福建宁德飞鸾地热资源地质特征及成矿规律探讨_甘秋玲.pdf

福 建 地 质 Geology Fujian 48第 42 卷福 建 地 质 Geology Fujian资金项目：福建省地质矿产勘查开发局“福建省蕉城区飞鸾镇地热资源调查评价”。收稿日期：2022-06-07作者简介：甘秋玲（1989-），女，工程师，主要从事水文地质工作。福建宁德飞鸾地热资源地质特征及成矿规律探讨甘秋玲（福建省第四地质大队，宁德，352100）摘 要 宁德飞鸾地热资源处于断裂构造的有利组合位置，构成了较为良好的热储构造，为地热水的勘查与开发提供了较为良好的条件。通过对宁德飞鸾的储热构造地质特征、地热水形成条件的分析，认为区内北西向张扭性、北东向压扭性断裂控制了地热水的分布，总结了成矿规律并初步建立了地下热水的成矿模型。关键词 地热资源 地质特征 形成条件 成矿规律 福建宁德中图分类号：P314 文献标识码：A 文章编号：1001-3970(2023)01-0048-08Preliminary Exploration of Geological Characteristics and Metallogenic Regularity of Feiluan Geothermal Resources in Ningde City,Fujian ProvinceGan Qiuling(The Forth Geologic Party of Fujian Province，Ningde，352100)AbstractAbstract The Feiluan area in Ningde city is located in the favorable combination of fault structures,which constitutes a relatively good heat storage structure,which provides a relatively good condition for the exploration and development of geothermal water.Based on the analysis of the geological characteristics of the thermal storage structure and the formation conditions of geothermal water in Feiluan area of Ningde city,it is concluded that the distribution of geothermal water is controlled by the NW tensional and NE compressional faults,and the metallogenic model of the geothermal water is preliminarily established and the metallogenic law is summarized.KeywordsKeywords geothermal resources,geological characteristics,forming conditions,metallogenic regularity,Ningde city of Fujian province福建位于中国板块和太平洋板块交接带以西的大陆内侧，属于中国东南沿海地热带。全省温泉和地热资源属于裂隙型带状热储，基本都产于与燕山期花岗岩有关的断裂、裂隙系统中；省内地热勘查初步查明天然温泉 215 处，最高温度为 89 ,温泉分布密度居全国第 3 位1；其绝大部分分布在 48 第 1 期甘秋玲：福建宁德飞鸾地热资源地质特征及成矿规律探讨 49 第 1 期2640N 以南地区；此次在 2640N 以北飞鸾地区地热的发现是个新的突破，宁德飞鸾地热水资源较丰富，以宁德飞鸾地热资源勘查成果为基础，通过对区内储热构造、地热水形成条件进行总结、研究分析，揭露了区内北西向张扭性与北东向压扭性断裂控制了地热水的分布，初步总结了成矿规律，为宁德飞鸾下一步寻找地热水资源提供了依据。1 区域地质概况研究区属闽东火山断坳带的东北段。松溪宁德北西向断裂带穿越测区，分布于政和宁德三都澳一线，310左右方向延伸，长约为 200 km，宽为 20 km，是一条区域性张性断裂构造带，主要活动期为燕山期。该断裂构造带明显地控制了区内早白垩世北西向石帽山群火山岩分布，横跨北东向构造之上，其控制区内地热资源。区内北西向断裂带、北东向断裂带发育，断裂错综复杂，相互交切。区域地层由老到新主要出露晚侏罗世南园组第二段和第三段、早白垩世黄坑组上段、寨下组上段火山碎屑岩。中生代岩浆活动十分强烈，主要岩性为钾长（含晶洞）花岗岩，出露范围广，呈北西-南东展布；此外还见有石英正长斑岩（脉状）、细粒钾长花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩等。2 矿区地质特征2.1 地层、岩石特征区内主要出露地层为早侏罗世南园组第二段流纹质熔结凝灰岩、凝灰熔岩及第四纪冲洪积层、海积层（图 1）。福建省地质局区调队，120 万福安、三沙、浮鹰幅区域地质矿产调查报告，1976。图 1 飞鸾地区地质略图Fig.1 Geological map of Feiluan are 1第四系；2早侏罗世南园组第二段；3燕山晚期侵入钾长(含晶洞)花岗岩；4燕山晚期石英正长斑岩；5实、推测断裂编号及产状；6地质界线；7可控源音频大地电磁测深线及测点编号；8找矿远景区范围；9地质剖面及编号；10地热孔（编号）；11研究区位置 福 建 地 质 Geology Fujian 50第 42 卷区内中生代岩浆活动十分强烈，主要为燕山晚期侵入钾长（含晶洞）花岗岩，出露范围广，呈北西-南东展布。区内还出露有燕山晚期花岗闪长岩，呈北西向条带状展布。区内还出露少量北东向条脉状燕山晚期石英正长斑岩。2.2 构造通过地质调查、物探解译、钻孔揭露显示，测区内北西向、北东向构造非常发育。区内主要有F3、F4、F5、F6、F7断裂带，在地质与物探勘查的基础上，认为 F3、F5断裂带为主要的导热和储热构造，F6断裂带为隔水隔热的断裂带。2.2.1 F3断裂断裂位于飞鸾测区骑龙岗梅田村一带，长大于 4 km，宽为 5 20 m；走向为 320，倾角为 70 80，地貌上形成沟谷，带内具强烈的挤压破碎特征，发育节理裂隙密集带、破碎带等，并发育硅化、黄铁矿化蚀变，为张性导热和储热断裂带。断层横跨 CSAMT 测线 G、H 线，G 线在点 240 250 段有一低阻异常带，倾向陡直，其延伸深度大于 1 000 m，开启性较好，倾角 75 80；H 线在点 170 180 处有一低阻异常带，延伸深度大于 1 000 m，产状陡直，倾角 75。沿 F3布设DK1 DK3、BCW01 BCW03、NDDR01 等 7 个钻孔，根据钻孔揭露及抽水试验成果，F3断裂富水性强，预计涌水量超过 1 000 t/d，且水温超过 33。2.2.2 F5断裂位于飞鸾测区梅田村一带，长约为 0.5 km，走向为 50 60，倾向南东，倾角为 60 80。该断裂主要由石英脉、硅化岩等组成，石英脉呈细脉状、网脉状充填于断裂构造带中，脉幅为3 8 cm。硅化岩石风化后呈浅灰白色，微粒状结构，主要成分为二氧化硅，质地坚硬。断裂破碎带中常见有绿泥石化、星点状黄铁矿化蚀变。断层横跨 CSAMT 测线 E、F、H 线，E 线 200 m 处有一相对低阻异常状较为陡立，发育深度大于 500 m，整体呈山峰状及条带状，倾角约 75，开启性一般。F线在点 240 处有一低阻异常带，倾向陡直，延伸深度大于 500 m；显示两侧围岩破碎裂隙发育，但向深部约 700 m 后不明显。H 线点 460 470 处有一低阻异常带，产状陡直，倾角约为 75，延伸深度大于 1 000 m。根据钻孔及物探判断断裂构造延伸较深，见有石英细脉等热源标志，热储较好，低阻异常较明显，推断其导水性较强，为导水、控热构造（图 2）。2.2.3 F6断裂位于飞鸾测区梅田村一带，长度约为 2.0 km，图 2 飞鸾地热地质剖面示意图Fig.2 Sketch map of Feiluan geothermal resources geological section 1第四系土层；2花岗岩；3辉绿岩；4地热孔 ；5断裂及编号；6水位降深（m）；7辉绿岩脉；8推测地层分界线编号孔深（m）涌水量（m3/d）孔口水温（）甘秋玲：福建宁德飞鸾地热资源地质特征及成矿规律探讨 51 第 1 期走向为 65 70，倾向为南东，倾角为 60 80。该断裂节理裂隙较发育，见有石英细脉，局部被燕山晚期石英正长斑岩充填，该组断裂为北东向的次级断裂，断裂性质以压扭性为主，是隔水隔热断裂带。3 地热特征3.1 温度场特征3.1.1 地温的垂向特征飞鸾地热主要分布于燕山晚期第三次侵入岩，岩性为花岗岩，主要受张扭性北西向、压扭性北东向断裂构造控制，出露于海积滩涂区，出露标高为3 303 m。对 7 个钻孔（BCW01、BCW02、BCW03，DK1、DK2、DK3、NDDR01）进行测温，增温率依次为7.6/90 m、6/90 m、4.1/90 m、1.2/90 m、3.28/100 m、0.71/100 m、5.03/100 m。其中，NDDR01钻孔测温显示200300 m具显著增温异常，增温率为 6.1/100 m；400 500 m 处也存在较显著的增温异常，增温率为 6 /100 m。从测温结果来看，地温呈升高趋势，钻孔增温层均显示明显的异常增温（表 1、图 3）。3.1.2 平面地温变化特征研究区地热储存和径流于构造脉状裂隙中，受北西向 F3断裂控制，热储为燕山晚期花岗岩体，属小型低温地热资源。热储长为 860 m，宽约为200 m，热储地热靶区面积为0.17 km2，属带状热储，表 1 测区浅层测温孔数据Table 1 Temperature measurement datas of the shallow hole in the survey area测温孔编号BCW01BCW02BCW03DK1DK2DK3NDDR01孔深（m）90.1690.3890.09102.1350.9200.11500.4孔口水温()2927.73327.52731涌水量(m3/d)15094.624951.24 33.20 531水位降深（m）1.2012.303.8350.40 37.90 12.80 增温率7.6 /90 m6 /90 m4.1 /90 m1.2 /90 m3.28 /100 m0.71 /100 m5.03 /100 m图 3 飞鸾测区飞鸾梅田钻孔孔内温度孔深曲线图Fig.3 Temperature-epth curve FeiluanMeitiand drill in Feiluan testing area 福 建 地 质 Geology Fujian 52第 42 卷水量中等，大于 500 m3/d。该区域异常呈条带状，整体沿 F3断裂展布，据测温曲线综合判断（图 4），50 90 m 深度范围内，DK1 温度最高，其后依次为 BCW01、DK2、BCW02、BCW03 及 NDDR01 等，90 m 深度水温 26.3 33.2，除 DK1，其余各孔 30 90 m 深度增温率依次为 7.6，6，4.1，3.28，5.03/100 m，可基本判定异常高值区为 DK2-BCW02 一带，以 DK1-BCW01 一带为地热异常中心。3.2 水化学场特征飞鸾地下热水为无色、透明，具有较重的臭鸡蛋味，具侵蚀性。飞鸾地下热水。富含氟、二氧化硅，为低矿化度的偏碱性水（表 2）。此次共取基岩裂隙水水样7件（简分析样5件，全分析样2件）。地热水阴离子以HCO3、SO42-为主，部分以 Cl-为主，阳离子以 Na+、Ca2+为主。pH 值为 7.05 8.73，矿化度为 36 2 370 mg/L,BCW01（含水性极弱）矿化度大于 1 000 mg/L，为微咸水，其余各孔均为淡水。F-含量为 0.62 11.03 mg/L，偏硅酸含量为 12.58 97.46 mg/L，大部分 F-为含量均达到理疗热矿水指标 1 mg/L，DK1 的 F-含量最高，为 11.03 mg/L，大部分水样偏硅酸含量达到理疗热矿水指标 25 mg/L，其中DK1 的偏硅酸含量最高，为 97.46 mg/L，区内地热水的水质类型多为 HCO3-NaCa、HCO3SO4-Na 型水，部分为 Cl-Na 型水，水质优良。根据 BCW01、BCW02、BCW03、DK1、DK2、DK3、NDDR01 钻孔水质分析成果，采用 SiO2温标估算深部热储温度（计算公式：）最终计算得出该区深度热储温度约为 104（表 3）。区内地热水在平面上具有明显的分区规律，F-含量等值线图（图 5）及等温线图都反映该区域异常呈条带状，整体沿断裂展布，异常与 F3断裂带相吻合。矿化度含量等值线图(图 6)显示，矿化度沿断裂两侧逐渐变小，表明与海水混合有一定关系，也可以推断 F3为导水断裂。3.3 流体场特征3.3.1 水文地质条件飞鸾测区以中低山为主，沿海、沿河地带间平原，根据地下水储存条件把地下水分为 3 种类型。图 4 研究区钻孔孔内（90 m）温度等值线Fig.4 Temperature isoline of the study area boreholes(90 m)15.273SiOlg19.51309t2=甘秋玲：福建宁德飞鸾地热资源地质特征及成矿规律探讨 53 第 1 期取样孔孔深（m）地下水类型F-（mg/L）pH 值无量纲H2SiO3（mg/L）矿化度（mg/L）涌水量（m3/d）孔口温度（）BCW0190.16裂隙水1.987.7020.42 370150BCW0290.38裂隙水7.887.4072.887413027.7BCW0390.09裂隙水11.027.8632.929436DK1102.10 裂隙水11.038.7397.46470.724933DK2350.90 裂隙水8.988.3687.28362.651.2427.5DK3200.11裂隙水0.626.9659.01171.1200.1123.4NDDR01500.40 裂隙水6.057.0484.3443153131表 2 地热标性离子水质分析成果Table 2 Analytical results of geothermal indicative ionic water quality表 3 SiO2温标估算深部热储温度Table 3 Estimating deep thermal temperature with SiO2 temperature scale钻孔编号样品编号 SiO2含量（mg/L）热储温度（）BCW01SY0515.654.36BCW02SY0655.06106.36DK1SY1074.97121.71DK2SY1167.14116.08DK3SY1245.3997.35NDDR01SY13-161.55111.76SY13-264.25113.88SY13-359.84110.38图 5 飞鸾地热 F-含量等值线图Fig.5 Contour map of F-content in Feiluan geothermal area图 6 飞鸾地热矿化度含量等值线图Fig.6 Contour map of mineralization degree in Feiluan geothermal area 福 建 地 质 Geology Fujian 54第 42 卷（1）松散堆积岩类孔隙水：含水岩组以第四纪冲洪积层、海积层为主，主要分布于河流两侧冲洪积平原及滨海滩涂，主地下水储存于含泥粗砂、砾卵石中，砂砾卵石中含泥量高，厚度较大，富水性中等，涌水量大于 100 m3/d。补给来源为大气降水的垂直入渗及地表水直接补给。（2）风化带孔隙裂隙水：含水岩组以第四纪残积层和与基岩接触的半风化裂隙带为主，地下水储存于砂质黏性土和风化裂隙中，水量贫乏，涌水量小于 50 m3/d。主要接受大气降水的补给，亦接受基岩区通过构造带径流的侧向补给。（3）基岩裂隙水：火山岩含水岩组为早侏罗世南园组熔结凝灰岩，侵入岩含水岩组为燕山晚期侵入岩，基岩裂隙水主要储存于岩石的节理、裂隙中。其富水性受岩石节理裂隙、构造裂隙及构造破碎等发育程度影响和控制，含水性不均一，水量一般较贫乏，涌水量小于 100 m3/d，但受断裂构造影响，在构造裂隙中形成局部富水地带（DK1、BCW02、NDDR01），富水性中等，涌水量可超过 100 m3/d。主要接受大气降水及地表径流补给。3.3.2 地下水源从研究区地热井 NDDR01 中采集了 3 件样品送到中国地质研究院水文地质环境地质研究所进行稳定同位素氢、氧的分析。D 测定值为-47-48，18O 测定值为-7.5-7.6；其 D和 18O 的关系与全国雨水线基本一致，而且 D-18O 点都是落在大气降水线附近（图 7），表明区内地热流体来源与补给源以大气降水为主，地热资源主要是受大气降水入渗并且沿着断裂带向深部运移循环，从而补给深部热储含水层。4 地热形成规律 区内及周边侵入岩发育，岩体热储层主要为燕山晚期花岗岩类岩石，岩体中粒花岗岩脉、石英脉发育，岩浆分异演化，孕育岩浆余热条件。区域岩体形成以来，岩浆活动频繁，区构造活动剧烈，岩体多产生斑岩等岩脉穿插，热水主要储存于断裂破碎带中，由于含水断裂属于张扭性，因此，其断裂破碎带渗透性好，给热水储存、运移提供了良好的通道与空间。热水资源主要集中分布于北西向断裂与北东向断裂交会部位，由于 2 个断裂构造的互相影响、互相切割，周围岩石破碎、裂隙发育，有硅化，构造角砾岩化构造带，从而形成构造破碎带，具备地下热水资源的储存空间，断裂带在地热流体作用下产生水热蚀变，为地热流体的运移和贮存提供了储存空间，为该地区的热储层2-3。地热水主要储存于北北西向断裂带中，尤其是在其上盘。但由于区内还有北东东向压扭性断裂，且与控热的北北西向断裂相交，因此在控热断裂带附近，成为热水扩散、传导、对流的良好通道，所以在地热水主构造带附近的北东东向断裂上盘，也可以寻找出地热水。地下热水由大气降水补给，主要由山区及其周围汇水，经深部循环加热，沿北西向主构造带上升而成为基岩构造脉状裂隙热水。热水的化学特征与水化学类型为 HCO3-NaCa、HCO3SO4-Na 型水。5 成矿模式对测区地热地质特征、成矿模式等进行综合分析，区内具有较好的地热资源主要分布在飞鸾梅田滩涂一带，长约为 860 m，宽为 200 m，面积约为 0.17 km2；为海积平原，海拔一般小于 5 m，处河流口与海岸线交汇地带，北侧为海域，两侧地形则较陡，切割强烈，坡度为 30 40，海拔为0 550 m，植被发育，短促水系较发育。飞鸾地热是在相对较高的区域地热背景下，来图 7 飞鸾地热井 D-18O 关系图Fig.7 D-18O diagram of Feiluan geothermal well甘秋玲：福建宁德飞鸾地热资源地质特征及成矿规律探讨 55 第 1 期自于大气降水和流水沿岩石渗入地下，通过断裂构造带网络向西南向、东北向运动，在断层破碎带中进行汇合，并且断裂破碎带再进行循环，之后沿构造断裂带向深处进行循环并且发生化学作用，吸取热源传导而形成。热水的化学成分与围岩的化学成分紧密相关，反映了围岩的特征4。地热点中硫化氢、偏硅酸含量都较高，达到理疗热矿泉水水质标准，与地热点所处的地质体和火山期后热水溶液中化学成分关系密切。其中断裂构造带所起的作用是导热、储热或隔水隔热，而不同的岩性也起到了不同的作用，属于深部循环对流型地热，断裂条带状的地热类型2。其热水资源的形成模式（图 8）：大气降水渗入给于补给大气降水经历了深部的循环并获得大地热流或岩浆热源的加热上升至地表以温水的形式出露。6 结论（1）区内北西向和北东向地质构造发育。北西向断裂构造（张扭性）和北东向断裂组成的区域构造体系控制了该区地热，为地热水的形成提供了良好的地质环境。（2）区内构造破碎带发育较宽的地段或区域性断裂带与次级断裂带的交会部位是寻找地热水的有利地段。（3）区内地热储存和径流于构造脉状裂隙中，受断裂控制。热储为燕山晚期花岗岩体，属小型低温地热资源。热储水量中等，大于 500 m3/d；属带状型热储，深部热储温度估算为 104。地热流体物理性质一般为无色、透明，弱硫磺味，水质类型复杂，主要为 HCO3-NaCa、HCO3SO4-Na 型水，水质较好，具有较好的医疗保健价值，可以命名为硫化氢水、硅酸水理疗热矿水，可作为理疗热矿水开发利用。参 考 文 献1 赵云华,赵亮亮,简文彬,等.福建省地热能学科发展报告.海峡科学,2009,1(25).2 周洲强,秦海燕.泰顺会甲溪地热地质特征及成矿预测.铜业 工程,2014,129(5).3 周洲强,秦海燕.浙江泰顺承天氡泉热储概念模型探讨.华南 地质与矿产,2014,30(4).4 徐雪球,刘志平,季克其,等.中国温泉与地热(水)异常的 普查标志和方向.地质学刊,2010,34(2).图 8 飞鸾地热形成概念模型图Fig.8 Conceptual model diagram of Feiluan geothermal formation1上侏罗系南园组第二段流纹质熔结凝灰岩、凝灰熔岩；2燕山晚期明细粒钾长花岗岩；3地下水流向；4地下水同生水化作用；5断裂带；6推测地层界线