蓋。F1斷層以南為秦嶺山地，大面積基巖出露，按巖性變化劃分為四個(gè)帶（圖1），從南到北巖性依次為：（1）中元古代寬坪群謝灣巖組變質(zhì)帶：主要巖性以中細粒斜長(cháng)角閃片麻巖為主，夾少量含黑云母斜長(cháng)石英巖、白云母綠泥石鈉長(cháng)石英片巖。（2）韌性剪切帶，巖性為糜棱巖化花崗巖；（3）侵入的片麻狀花崗巖體也就是前文所說(shuō)的太白山巖體，受桃川脆韌性斷裂帶控制，在研究區內呈東西向巖墻狀產(chǎn)出，在湯峪河以東地下三百米處發(fā)生尖滅，是一個(gè)由西向東逐漸變薄的巖體，與北部的寬坪群呈侵入接觸關(guān)系。（4）中元古代寬坪群謝灣巖組混合巖化片麻巖，分布于湯峪河口兩側，東到鳳山東麓，西至東滑峪溝，基本以中細粒黑云母斜長(cháng)角閃片麻巖為主，后期受混合巖化作用，使得片麻巖中的片理和斷裂裂隙變得封閉，大大降低了其透水和儲水功能，最終成為研究區內的阻水層。根據巖性的變化對比，我們將研究區內的韌性剪切帶和混合巖化片麻巖定為阻水巖帶。

 

  地熱田構造。

 

  本次工作中我們采用了α卡法以及激電測深法對地熱田內的構造進(jìn)行查找和追蹤。其中α卡法儀器是FFA-2快速α數字閃爍輻射儀，激電測深設備為重慶奔騰地質(zhì)儀器廠(chǎng)生產(chǎn)的WDJD-3多功能數字直流電激電儀。α卡法由東向西共布6條測線(xiàn)，每條測線(xiàn)從南段開(kāi)始至北段結束，測線(xiàn)長(cháng)度總計3440m。每條測線(xiàn)上30 m布設一個(gè)測點(diǎn)，共計布設了117個(gè)點(diǎn)。激電測深法共布線(xiàn)4條，由于受地形控制，測線(xiàn)長(cháng)短不一，最長(cháng)可達1120 m，最短560 m。測線(xiàn)長(cháng)度共計2880 m，布設148個(gè)點(diǎn)。根據物探資料和前人的工作結果，我們發(fā)現地熱田內主要發(fā)育著(zhù)近東西向的F1、F2、F6、F7號斷層，和近南北向的F3、F4、F5號兩組斷層，呈典型的“十字架”型構造格局（圖1）。

 

  從圖中可見(jiàn)，F1斷層位于秦嶺山前，根據激電測深法測得的結果推知該斷層破碎帶寬38 ～ 50 m，斷層面北傾，傾角75 ～ 80 °。斷層上盤(pán)被第四系覆蓋，下盤(pán)為混合巖化角閃片麻巖，具有一側阻水，一側導水。

 

  1.第四系全新統；2.第四系上更新統；3.斜長(cháng)角閃片麻巖；4.混合巖化片麻巖；5.糜棱巖化花崗巖；6.片麻狀花崗巖；7.斷層；8.地熱井井號（溫度和深度）；9.溫泉28 地 質(zhì) 調 查 與 研 究第37卷的特性。F2斷層為低角度逆掩斷層，其下盤(pán)為片麻狀二長(cháng)花崗巖，巖石中次生裂隙發(fā)育，但多被石英脈充填，上盤(pán)局部地段出現構造角礫巖，推斷為多期活動(dòng)所產(chǎn)生。F6斷層，位于韌性剪切帶北側，激電解譯寬度為30 m。南為阻水帶，北為透水帶的邊界斷裂，是低角度壓扭性斷層。

 

  根據區域資料分析，我們認為F1斷層即為組成秦嶺北麓斷裂帶中的一支，其南部F2、F6、F7斷層皆為北秦嶺山前斷裂帶的次生斷裂。F5、F4、F3三條斷層，地表、地貌證據不足，均為物、化探異常所證實(shí)。

 

  其中F5、F4呈北西向，與區域上槐芽鎮斷裂平行，且均有汞、鉍化探異常分布，可能為與之同期的構造運動(dòng)產(chǎn)物。

 

  地熱田圈定。

 

  我們采用淺層測溫方法對該區地熱田范圍進(jìn)行圈定。同時(shí)結合當地地質(zhì)情況及早期開(kāi)采的熱水井地理位置，確定了地溫場(chǎng)范圍（圖2）。我們將等溫線(xiàn)為10 ℃，地溫梯度為10 ℃/hm作為地熱田的異常下限。從圖2上可發(fā)現，地熱場(chǎng)呈近橢圓形，東西向為長(cháng)軸，與F2斷層近似平行。南北向為短軸，與F4斷層平行。F2和F3斷層相交處，是地熱田內溫度異常值最高地方。

 

  根據王澤龍等人的研究觀(guān)點(diǎn)，地質(zhì)構造對地溫場(chǎng)的分布存在影響，地熱異常區的延伸方向與斷裂線(xiàn)相平行，熱異常中心靠近主干斷裂，特別是有主干斷裂相伴生的斷裂時(shí),其相匯部位更會(huì )成為熱能儲存運移的空間及通道,成為地熱異常的核心部位。從圖2上可看到F2斷層控制的2#、6#井井水溫度最高分別為70 ℃和73 ℃。 F6斷層控制的5#井井水溫度次之64 ℃，而F1斷層控制的1、3、4、7#井溫度最低，分別為57 ℃、49 ℃、41 ℃、58 ℃，其中7#、3#井在2008年汶川地震中受到影響，現在出水量和水溫大大降低，現已報廢，不再使用。據此推斷，地熱田內東西向F2、F6斷層為主要的導熱通道，當和南北向F3、F4斷層相匯時(shí)，其附近的熱水井的水溫和水量大大升高。由此說(shuō)明其具有很好的導熱導水性，導通了深部熱源，使地下熱水在斷裂附近富集。湯峪地熱田內的構造對地熱田的溫度和水量有明顯控制作用。

 

  同時(shí)我們還注意到，高溫井都出現在巖性較為致密的片麻巖和花崗巖中，而低溫井卻在第四系上。根據資料，我們知道除3#井之外，其他井的取水層段巖性均為寬坪群片麻巖。因此筆者推斷地熱田內熱水井井溫度高低不僅受構造作用影響，地表巖性對其影響也不可忽視。F1斷層控制的1#、3#、4#熱水井，分布在秦嶺山前沖洪積扇上，地表為松散的沖洪積物覆蓋，具有分選性差，磨圓度低等特點(diǎn)?？障堵?、透水性也遠遠高于其南邊的變質(zhì)巖和巖漿巖。

 

  1.第四系全新統；2.第四系上更新統；3.斜長(cháng)角閃片麻巖；4.混合巖化片麻巖；5.糜棱巖化花崗巖；6.片麻狀花崗巖；7.斷層；8.地熱田范圍；9.熱水井及井口溫度；10.等溫線(xiàn)（℃／100m）第1期 張鵬:眉縣湯峪地熱田地質(zhì)特征與成因分析29這不免會(huì )出現發(fā)源于南邊秦嶺山內湯峪河中的冷水下滲的情況。下滲的冷水與地下熱水混合，使得整體水溫下降。而且F1斷層南面分布了混合巖化片麻巖，是研究區內的阻水層，不利于F2斷層中的熱水在水平方向上向F1斷層的運移和熱量的傳導。因此致使1、3、4井水溫明顯低于其他井。

 

  熱儲層及其溫度估算。

 

  湯峪地熱田屬于斷裂裂隙型地熱田，熱儲層為斷層破碎帶和裂隙發(fā)育帶, 呈帶狀分布。熱儲層地層巖性為片麻狀花崗巖和中元古代寬坪巖群謝灣組片（麻）巖等。其內部裂隙發(fā)育，富水及導水性能較好，當遠離這些斷裂裂隙帶時(shí)，則富水隔水性較差。

 

  為估算地熱田熱儲層溫度，我們分別對研究區的5口熱水井的井水進(jìn)行了采樣和水質(zhì)分析，并將相關(guān)離子列于表1。根據地熱田地形特征和水化學(xué)特征，選用Na-K-Ca地熱溫標法對5口井熱儲進(jìn)行估算。

 

  溫標公式如下：

 

  t=1647lg(Na/K)+β[lg( Ca/Na)+2.06]+2.47-273.15其中Na代表Na的質(zhì)量濃度,K代表K的質(zhì)量濃度，Ca代表 Ca 的質(zhì)量濃度，單位 mg/L。若 t＜100℃,且[lg( Ca/Na)+2.06] 為正，β取 4/3；若 t＞100℃或[lg( Ca/Na)+2.06] 為負，β取1/3。將參數帶入公式得出計算結果列于表2。我們發(fā)現計算得出的五個(gè)熱儲溫度基本一致。因此我們將五個(gè)熱儲溫度數值的平均數即152.93 ℃作為湯峪地熱田整體熱儲估算溫度。