陕西省眉县汤峪地热田地质特征

  地热田地层和岩性划分。

 

  地热田内地层主要为第四系、中元古代宽坪岩群谢湾岩组和太白山片麻状花岗岩岩体，分布如图1所示。地热田内，以F1断层为边界，其北主要为第四系出露，南边为基岩区。第四系全新统覆盖于山前汤峪河河床及一、二级河谷阶地上。一级河谷阶地呈带状分布于汤峪河两侧，由南向北逐渐拓宽，主要为沙、砂砾、少量卵石及亚砂土等。其两侧为汤峪河二级阶地，呈带状分布，地表为更新统马兰组黄土，呈淡黄色其中夹有浅棕色古土壤层，后缘与秦岭山前冲洪积扇相接。冲洪积扇呈扇形分布在河谷两侧，扇面向北倾斜，主要为砂砾石、砂土及亚砂土，磨圆差，分选性不好，上部也被更新统黄土覆盖。F1断层以南为秦岭山地，大面积基岩出露，按岩性变化划分为四个带（图1），从南到北岩性依次为：（1）中元古代宽坪群谢湾岩组变质带：主要岩性以中细粒斜长角闪片麻岩为主，夹少量含黑云母斜长石英岩、白云母绿泥石钠长石英片岩。（2）韧性剪切带，岩性为糜棱岩化花岗岩；（3）侵入的片麻状花岗岩体也就是前文所说的太白山岩体，受桃川脆韧性断裂带控制，在研究区内呈东西向岩墙状产出，在汤峪河以东地下三百米处发生尖灭，是一个由西向东逐渐变薄的岩体，与北部的宽坪群呈侵入接触关系。（4）中元古代宽坪群谢湾岩组混合岩化片麻岩，分布于汤峪河口两侧，东到凤山东麓，西至东滑峪沟，基本以中细粒黑云母斜长角闪片麻岩为主，后期受混合岩化作用，使得片麻岩中的片理和断裂裂隙变得封闭，大大降低了其透水和储水功能，最终成为研究区内的阻水层。根据岩性的变化对比，我们将研究区内的韧性剪切带和混合岩化片麻岩定为阻水岩带。

 

  地热田构造。

 

  本次工作中我们采用了α卡法以及激电测深法对地热田内的构造进行查找和追踪。其中α卡法仪器是FFA-2快速α数字闪烁辐射仪，激电测深设备为重庆奔腾地质仪器厂生产的WDJD-3多功能数字直流电激电仪。α卡法由东向西共布6条测线，每条测线从南段开始至北段结束，测线长度总计3440m。每条测线上30 m布设一个测点，共计布设了117个点。激电测深法共布线4条，由于受地形控制，测线长短不一，最长可达1120 m，最短560 m。测线长度共计2880 m，布设148个点。根据物探资料和前人的工作结果，我们发现地热田内主要发育着近东西向的F1、F2、F6、F7号断层，和近南北向的F3、F4、F5号两组断层，呈典型的“十字架”型构造格局（图1）。

 

  从图中可见，F1断层位于秦岭山前，根据激电测深法测得的结果推知该断层破碎带宽38 ～ 50 m，断层面北倾，倾角75 ～ 80 °。断层上盘被第四系覆盖，下盘为混合岩化角闪片麻岩，具有一侧阻水，一侧导水。

 

  1.第四系全新统；2.第四系上更新统；3.斜长角闪片麻岩；4.混合岩化片麻岩；5.糜棱岩化花岗岩；6.片麻状花岗岩；7.断层；8.地热井井号（温度和深度）；9.温泉28 地 质 调 查 与 研 究第37卷的特性。F2断层为低角度逆掩断层，其下盘为片麻状二长花岗岩，岩石中次生裂隙发育，但多被石英脉充填，上盘局部地段出现构造角砾岩，推断为多期活动所产生。F6断层，位于韧性剪切带北侧，激电解译宽度为30 m。南为阻水带，北为透水带的边界断裂，是低角度压扭性断层。

 

  根据区域资料分析，我们认为F1断层即为组成秦岭北麓断裂带中的一支，其南部F2、F6、F7断层皆为北秦岭山前断裂带的次生断裂。F5、F4、F3三条断层，地表、地貌证据不足，均为物、化探异常所证实。

 

  其中F5、F4呈北西向，与区域上槐芽镇断裂平行，且均有汞、铋化探异常分布，可能为与之同期的构造运动产物。

 

  地热田圈定。

 

  我们采用浅层测温方法对该区地热田范围进行圈定。同时结合当地地质情况及早期开采的热水井地理位置，确定了地温场范围（图2）。我们将等温线为10 ℃，地温梯度为10 ℃/hm作为地热田的异常下限。从图2上可发现，地热场呈近椭圆形，东西向为长轴，与F2断层近似平行。南北向为短轴，与F4断层平行。F2和F3断层相交处，是地热田内温度异常值最高地方。

 

  根据王泽龙等人的研究观点，地质构造对地温场的分布存在影响，地热异常区的延伸方向与断裂线相平行，热异常中心靠近主干断裂，特别是有主干断裂相伴生的断裂时,其相汇部位更会成为热能储存运移的空间及通道,成为地热异常的核心部位。从图2上可看到F2断层控制的2#、6#井井水温度最高分别为70 ℃和73 ℃。 F6断层控制的5#井井水温度次之64 ℃，而F1断层控制的1、3、4、7#井温度最低，分别为57 ℃、49 ℃、41 ℃、58 ℃，其中7#、3#井在2008年汶川地震中受到影响，现在出水量和水温大大降低，现已报废，不再使用。据此推断，地热田内东西向F2、F6断层为主要的导热通道，当和南北向F3、F4断层相汇时，其附近的热水井的水温和水量大大升高。由此说明其具有很好的导热导水性，导通了深部热源，使地下热水在断裂附近富集。汤峪地热田内的构造对地热田的温度和水量有明显控制作用。

 

  同时我们还注意到，高温井都出现在岩性较为致密的片麻岩和花岗岩中，而低温井却在第四系上。根据资料，我们知道除3#井之外，其他井的取水层段岩性均为宽坪群片麻岩。因此笔者推断地热田内热水井井温度高低不仅受构造作用影响，地表岩性对其影响也不可忽视。F1断层控制的1#、3#、4#热水井，分布在秦岭山前冲洪积扇上，地表为松散的冲洪积物覆盖，具有分选性差，磨圆度低等特点。空隙率、透水性也远远高于其南边的变质岩和岩浆岩。

 

  1.第四系全新统；2.第四系上更新统；3.斜长角闪片麻岩；4.混合岩化片麻岩；5.糜棱岩化花岗岩；6.片麻状花岗岩；7.断层；8.地热田范围；9.热水井及井口温度；10.等温线（℃／100m）第1期 张鹏:眉县汤峪地热田地质特征与成因分析29这不免会出现发源于南边秦岭山内汤峪河中的冷水下渗的情况。下渗的冷水与地下热水混合，使得整体水温下降。而且F1断层南面分布了混合岩化片麻岩，是研究区内的阻水层，不利于F2断层中的热水在水平方向上向F1断层的运移和热量的传导。因此致使1、3、4井水温明显低于其他井。

 

  热储层及其温度估算。

 

  汤峪地热田属于断裂裂隙型地热田，热储层为断层破碎带和裂隙发育带, 呈带状分布。热储层地层岩性为片麻状花岗岩和中元古代宽坪岩群谢湾组片（麻）岩等。其内部裂隙发育，富水及导水性能较好，当远离这些断裂裂隙带时，则富水隔水性较差。

 

  为估算地热田热储层温度，我们分别对研究区的5口热水井的井水进行了采样和水质分析，并将相关离子列于表1。根据地热田地形特征和水化学特征，选用Na-K-Ca地热温标法对5口井热储进行估算。

 

  温标公式如下：

 

  t=1647lg(Na/K)+β[lg( Ca/Na)+2.06]+2.47-273.15其中Na代表Na的质量浓度,K代表K的质量浓度，Ca代表 Ca 的质量浓度，单位 mg/L。若 t＜100℃,且[lg( Ca/Na)+2.06] 为正，β取 4/3；若 t＞100℃或[lg( Ca/Na)+2.06] 为负，β取1/3。将参数带入公式得出计算结果列于表2。我们发现计算得出的五个热储温度基本一致。因此我们将五个热储温度数值的平均数即152.93 ℃作为汤峪地热田整体热储估算温度。