江苏东海县黑龙潭水库地区地热地质特征与地热远景评价研究

洪连明

摘要：研究区构造分区处于华北地台东部边缘，鲁西断隆和秦岭褶皱带东延部分的接合部，区域构造主要有北东向、北西向断裂，部分北北东向断裂，组成了郯庐断裂带的主干断裂，控制了中生代沉积和燕山期岩浆活动。本文在对研究区地热地质特征进行分析的基础上，进而深入对地热资源进行评价研究，对研究区下一步的工作具有十分重要参考价值。

关键词：东海县；黑龙潭水库地区；地热地质特征；地热资源；评价

1.地层特征

研究区位于秦岭一大别造山褶皱系的东延部分，郯庐断裂带东侧，苏鲁造山带南缘超高压变质带上。区内基底地层为下元古界的东海群变质岩系，盖层主要有分布于郯庐断裂带断陷盆地内的中生代白垩纪上统王氏组（K₂w）、下统青山组（K₁q）等。岩浆岩多为燕山晚期中酸性侵入岩，主要有花岗岩、花岗斑岩及闪长岩、石英闪长岩等，呈岩株或岩基状侵入于下元古界片麻岩中，受北东向构造控制。

2.构造特征

研究区处于郯庐断裂带内，主断裂方向为NE向，区域上NE向断裂控制了中生代沉积和燕山期岩浆活动。研究区开展了地质调查、可控源音频大地电磁测深（CSAMT）、高密度电法、土壤放射性（氡气）测量等工作，综合地质调查、物化探成果，研究区验证了一条断裂F2，推测了两条断裂F1、F3，其主要特征如下：

（1）F1断裂。在区域构造简图中研究区西侧有一条NW向断裂，延伸至研究区外围，研究区内未见其断裂行迹；研究区内黑龙潭水库水体呈“十”字形状，综合以上两点分析认为，研究区内沿黑龙潭水库应有一条NW向断裂。本次普查工作，推测了一条NW向断裂F1，该断裂与普查工作开展前的认识基本一致。综合分析推测F1断裂为NW向正断裂，在研究区内沿黑龙潭水库NW向水体横穿工区，断裂东部穿过桃林岩体，断裂西部在黑龙潭水库水体以下，地表没有明显的断裂痕迹，该断裂北倾，推测最大可能倾角70°，断裂切割深度1800m左右。

结合区域资料，分析认为NW向断裂为导水断裂，因此推测该断裂为研究区内的一条导水断裂。

（2）F2断裂。在区域构造简图中研究区东侧有一条NE向断裂构造，区域上该断裂为山左口一宿迁主断裂的大尚庄一北沟段，是郯庐断裂带南段中一条比较重要的断裂，被认为是郯庐断裂带内郯城地堑的东部边界断裂。本次普查工作验证了该断裂在研究区内的存在，研究区内命名为F2断裂，依据普查成果基本查明了F2断裂在研究区内的具体位置、形态、产状等情况。F2断裂在芦窝水库、麻疯病院、颜场西直接出露，断裂整体走向NE，倾向NW，为逆断裂，断裂最大可能倾角70°左右，断裂切割深度2000m左右，断裂呈“S”形曲线形态，反映其受区域左旋压扭性应力作用。F2断裂断面呈舒缓波状，可见构造透镜体、磨光镜面、动力薄膜和断层泥。该断裂带控制了桃林岩体的侵入，在其多次活动中，拉张作用占主导地位，断裂西侧形成断陷盆地，接受了中生代碎屑岩沉积。新生代阶段，继承了中生代一些特点，但挤压应力占有主导地位，造成断裂的回冲，形成逆冲断层。

（3）F3断裂。研究区位于郯庐断裂带内，NE向断裂为主控断裂，其NE向次級断裂广泛分布于郯庐断裂带内部，研究区推测F3断裂即为NE向次级断裂，该断裂在地表直接出露，断裂陡崖直立，地表裂谷深10m左右，可控源大地电磁测深L3线也在该处测得低阻异常反映，综合推测该断裂存在。F3断裂走向NE，倾向NW，推测为逆断裂，断裂最大可能倾角80°左右，断裂切割深度2000m左右。此断裂为中生界地层内的断裂，裂谷两侧均为中生界白垩纪王氏组。

3.水文地质特征

研究区内地下水的赋存条件及分布规律与区域断裂构造、岩石类型及地形地貌有着密切关系。控制水文地质条件的主要构造为北北东向郯庐断裂带。

3.1地下水类型及含水岩组的划分。研究区内地下水大致可划分松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两种基本类型。根据含水岩层的时代、岩性组合、地下水赋存条件，共划分出七个含水岩组。针对本次地热普查工作，松散岩类孔隙水埋藏较浅，不具备热储条件，因此重点调查基岩裂隙含水组。

（1）碎屑岩裂隙一孔隙含水岩组。该含水岩组由白垩纪王氏组、青山组地层组成，形成丘陵及岗地。地表水体较少，大气降水为其主要补给来源。王氏组岩石中裂隙不发育，富水性极差，一般在构造有利部位，赋存有一定量地下水，地下水位埋深不一，矿化度0.22g/1，硫酸根离子及铁离子含常超过饮用水标准，水化学类型多属重碳酸型。研究区内青山组没有成井资料，水资源情况不明，一般认为青山组水资源条件好于王氏组。

（2）花岗岩含水岩组。该含水岩组主要由早白垩世的二长花岗岩，碱长花岗岩等组成，分布在丘陵及岗地区，该含水岩组构造裂隙不发育，但局部风化松散层较厚，因此其地下水一般属风化层裂隙水。富水程度受地貌和地质构造的控制。其地下水来源主要为大气降水与地表水渗入补给，静水位埋深13m，矿化度<0.5g/l，水化学类型多属重碳酸钙钠或重碳酸钙型。局部地段地下水氟离子含量超过饮用水标准。

（3）变质岩含水岩组。该含水岩组由晚太古一早元古代的变粒岩、浅粒岩、糜棱岩、大理岩等组成。含水岩组发育有风化裂隙、构造裂隙、岩溶裂隙，具备蓄水条件时，就会蓄有相应的裂隙地下水。总体上说，风化裂隙水分布较均匀，但富水性一般；构造裂隙与岩溶裂隙富水l生较好，但分布不均匀。该含水岩组的地下水，主要接受大气降水补给，静水位一般24m，矿化度<0.5g/l；氟离子含量常超过标准。水化学类型主要为重碳酸氯化钙钠型。

3.2早白垩世青山群（K₁q）。近南北向条带状分布的马陵山系是区内地下水的分水岭，分水岭两侧地下水的补给、迳流与排泄条件各不相同。

研究区位于马陵山东侧，地下水类型主要为基岩裂隙水，研究区基岩裂隙水水量相对贫乏，其补给来源主要为大气降水和地表水体的渗入补给，地下水呈放射状流动，总体上自北向南流动。天然水力坡度约5×10。在断裂构造发育部位，浅水可顺断裂破碎带下渗至深部，成为深部水的主要补给来源。endprint

3.3水量。研究区基岩出露地表，主要有白垩纪王氏组、东海群班庄组、东海群夹山组、桃林岩体，研究区水井多分布于以上四种岩层、岩体中，井深几米至一百二十米不等。本次普查共完成35眼水井调查工作，实际抽水14口井，其中9口井抽水1h水量未变小（采用家用水泵抽水，水量8m3/h左右）。根据调查结果可以看出，7口水量未变的井分布在花岗岩地区，花岗岩地区相对砂岩地区地下水水量更充足。

4.地球物理特征

通过对可控源音频大地电磁测深（CSAMT）、高密度电法物探成果分析可知：研究区平面电性特征呈NE向条带状展布，中部电阻率相对较低，东部电阻率相对较高。结合地质资料综合分析，电阻率变化规律主要受到研究区不同岩性影响，中部低电阻率主要是因为中部为白垩纪王氏组紫红色砂岩，东部高电阻率主要是因为东部为桃林岩体及东海群片麻岩，花岗岩、片麻岩电阻率高于砂岩。

研究区断裂的确定主要是依据电法上断裂的判别原则，根据各断裂的性质、断裂两侧地层的结构和相对错动关系，结合平面电性分布趋势确定各断裂的发育情况。从可控源音频大地电磁测深、高密度电法反演成果图上可以看出，电阻率等值线突变带的分布基本与各断裂的展布特征一致，本次在研究区内共确定了三条断裂：F1、F2、F3，与地质发现断裂吻合一致。

5.研究区地热远景评价

通过不同工作手段综合研究，在研究区圈定了两个地热远景区：

（1）YJ1区，此处位于NW向F1断裂和桃林岩体与王氏组的接触带（呈断层接触，即断裂F2）的交汇位置，此处属于侵入岩接触带阻水型储水构造，由于岩浆侵入时的应力作用，使围岩产生裂隙甚至破碎，它為地下水的赋存提供了空间。此远景区有两个储水构造，一是围岩与桃林岩体的破碎带（接触断层F2），二是F1断裂破碎带，地下水补给方向由北向南，推测岩体周围具备较好的赋水条件。该区域位于1.7℃/100m地温等值线附近，是研究区内地温梯度相对较高的区域。综合分析，将此位置作为一个地热远景区。

（2）YJ2区，位于F3断裂上盘，由可控源L3线反演图来看断裂较陡，在2000m左右电阻率值较低，是断裂储水构造，断裂带上岩石破碎，裂隙发育，推测为地下水富集的有利部位，推测含水层组为中生界青山组。该区域位于1.5℃/100m地温等值线附近，是研究区内地温梯度相对较低的区域，但是分析F3断裂切割较深，深部低阻异常明显，综合分析将此位置作为一个地热远景区。endprint