广东隆起山地型地热系统特征及成因.pdf
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1、2023年第42 卷第4期442 450 页云南地质CN53-1041/PISSN1004-1885广东隆起山地型地热系统特征及成因吴广翩(广东省地质局第四地质大队(广东省湛江地质灾害应急抢险技术中心)广东湛江52 40 0 0)摘要:广东境内断裂构造发育,岩浆、地震、新构造活动剧烈,特别是深大断裂反复活动、岩浆多期次侵入的背景,为广东中低温地热资源形成与赋存、温泉出露创造了有利的地质环境。本文对广东地热资源分布现状、热储特征及地质条件等分析,以广东隆起山地型热储区为研究对象,划分为岩溶型层状热储区和裂隙型带状热储区两类,通过重要区域及盆地热储区地质特征及水文化学特征研究,分析了广东热储系统成
2、因机制,对地热资源具有重要意义。关键词:地热系统;地质水文特征;成因机制;隆起山地型;广东中图分类号:P314.1我国地热资源极为丰富,地热资源主要集中于构造活动带和大型盆地,主要类型包括沉积盆地型和隆起山地型-2。其中,广东省是我国地热资源最丰富、出露温泉最多的省份之一,温泉数量仅次于西藏、云南,位居全国第三位5-6。广东浅部的地热资源大多属于水热型,但绝大部分受断裂构造控制,呈带状分布的隆起山地型地热资源3-4。广东隆起山地型地热资源分布广泛,粤北山地、粤西山地台地、粤东山地丘陵、粤中及南部地区均有地热显示,遍布全省2 1个地级行政区,共有地热田315处。前人对广东地热资源进行了较多的研究
3、1-3。然而,系统的隆起山地型地热资源水文特征及成因却极少报导。本文以广东省隆起山地型热储区为研究对象,划分为岩溶型层状热储区和裂隙型带状热储区两类,依次对区内重要热储区地质特征及水文化学特征研究,探讨区内热储系统成因机制,对区内地热资源具有重要意义。1区域地热资源分布及特征广东地处欧亚板块东南边缘,长期受到印度洋板块、太平洋板块和菲律宾海板块的俯冲影响,中新生代以来,境内深大断裂带发育,伴随地壳上隆和多期次强烈的岩浆活动,为地热资源赋存创造了十分有利的条件。从区域上分析统计,粤东和粤北地区地热资源分布最多,分别有地热田12 4处和8 6 处,占隆起山地型地热田总数的39.37%和2 7.30
4、%;其次为粤西南一带有地热田7 0 处,占隆起山地型地热田总数22.22%;粤中地区地热田分布较少,有地热田35处,占隆起山地型地热田总数11.11%(图1、表1);按地级行政区划统计,韶关市隆起山地型地热田分布最多,达7 0 处,占隆起山地型地热田总数的22.22%;其次为河源市和梅州市,分别有隆起山地型地热田37 处和31处,占隆起山地型地热田总数11.75%和9.8 4%;湛江市隆起山地型地热田最少,仅2 处,占隆起山地型地热田总数0.6 4%;从地热田分布密度方面研究地热资源地理分布特征,隆起山地型地热田分布密度(单位:处/10 km)最大的是珠海市,达5.8 3;其次是韶关市和中山市
5、分别为3.7 8 和3.53;其余超过平均密度(2.0)的有肇庆市、阳江市、惠州市、揭阳市、河源市、梅州市、汕尾市、深圳市8 个地级市;地热田密度低于1.0 为东莞市、云浮市和湛江市,仅分别为0.8 3、0.6 9 和0.56。文献标识码:A文章编号:10 0 4-18 8 5(2 0 2 3)4-442-9收稿日期:2 0 2 3-6-8 作者简介:吴广翩(19 8 6),男,广东阳春市人,工程师,从事水工环地质调查及地质灾害勘查工作。第4期吴广翩,广东隆起山地型地热系统特征及成因湖南省市443江西省福建省山广西壮族自冶区商名地花州电白子.R清远市H增城区二水区广州市讲山市a区东市宝安区新区
6、市梅州市阿市州市:一、山地对流型地热田1.中温地热资源地热田90150地热田2.低温地热资源地热田6090地热田4060地热田2540地热田盆地传导型地热田孔腺型层状地热田(2568C)4080湘州市雄头市图例120m图1广东省地热田现状分布图Fig 1.Current Distribution Map of Geothermal Fields in Guangdong Province表1隆起山地型地热田行政区属统计表Tab 1.Statistics on The Administrative Jurisdiction of Uplift Type Geothermal Fields地级市分
7、布区域地热田日(处)占总数比例(%)广州市粤中深圳市粤中佛山市粤中东莞市粤中肇庆市粤中清远市粤中、粤北韶关市粤北梅州市粤东潮州市粤东河源市粤东汕头市粤东汕尾市粤东揭阳市粤东惠州市粤东珠海市粤西南中山市粤西南江门市粤西南阳江市粤西南云浮市粤西南湛江市粤西南茂名市粤西南合计地热田密度(处/10 km)82.5441.2741.9020.3251.59278.577022.22319.8461.593711.7530.95113.49134.13247.6272.2261.90123.81226.9841.2720.63175.40315100地热流体温度()1.1231.565.02.2230.0
8、 68.01.0428.8 49.50.8330,682.9432.0 72.01.4332.0 75.03.7828.0 85.52.3325.0 94.11.8636.0 102.02.3629.5 90.51.5031.0 69.62.2937.7 71.52.4530.0 91.02.6430.0 118.25.8328.5 70.03.5328.5101.01.3048.2 88.02.8635.7 110.20.6940.2 65.00.5631.5、59.81.7336.0 79.02.0(平均)25.0118.2444云南地质42卷2阝隆起山地型热储区地质水文特征2.1岩溶型层
9、状热储区(1)粤西南阳春盆地:该热储区南起阳春市区,北至云浮市云安县石城镇,再向南西转至罗定县罗镜镇,呈不规则的半圆环状,面积约12 6 3.6 8 km。该盆地基底由石炭系、泥盆系、三叠系层状碳酸盐岩、碳酸盐岩加碎屑岩、碎屑岩组成,岩溶发育,喀斯特地貌特征明显。盆地周缘主要为碎屑岩组成的低山丘陵及志留纪-奥陶纪侵人岩组成的丘陵。此外,阳春市区南侧亦见小面积侏罗纪侵人岩出露。该区构造受北东向吴川-四会深断裂控制,阳春-春湾段盆地沿此深断裂东支发育明显,并在盆地内发育有漠阳江中游河段。区内有地热田4处,其中3处沿吴川-四会深断裂带东支断裂排列,另一处位于岩溶盆地与志留纪-奥陶纪侵入岩接触带上。地
10、热流体赋存于碳酸盐岩及夹碎屑岩溶洞裂隙中,温度35.451.1,温泉流量(井自流量)2.2 2 L/s15.37L/s。水化学类型主要HCO3-Ca、H CO 3-Na 及HCO,SO4-Na型。估算区内地热田最大地热流体循环深度为58 4.0 3m。地热田地热流体(地下水)主要来自四方面,一是岩溶水直接接受深部热水补给,二是大气降雨入渗对岩溶水含水层补给,三是盆地边缘基岩裂隙水侧向补给,四是江河湖泊及水库水塘等地表水下渗补给。地热流体在岩溶型层状热储中主要沿由溶洞、裂隙形成的岩溶通道径流,循环途径和时间相对较短。因岩溶发育也是受断裂控制和影响,故岩溶通道一般沿主控断裂带呈北东向条带状延伸,本
11、区地热系统水流场以北东-南西二个维面为主,辅之以次一级断裂构造作用形成的溶洞裂隙通道径流场。(2)粤中广花盆地:该热储区地处珠江三角洲北缘,东连白云区白云山、帽峰山,西邻佛山市,北靠从化市,南接珠江河北岸,面积约10 11.52 km。地势大致北高南低,地貌类型有丘陵、台地和平原等,以平原为主。地貌受岩性、构造控制较为明显。中、新生代地层分布区多为低丘壑平原,石炭系碳酸盐岩分布在平坦地带,形成覆盖型岩溶盆地。盆地北侧及东侧奥陶纪、二叠纪至白垩纪侵人岩广泛分布。北东向广州-从化断裂带与东西向断裂交错于广花盆地中心位置,北西向断裂带自北东向南西斜贯而过,构成盆地的断裂构造格局。区内发育地热田仅1处
12、,位于盆地西南部边缘恩平-新丰深断裂带上。地热流体(地下水)储存和运移在溶洞裂隙中,温度39.5,单井出水量314m/d。水化学类型SO4HCO3-CaNa型。估算区内地热田最大地热流体循环深度2 358.7 6 m,最大热储温度7 0.0。地下水主要接受大气降水补给。此外,区内河流、水库、渠道及农田回灌也是地下水的重要补给来源。花都区北部和盆地东侧帽峰山基岩出露区断裂发育,地表浅部岩石破碎,节理裂隙发育,利于大气降水垂直人渗补给。盆地隐伏岩溶发育区承压水补给来源较为复杂,而且承压水在通常情况下往往成为上覆第四系含水层补给来源。河网地带,沿河两侧、河床多为砂、砾石堆积,在丰水期和涨潮期,河水位
13、高于地下水位时,地下水接受河水补给。(3)粤北连州-英德地区:该热储区分布于连州-阳山-英德-翁源一线,自西向东呈条带状展布,面积约6 8 9 0.8 8 km。该区由石炭系和泥盆系碳酸盐岩夹碎屑岩构成,裸露岩溶与隐伏岩溶相间发育,岩溶地貌特征明显。贯穿本区的深大断裂带均为北东向展布,郴县-怀集大断裂带分布于该区西部连州和阳山之间,吴川-四会深断裂则贯穿英德市。该区第四系广布,北侧和南西侧出露大面积侵人岩。区内有地热田8 处,总体表现沿断裂带呈北东向分布。地热流体温度36.0 59.0,温泉流量(井自流量)0.51L/s5.00L/s,单井出水量2 0.0 0 m/d833.33m/d。东西向
14、跨度较大,水化学类型种类较多,西北部连州市主要为HCO,-NaCa型水、西部阳山县主要为HCO;-Ca型水、中部英德市主要为SO4-Ca型水、东部翁源县主要为HCO3-Na型水。赋存于碳酸盐岩溶洞裂隙及断裂破碎带中。估算区内地热田最大地热流体循环深度在2 2 18.31m5085.07m之间,最大热储温度8 2.14 12 4.9 6。地热流体(地下水)主要接受大气降水补给,次为地表河流水库下渗、周边侧向径流及区外水源通过岩溶通道径流等补给。该区西部连州市、阳山县地区受郴县-怀集大断裂带影响,岩石破碎,岩溶裂隙发育程度较高,为大气降雨直接人渗补给提供了有利条件。在地势较低的冲洪积平原区,大气降
15、水通过第四系覆盖层间接人渗补给岩溶水。在丰水期,连江、北江、渝江河流蓄水,也会大量渗漏补给地下水。另外,岩溶层状热储下部还存在受断裂作用上涌的深部地热流体,其循环深部大、时间长,与岩溶地下水发生混合,成为热量及水源的补给源之一。(4)粤北乳源-曲江地区:该热储区位于韶关市乐昌、仁化、曲江及乳源等地,面积约第4期3014.08km。主要为盆地地貌,群山围绕。北西有瑶山,北东方向有大庾岭,南西有大东山,南东有滑石山,整个盆地自北向南倾斜。热储岩层为石炭系和泥盆系碳酸盐岩和碎屑岩。吴川-四会深断裂呈北东向自盆地南东部穿过,贵东大断裂带与吴川-四会深断裂在曲江区交汇。第四系覆盖,北侧和南侧有大面积侵人
16、岩分布。区内地热田有12 处,断裂带附近分布最为密集,地热流体出露于局部低洼处。地热流体温度33.5 7 8.0,温泉流量(井自流量)0.9 0 L/s22.00L/s,单井出水量10.0 0 m/d1250.00m/d。水化学类型HCO,-Na Ca和SO4-Ca型。地热流体(地下水)储存和运移在断裂破碎带和岩石孔隙中。估算区内地热田最大地热流体循环深度在2 7 42.39 m5365.66m之间,最大热储温度52.02 132.7 4。地热流体(地下水)主要接受大气降水补给。西部瑶山一带基岩裸露,岩溶裂隙发育,大气降雨直接人渗补给。地势较低的韶关市及其周边地区,大气降水通过第四系覆盖层间接
17、人渗补给岩溶水。在丰水期,武江河流蓄水大量渗漏补给地下水。深部地热流体深部裂隙向上运移,补给该区热储。2.2裂隙型带状热储区(1)粤西南热储区:热储区位于江门、中山、珠海、阳江、茂名、湛江等地,面积约31934.72km。该区深大断裂发育,从西至东分别有北东向信宜-廉江大断裂、吴川-四会深断裂、恩平-新丰深断裂、河源深断裂、紫金-博罗大断裂、莲花山深断裂以及北西向三洲-西樵山大断裂和东西向高要-惠来大断裂等深大断裂贯通本区。出露岩体以侏罗纪侵入岩分布最广,次为白垩纪和志留纪-奥陶纪侵人岩及元古代侵入岩。区内地热田6 5处,主要沿断裂带和岩体中排列,地热流体出露于局部低洼处。温度2 7.0 11
18、0.2,温泉流量(井自流量)0.0 7 L/s37.00L/s,单井出水量2.50 m/d1300.00m/d。以HCO;-Na型为主,Cl-Na和Cl-NaCa型水主要分布在沿海电白-阳西-阳东-台山-中山-广州一线,阳春市北部及茂名市区分布有小面积HCO,SO4-Na型水。地热流体(地下水)储存和运移在断裂破碎带和岩石孔隙之中。估算区内地热田最大地热流体循环深度158 3.9 8 m4532.28m之间,最大热储温度52.58 16 6.7 7。地热流体(地下水)以大气降雨人渗补给为主,次为浅层地下水及地表水下渗补给,部分近海地热田还接受海水补给,补径排条件具深远循环特征,地热系统水流场以
19、主要控制断裂为主导,具二维特征。实际上,多数地热田形成于断裂构造发育地段,不同级次断裂带纵横交错,地热系统水流场有多维结构,只不过大部分地热流体补径排受主导断裂控制为主,水流场二维特征尤为明显而已。(2)粤中热储区:热储区位于怀集-封开、清远、从化、番禺等地,低山丘陵及山地平原地貌,面积约2 17 2 9.48 km。怀集、清远一带主要是低山丘陵区、清远-从化-番禺一带为台地平原区,主要由浅变质岩、侵人岩、碎屑岩组成,侏罗纪、白垩纪、寒武纪侵人岩均有出露,以侏罗纪侵人岩分布最广,白垩纪侵人岩一般侵入于侏罗纪岩体之中或边缘。岩体分布和地热显示受北东向吴川-四会深断裂、恩平-新丰深断裂、郴县-怀集
20、大断裂以及东西向佛冈-丰良深断裂控制。另外,深大断裂带及次级断裂带同样是水热型地热田形成的主要先决条件,控制着热储的发育埋藏和地热流体的补径排条件。区内地热田48 处,主要分布在侏罗纪岩体之中或其边缘,且沿深大断裂带。地热流体温度2 7.57 8.0,温泉流量(井自流量)0.0 8 L/s8.86L/s,单井出水量16.6 7 m/d1750.00m/d。水化学类型HCO,-Na型为主,另外在清远市清新县还有HCO;-NaCa型和SO4-Ca型地热流体。地热流体(地下水)储存和运移在断裂破碎带岩石空隙之中,推测沿断裂带不同深度发育着若干热储层。估算区内地热田地热流体最大循环深度12 2 3.9
21、 4m6123.84m之间,最大热储温度44.3 146.36。地热流体(地下水)补给主要源自两方面,一是大气降雨通过断裂带地表裂隙人渗补给;二是浅层地下水补给,又分浅层地下水下渗深径流补给和地热流体上升过程中浅部补给两种方式。补给径流主要为断裂破碎带,由水头高值区向低值区径流排泄,且多经深远循环后排泄;受断裂控制,水流场表现为二维特征(断裂带水平和垂直方向)。(3)粤北热储区:热储区分布于韶关始兴-翁源-曲江-连州一带,属中低山地貌,环绕于岩溶盆地边缘,面积约1352 5.44km。出露岩石主要为侵人岩,极少量碎屑岩,侵入岩体面积大,其中侏罗纪侵人岩占绝大部分,少量白垩纪侵入岩一般侵人于侏罗
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