敦密断裂带（辉南段）结构及其赋存地热资源可能性

2014-03-26丁兆芹许志河苏永飞关淑艳

吉林地质 2014年2期

丁兆芹，许志河，苏永飞，关淑艳，陈强

吉林省勘查地球物理研究院，吉林长春 130012

敦密断裂带是我省内主要控矿构造之一，著名的夹皮沟、石棚沟、香炉腕子、二道甸子金矿、红旗岭、漂河川铜镍矿皆受其控制。2013年我们通过实施可控源音频大地电磁工作，发现在敦密断裂局部地段（辉南段）南侧为三级断陷结构，深部有规模较大的低阻体，认为工作区地热田存在的可能性较大。

1 工作区地质特征

工作区地处敦密断裂带上，在晚三叠纪之前横跨两大构造单元，南部为华北板块（龙岗—清原微地块），北部为华北板块北部陆缘活动带。经过多次造山作用，在早三叠世华北板块与西伯利亚板块碰撞对接形成统一的欧亚板块。经历了从太古宙至中、新生代长期的地质演化历史。

1.1 地层

工作区地层区划为华北大区，辽东—吉南分区，浑江（柳河）小区，出露岩石地层单位有太古宙表壳岩，岩性主要为中太古代英云闪长质片麻岩、斜长角闪岩；青白口系砂岩、页岩；震旦系灰岩、页岩；寒武系—奥陶系白云岩、粉砂岩、页岩、灰岩；中生代地层主要有白垩系下统金家屯组安山岩、流纹岩及火山凝灰岩，安民组砂岩、粉砂岩、砾岩；新生代以来火山活动十分频繁而又强烈，地质构造活动强烈。新生代长期强烈活动的断裂构造为地热流体的运移提供了良好的通道（图1）。

1.2 侵入岩

区内岩浆活动强烈、频繁。岩石类型多，延续时间长，分布面积广，中生代花岗岩分布范围广，主要受太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲作用影响，但同时亦受区域上东西向构造控制，整体呈东西向展布。侏罗—白垩纪岩浆活动，受太平洋板块俯冲作用影响，表现为陆内造山带花岗岩特征，浆混特征较明显，具壳幔混合来源特征。

1.3 构造

新太古代未期，工作区内广泛发育一次构造岩浆事件（TTG岩系），发生了麻粒岩相—角闪岩相区域变质作用，伴随构造运动产生了紧闭线性褶皱及韧性剪切带，使早期形成的陆核继续增生并完全固结，构成了清原—龙岗地块。

图1 吉林省辉南县平安川镇一带区域地质图Fig.1 Regional geologicmap of Ping’an Chuanzhen Town area in Huinan County, Jilin Province

元古代在华北板块变质基底岩系之上产生裂谷，经历了绿片岩相的区域变质作用，并叠加有多次构造变形作用，与底部基底岩系呈断层接触关系。

早三叠世华北板块及其陆缘活动带与西伯利亚板块碰撞对接形成统一陆块，工作区有中—酸性火山岩喷发，形成尖山子火山岩。并伴有大规模东西向同碰撞型岩浆侵入活动，仍受东西向构造控制，这一时期的构造运动，还产生了近东西—北西向的韧性剪切带，从而完成了古亚洲构造域的演化阶段。

晚三叠世—早侏罗世的沉积仅局限于孤立的小型断陷盆地，为湖沼相砂页岩含煤建造。发育有近东西向展布的韧性剪切带构造，晚侏罗世末期的构造运动，使上述盆地发生隆起和褶皱、断裂等，局部形成其与早白垩世之间的不整合，白垩纪末期的构造运动，使上述盆内地的沉积地层产生了褶皱与冲断，并伴有小规模的正长—碱长花岗岩的侵入活动，完成了中生代的演化历程。

新生代以来，全区抬升，风化剥蚀，仅在敦密断裂带内，北东向构造盆地继续下陷，堆积了古近纪梅河组含煤建造，其后的构造挤压，使盆地内地层褶皱，两侧断块向盆内对冲。上新世沿几组断裂的交汇部位产生基性火山活动。

2 工作区地球物理特征

工作区位于北东向敦密断裂带上，敦密断裂由二条相互平行的高角度逆断层构成，控制了晚侏罗世、白垩纪、第三纪地层及岩浆侵入—喷发活动，在航磁图上（图2）剖面北部为一北东向条带状高磁异常带，地表为早三叠世花岗闪长岩及早侏罗世二长花岗岩，剖面南部为一条宽缓的北东向低（负）磁异常带，地表为第四系松散堆积物，此异常带中零星的正磁异常反映了早白垩世碱长花岗岩，整个条带基本上为敦密断裂的反应；在重力布格异常图上为北东向重力凹陷带上，工作区位于二个独立的重力低异常之间（图3），说明工作区断陷沉积的特征，本区地层同时受北西、北东二个方向断层控制；剖面200线东南边部地表出露白垩系安民组地层，表明本区层状低阻地质体的客观存在。

本区测定的物性电参数表明，早白垩世安民组砂岩电阻率最低，早三叠世花岗闪长岩电阻率最高，早石炭世灰岩电阻率次之，其次为中侏罗世二长花岗岩及早白垩世碱长花岗岩，早白垩世金家屯组安山岩、凝灰岩呈中低阻形态存在，这就为物探剖面异常解译提供了充足的依据。

图2 1:20万航磁异常图Fig.2 1:200 000 aeromagnetic anomalymap

图3 1:20万布格重力异常图Fig.3 1:200 000 Bouguer gravity anomalymap

表1 敦密断裂带XX工作区电参数统计表Table 1 Electric parameters statistics of XX working area in Dunhua-Mishan fault zone

3 可控源音频大地电磁测深剖面异常分析

二条可控源测深剖面反演结果基本一致（图4,5），剖面中200线剖面南端有白垩系安民组地层出露，剖面显示此层位由南向北持续断陷，断陷边界齐整，可能为新生代断裂引致，推测断裂发生在新生代晚期白垩系地层成岩以后，断陷深度达1 500m左右。以推测的F6断层为界，剖面北部起伏的花岗岩基底上大致有四层

图4 100线可控源音频大地电磁测深一维反演剖面解释推断图Fig.4 Interpretation and inferencemap of 1D inversion pro fi le of Line 100 controllable source voice frequency telluric electromagnetic sounding

图5 200线可控源音频大地电磁测深一维反演剖面解释推断图Fig.5 Interpretation and inferencemap of 1D inversion pro fi le of Line 200 controllable source voice frequency telluric electromagnetic sounding

地质体呈高（低）-低-高-低HK型曲线分布，浅部的高阻体或低阻与高阻水平层状混合体为新生代第四系、新近系地层，其下部薄层低阻地质层应属古近系砂岩，下伏白垩系安山岩、流纹岩、凝灰质砂岩，最底部为白垩系安民组砂岩；剖面南部花岗岩基底较浅，其上分布白垩系安民组砂岩及新近系地层、新生代第四系。

从一维反演视电阻率断面图上看，目标地质体为断陷至深部的早白垩安民组砂岩层，受F8-F6断层控制，断陷深度逐渐加大，F5断层附近断陷最深，往北至剖面北部逐渐变浅。200线上5000点至5300点低阻层厚度大于400m，ρτ≤100 Ω.m,应为本次勘查的目标地质体；此异常在100线上也有体现，只是厚度稍薄，阻值略高。

工作区位于华北地台北缘龙岗地块北部边缘，区内主要构造为新华夏构造体系，中生代以来断裂构造运动持续而强烈，使得白垩系砂岩持续下陷形成规模大且较稳定的热储层；由于敦—密断裂切割较深，从而使得热储层持续不断接收到来自地幔的能量补给，加之较厚覆盖层形成的地温梯度，因而热源充足；多条北东向断裂形成很好的水循环通道，而厚度大1 500m的第三系盖层保证了热水不致流失，因而造就了平安川地热田。