武宁汤里温泉控矿构造及地温场特征分析

赵毅斌，赵青芳

（江西省地质调查研究院，南昌，330030）

(Jiangxi Institute of Geological Survey,Nanchang 330030,Jiangxi,China)

武宁汤里温泉控矿构造及地温场特征分析

赵毅斌，赵青芳

（江西省地质调查研究院，南昌，330030）

(Jiangxi Institute of Geological Survey,Nanchang 330030,Jiangxi,China)

武宁汤里发育温泉。为了查清该区温泉的控矿因素和地热特征，进行了物探、钻探等勘查和系统的水温测试工作。结果表明武宁汤里地热主要受构造控制，由区域性断裂F1和导水构造F2及阻水构造F3共同影响。地温场平面呈椭圆形，长轴方向与断层走向一致，测温显示平面温度最高处沿断裂带分布；地温垂向变化随着孔深增加，井内温度逐渐增高，钻孔揭露断裂时，温度明显增加，水温与导热裂隙构造成正比，即揭露构造部位越多，水温越高，最高达75℃。上述研究为合理开发该区地热田提供科学依据。

地热田；控矿构造；地热特征；江西武宁

江西省拥有丰富的地热资源，赣北地区出露较大温泉有14处。武宁汤里温泉区域上处九岭山脉，属断块差异上升区。在该区域的周边见有六处温泉出露，泉水清澈，具硫化氢味，间歇性冒气泡，以上升泉的形式溢出地表。泉边见有淡黄色硫华，pH=8.5，流量2.31L/S，水温65-75℃。前人在该区域做了大量的地热调查工作，初步提出该区域温泉形成原因及资源前景[1-5]。对汤里温泉区地热水的储热特征及控矿因素进行研究，对深入解析汤里温泉的成因，总结该区域类型地热资源找矿具有积极作用。

为了深入研究汤里温泉的基本特征及控矿因素，在温泉周围我们进行了针对性工作布置，采用物探和钻探相结合方法查明温泉的控矿因素，对温泉的温度进行了采样，并对地温场的特征进行了分析。

1 区域地质背景

1.1 地层及岩浆岩

区域地层主要为元古界双桥山群（Pt sh）大面积出露，除局部断陷盆地中有少许白垩纪及第三纪陆相沉积，偶见震旦纪（Z）～志留纪（S）地层。全新统冲洪积层（Q4al+pl）仅在山间盆地小面积出露。区域上出露有晋宁期岩浆岩（γδ23）、燕山期岩浆岩（γ5）及喜山期岩浆岩（图1）。

1.2 地质构造

在长期地质发展的历程中，武宁汤里在构造变动、岩浆活动、沉积作用等方面具有独特的构造特征。在震旦纪与前震旦纪之间的构造表现为强烈褶皱作用，产生了近东西向的线状紧密褶皱，并伴随有基性～中酸性岩脉活动。晋宁期表现为褶皱作用，伴随有大规模的酸性偏中性的岩浆活动。加里东期以上升运动为主，燕山期表现了强烈的断裂作用，伴随有酸性岩浆活动。喜山期表现了平缓的拗褶作用，并伴随有断裂活动。

图1 江西武宁地区构造纲要图[1]Fig.1 Regional tectonic outline map ofWuningarea,Jiangxi province1.喜山期玄武岩；2.元古界双桥山群；3.贝加尔-加里东构造层；4.海西-印支构造层；5.喜山构造层；第四系松散沉积物；7.晋宁期岩浆岩；8.燕山早期第二阶段岩浆岩；9.燕山早期第一阶段岩浆岩；10-12.燕山晚期第二阶段岩浆岩；13.线状背斜；14.线状向斜；15.地质界限；16.温泉点；17.断裂编号；18.勘查区

该区地处江西九岭山隆起带的中部，区域上处铜鼓-罗溪大断裂和靖安-九江大断裂间。断裂甚为发育，成组成带互有切割，构成错综复杂的断裂系统[2]。与汤里地热水成因有关的大的区域断裂主要有罗溪断裂、朱沙断裂、西坑断裂（图1），走向以北西向为主，其构造特征分述如下：

罗溪断裂41：位于勘查区北东面8.9 km。断裂走向北东，倾向南东，倾角87°，延伸24.5 km，为压扭性断裂。断裂破碎带宽度达30 m，早期角砾岩硅化，见棱形透镜体，后期被泥质胶结，裂隙发育，见左旋仰冲擦痕和糜棱岩透镜体。

朱沙断裂42：位于勘查区南东9.2 km，断裂走向北东，倾向南东，倾角70°，延伸长32.5 km，为逆断裂。断裂破碎带宽8 m，断裂带强烈硅化、片麻岩化，硅化带两侧岩石矿物定向排列明显。

西坑断裂70：在测区内表现为F1断层，区域上该断裂走向北东东，倾向南南东，倾角65°～70°，北东延伸至武宁，形成于燕山晚期，硅化强烈，为压扭性断裂。地表地质调查中工作区内断裂带宽约十余米，受挤压剪切作影响，发育一系列挤压透镜体。

挽近时期区域性断裂又有重新活动迹象。据江西省历史地震目录及江西省地震局资料，震中位于武宁县的地震8次。九岭山构造带挽近时期新构造活动较为频繁。

2 工作方案布置

武宁汤里地热田有地表温泉出露，且在附近有区域性构造西坑断裂（F1）贯穿矿区，成矿背景好。为了查明地热主要的控矿因素和地热特征，我们进行了地热地质调查、部署了物理勘探、钻探等工作手段。

为了查明地热主要的控矿构造，以汤里温泉为中心，根据勘察区水文地质条件、地形地貌、地表调查以及热泉点的出露情况，物探勘察采用联合剖面和四级测深法对重点勘察区的断裂进行探测。联合剖面和四级测深共布置五条测线。其中，三条纵剖面测线编号为1、3、5号，每条测线长度分别为840 m、840 m、720 m，方向分别为283°、277°、75°。二条横剖面测线编号为2、4号，测线长度分别为1260 m、1400 m，方向分别为190°、208°（图2）。

图2 矿区地质构造探测及工作布置示意图Fig.2 Sketch map ofgeological structure exploration in miningarea

为查明地热盖层、含水层厚度、水温、水量等，部署钻孔三处，投入钻探工作量1053.72 m。根据物探成果分析，查明断裂F2倾向NE，倾角60°-65°，等数据，钻孔ZK01、ZK02、ZK03均布置于F3（阻水构造）走向南侧40～60 m，分别距离断裂F2 11.5 m，16.5 m，20.1 m。

3 结果分析

3.1 控矿构造

根据地表调查和前述布设物探线勘测，我们探测到了三条主要断裂，即北东向的F1、F3，和北西向的F2，三条断裂及其派生的节理裂隙对泉水的补给、排泄和径流起到了不同作用。

3.1.1 F1断裂

西坑断裂，区域内主要的北东向断裂，物探显示结果与区域资料及现场调查结果相符，具体特征见前述。断裂喜山期有重新活动迹象，且延伸较远，规模大，对地壳的切割深度较大，为地下水的深部循环及构造的热导提供了有利条件。按照温泉的出露地点推测，F1断裂是区内的控热构造。

3.1.2 F2断裂

断裂控制长度大于0.5 km，其走向近南北向，倾向NE，倾角60°～65°；此断裂实为一组北北西向的裂隙。从钻孔情况看，ZK01孔标高在107.69～97.69 m，ZK02孔标高在189.38～173.38 m为裂隙带，ZK03孔标高在20.51 m见裂隙带，且水量水温明显增大增高。

钻孔显示ZK02、ZK01均穿透于F2断裂。ZK03观测孔达到F2导水裂隙带，三个钻孔均揭露地热水，根据测温资料当钻孔揭露到F2断裂的裂隙密集带时，温度都有明显的增加，自流量亦增大，地热水水温与揭露F2导热裂隙构造部位成正比，即揭露构造部位越多，水温越高。

勘探结果表明，这是一组北北西-南南东向的导水构造。

3.1.3 F3断裂

位于泉水点的北侧，是北东东向区域性断裂（F1）的派生构造，物探资料显示，其控制长度大于0.5 km，断裂倾向SE，倾角约60°～70°，属扭性断裂。此断裂以北未见温泉水点出露，以南有温泉点出露，可见此断裂属阻水构造。

3.1.4 节理裂隙

该区周边节理裂隙发育特征经过调查统计，归纳起来具如下特点：第一，岩体中构造裂隙发育，延伸较长，多数呈闭合状。第二，区中主要发育的节理裂隙有二组，分别为走向29°～65°、110°～155°。走向29°～65°的裂隙，倾向北西西或南东东，倾角45° ～85°，总体与F1断裂走向一致；走向110°～155°的裂隙，倾向北东或南西，倾角50°～70°。第三，节理倾角较陡，绝大部分均在60°～90°。主要节理走向与区内燕山晚期第一次北东、北西向断裂和第二次北东东向断裂方向一致，节理裂隙走向与断裂有着密切的联系。

3.2 地温场及热储特征

区中地热水的温度严格受F2控制，地温场地平面及垂向上的变化特征如下：

图3 北东向地质剖面温度等值线图Fig.3 The temperature contour line of the North East to the geological section

图4 钻孔垂向测温曲线图Fig.4 Vertical curve ofdrill hole temperature measurement

3.2.1 地温场垂向变化特征

通过对本次勘察的三个钻孔孔内测温资料分析，随着钻孔深度的增加井内水温度逐渐增高，变化过程由温度等值线图（图3）和深度与温度变化曲线（图4）表示。特征如下：

第一，近地表部位，一般温度变化不大，但钻孔揭露到稳定的基岩后，温度具有明显的增高过程；

第二，当钻孔揭露到F2断裂的裂隙密集带时，温度都有明显的增加，自流量也增大。如ZK01孔至标高-53.97 m终孔时，涌水量达850 m3/d，孔口水温75℃。

第三，地热水水温与揭露F2导热裂隙构造部位成正比，即揭露构造部位越多，水温越高。如ZK02孔揭露F2裂隙带较多，终孔标高-90.33m时，孔口温度基本稳定在75°～76℃之间。又如ZK03观测孔揭露到F2导热裂隙构造部位不够多（孔浅），孔口流出的水温为55℃，低于ZK02、ZK01孔口约22℃。

第四，受中低温地热活动影响，花岗闪长岩局部产生水热蚀变作用，部分裂隙中充填有中低温热水活动的产物沸石、黝帘石。据岩芯观测及岩矿鉴定分析，有绿泥石、高岭石及方解石等热水蚀变矿物，如：斜长石、角闪石具有绿泥石化现象，方解石脉状分布于花岗闪长岩中或在裂隙面上，局部见高岭石化现象，岩芯放置不久易顺方解石脉出现崩解破裂。

图5 地热水温度等值线图Fig.5 The hot water temperature contour map

3.2.2 地温场平面分布特征

根据放水试验后各钻孔孔口和各泉水点测温资料：ZK01孔为75℃，ZK02孔为75℃，ZK03井为55℃，泉水1、泉水2、泉水3为65℃。以此圈定并绘制的平面等温曲线图（图5）。

从三个钻孔井口涌水水温看，ZK02、ZK01孔水温最高为75℃，二则为泉水出露点为65℃，最低为ZK03孔为55℃。这与钻孔中揭露F2导水裂隙相关。通过导水裂隙越多，温度越高。从水温平面分布特征分析，平面上以ZK02、ZK01温度最高。总体呈北西-南东走向，向两侧降低。

地温场平面上规律较为明显，其一，形态大致呈椭圆形，其长轴方向与F2走向一致；其二，温度高处也是沿F2断裂带分布。

4 讨论与结论

根据前述分析，武宁汤里温泉的形成与构造关系密切。构造不仅控制了温泉的形成，而且控制了地温场的平面分布和垂向分布特征。汤里温泉的控矿构造可概括如下：区域性断裂构造（F1）贯穿矿区，次生断裂及构造节理发育，该断裂由于被较晚的北西向构造切割连通，使得沿其它低序次构造裂隙和风化裂隙入渗的大气降水汇集，经北东向构造进行深循环。受深部高温热源增温作用及新构造运动使水温逐步升高，经深循环加热后向上运移，遇到阻水构造（F3）后，通过F2断裂通道，以上升泉的形式排泄于地表。上述结论为合理开发该区地热田提供科学思路。

[1]黄宝松,黄春林,魏源，等.江西省武宁县汤里地热水可行性勘查报告[R].江西省地质调查研究院，2013，20-100.

[2]杨明桂，王光辉，徐梅桂，胡青华.江西省及邻区滨太平洋构造活动的基本特征[J].华东地质，2016,37（1）：10-18.

[3]黄宗万.广东东莞盆地地热地质条件及勘探前景[J].华南地质与矿产,2010,26(3):68-72.

[4]梅惠呈，李忠社，蔡亮.江西修水县辉煌地热地质特征及成因分析[J].地质灾害与环境保护.2013,24(2):49-53

[5]朱章显.江西遂川热水洲热泉[J].华南地质与矿产,2007,23 (3)：63-69.

ZHAOYi-Bin，ZHAOQing-Fang

In order to find out the controlling factors and the geothermal characteristics of the hot springs in Wuning,geophysical prospecting,drilling exploration and systematically testing of the water temperature have been made.The results show that the Wuning hot springs are mainly controlled by tectonics,formed by regional fault F1 and conductivity fault F2 and block water structure F3 together.The geothermal like an oval in plane, with long axis consistent with the trend of the fault plane.Temperature measurement displays that the highest temperature distribution is along the fracture zone:borehole temperature of the geothermal gradually increased in vertical,the temperature of the water is proportional to thermal conductivity fracture structure,that is to say,the more tectonics exposed to outside,the higher the temperature of the water will be,even up to 75℃.The results above will provide scientific basis for the rational exploitation ofgeothermal fields.

Geothermal field;ore-controlling structure;geothermal characters;Wuning,Jiangxi province

P641.52

A

1007-3701（2017）01-073-06

10.3969/j.issn.1007-3701.2017.01.007

Zhao Y B and Zhao Q F.Analysis of the ore-controlling structures and geothermal characterestics of W uning hot spring.Geology and M ineral Resources of South China,2017,32(1):73-78.

2016-11-17；

2017-3-15.

江西省地质勘查基金管理中心"江西省武宁县罗溪乡汤里地热资源普查"（编号：矿【2011】01-01）.

赵毅斌（1984—），男，工程师，长期从事水工环相关工作，E-mail：zhaoyibin_2006@163.com.