江苏连云港江宁工业园区块地热地质特征与地热远景评价研究

王陆超

(江苏省地质矿产局第六地质大队，江苏 连云港 222023)

1 地层特征

研究区地层分区属于华南地层大区扬子地层区，连云港地层小区。研究区前第四纪地层仅出露新元古代云台岩群，其主要分布于云台山及周边诸小山[1]。第四系分布在山间、沟谷地带，主要划分为更新世戚咀组和全新世连云港组。

1)新元古代云台岩群

研究区周边仅出露云台岩群变质岩系，主要岩性为二长浅粒岩、钠长浅粒岩、白云变粒岩、黑云变粒岩、黄铁矿钠长浅粒岩、云母片岩等，原岩为一套酸性火山—细碧岩—碎屑沉积岩，经历了早期的绿帘—蓝片岩相变质和晚期的绿片岩相变质作用叠加，厚度大于3 408 m。

2)中元古代锦屏岩群

研究区周边未见出露，主要岩性为大理岩、白云质大理岩、磷灰石岩、白云变粒岩、黑云变粒岩、石英岩、云母片岩等，厚度大于348 m。

3)新生界

新生界主要划分为更新统戚咀组和全新统连云港组。戚咀组主要发育在中云台山山麓，地貌上往往构成冲坡积扇的后缘顶部或前缘，成因以冲坡积为主。沉积物呈棕黄、黄褐、浅黄等色，可明显分为上、下两部分。下部为含砾砂质粘土；上部为砂质粘土、亚粘土或粘土质砂。厚度一般小于30 m。连云港组研究区分布较多，主要为砂砾石、砂、砂土、含砂淤泥。

2 构造特征

根据区域地球物理和遥感图像判读以及钻探等资料的分析研究，连云港市周边区域主要存在NE、NNE、NW、NNW和EW向隐伏断层，其中以NNE和NW向两组断层最为发育，时代均属中、新生代。研究区位于烧香河NE向断层北部，北部是云台岩群出露的云台诸山，NE向展布的山体被NW向断层切割分离成前云台山、中云台山和后云台山。云台岩群露头除有大量的韧性剪切带外，还发育有NW、NNE、NE向的节理群，其中NW向节理群最为发育，控制了大型冲沟、陡壁和山脊等特殊微地貌景观[2]。

1)朱曹—小板桥NW向断层

该断层横穿研究区，对于寻找断裂具有极大借鉴意义。其主要位于前云台山与后云台山之间NW向大沟冲沟部位，自小板桥西侧冲沟，经朱曹、马山，可能达临洪口附近，走向307(°)。推测为一正断层。

2)烧香河断层

该断层位于云台山山体SE侧，大体沿烧香河展布。长约32 km，总长约120 km，走向NE50(°)，倾向SE，倾角约60(°)～70(°)。

3)排淡河NW向正断层

该断层位于中云台山与后云台山之间冲沟靠近后云台山一侧，大体沿山脚前缘分布。推测向NW方向延伸入海，走向300(°)，倾向SW，倾角60(°)，长约20 km。

4)连云港港口海域NW向正断层

在东西连岛和港口有NW向陡立等值线通过。等值线虽不十分密集，但方向性很强。另外，在港口建设时，于港口海域钻口中发现了新近系沉积物。为此，推测在港口与连岛之间的NW向海域中，可能存在一个新近系沉积盆地，其两侧边界即为推测的NW向同沉积断层。

5)猴咀镇—南城镇断层

该断层位于猴咀镇至南城镇一线，向北延向海域，向南延至吴集一带。长度超过30 km，走向NNE，倾向SE，倾角75(°)。据江苏省地震局资料，在新滩北跨断层工作的人工地震剖面，显示有两条断层组成。断层气测量亦表明断层存在。

6)赣榆—张湾断层

位于赣榆青河口闸，向南经廿圩、罗阳、张湾一线，走向NNE，倾向SE，倾角56(°)～70(°)。

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。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[3]。针对本次地热调查工作，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)松散岩类孔隙水

分布较广，主要以坡积冲洪基中粗砂夹亚粘土及砂砾石构成含水层，水位埋深受地形条件影响，但总体较浅，以小于20 m为主，单井涌水量100～1 000 m3/d，矿化度大于3 g/L，为咸水—半咸水。

2)基岩裂隙水

基岩风化孔隙裂隙水，风化带深度一般10～15 m，单个裂隙宽度0.5～20 mm，延续性及透水性良好，受季节影响大，由中云台、西云台分水岭段大气降水渗补，沟谷汇聚，山脚泉溢，水循环交替强烈，水质较好，矿化度小于1 g/L。

构造裂隙水，由大气降水及临区渗补，受构造性质及发育程度影响大，储水构造主要为断裂破碎带及风化带阻水型储水构造，裂隙不发育地段为天然的阻水帷幕，局部地区富水性较强，单井用水量可达300～1 000 m3/d。

4 可控源音频大地电磁测深成果综合解译

可控源音频大地电磁测深一维反演是单测点垂向反演，二维反演是单测点结合相邻多个测点进行联合反演，视电阻率图、阻抗相位图可以反映未经反演实测数据的基本情况，因此一维反演、视电阻率、阻抗相位能够较好的反映断裂位置，二维反演能够较好的反映断裂倾角、地层展布情况等信息。

在可控源音频大地电磁测深L2～L5四条平行测线上，有比较一致的、特征明显的断裂构造反映，L2测线10～15号测点、L3测线14～18号测点、L4测线29～33号测点、L5测线的10～13号测点在二维反演成果图上与两侧电性差异明显，电阻率等值线密集变化。此外在与5条测线垂直的L6测线上，以25～27号测点为界，剖面两侧电阻率存在差异。依据以上电性变化特征推断研究区内存在一条断裂KF1(图1)，穿过L2、L3、L4、L5、L6测线，与L2、L3、L4、L5交角较大近似正交，断裂的形态反映较好，与L6交角很小，断裂倾向显示不明显，但可以看出以KF1为界，大号点一侧比小号点一侧整体电阻率要低，应为KF1向大号点倾斜的反映，推测KF1走向NW，倾向NE，推测在浅部断裂较陡，倾角约80(°)，断裂深部逐渐变缓，推测倾角40(°)左右，推断KF1是朱曹—小板桥断裂在工区内的反映。

图1 可控源音频大地电磁测深断裂构造解译成果

需要说明的是，在L1的1～10号点下方存在一个向小号点倾斜的低阻带，延伸到约1 000 m深，从形态上看疑似有断裂存在，但考虑到当时的测量环境，此处有巨大高压线斜穿测线，周边测点必然受到此人工电磁场的影响，所以不能断定此处存在断裂。此外，L5的15～19号点也受到了高压线的干扰，由于KF1断裂在深部斜穿15～19号点，所以深部的断裂形态可能受到影响。而且L5二维反演图整体电阻率与L2、L3、L4剖面相比，整体电阻率要高些，推测也与高压线的电磁干扰有关。

依据剖面二维反演图的电性特征，结合地质资料推测研究区地层特征如下：第一电性层主要反映为第四系盖层，岩性为粘土砂土局部夹少量沙砾岩，厚度50～200 m，向中云台山前有逐渐变薄趋势。第二电性层主要反映为元古界地层，岩性以变质岩为主，厚度2 300～2 450 m。

5 地热地质条件综合分析

5.1 地质条件分析

研究区位于前云台山和后云台山之间的NW向大型冲沟部位，虽因第四系覆盖未找到断层的直接证据，但冲沟两侧岩石中NW向节理比较发育，证明了研究区存在NW向断裂的可能。根据可控源音频大地电磁测深解译成果，在研究区内KF1断裂破碎带宽50～200 m左右，断裂走向NW，倾向NE，断裂较陡，倾角约80(°)，从反演成果图上看在研究区内该断裂切割深度可达1 800 m，本次工作多条可控源剖面都证实了此断裂的存在，该断裂低阻特征明显，为研究区内的主断裂，推测在构造断裂带中可能赋存地下热水。

研究区前第四系地层仅出露新元古界云台岩群，云台岩群主要由各种类型的二长浅粒岩、钠长浅粒岩、白云变粒岩、黑云变粒岩、黄铁矿钠长浅粒岩、云母片岩等组成，岩石极为致密、坚硬，富水性较差。

5.2 地热条件分析

1)热源、水源

朱曹—小板桥(KF1)断裂是区内发现的一条规模较大的断裂，NNW向构造具有延伸远、宽度大、切割较深的特点，区内热源主要来自地球内部自然增温，构造是其主要沟通方式；导水构造沟通浅部水源，是研究区地下热水的主要补给来源，有望获得水量大于200 m3/d的地热水资源[4]。

2)热储层

研究区地处苏鲁造山带南缘，地表广泛出露新元古代云台岩群，主要岩性为二长浅粒岩、钠长浅粒岩、白云变粒岩、黑云变粒岩、黄铁矿钠长浅粒岩、云母片岩等，岩石极为致密、坚硬，富水性较差。研究区内存在一条切割深度可达1 800 m的KF1断裂，即朱曹—小板桥断裂，多条可控源音频大地电磁测深成果都证实了此断裂的存在，低阻特征明显[5]，为研究区内的主要断裂，推测在构造断裂带中赋存地下热水。

3)盖层

研究区地质条件复杂，第四系盖层较薄，厚度约50 m，保温能力较差，下伏元古界地层以变质岩为主，岩石致密坚硬，富水性较差，不具备良好盖层条件。

4)通道

朱曹—小板桥(KF1)断裂与变质岩接触带是主要的沟通深部热源、进行地下水深循环的通道。康缘药业厂区位于中云台山山坡下，地势较低，地下水补给条件好，可能反映朱曹—小板桥NNW断裂具有一定导水、富水的特征。

5)地温

距离研究区最近的温泉为连云区西墅温泉，成井深度2 503.25 m，井口水温42℃，水量301 m3/d。根据本次研究，研究区常温层深度为25 m，常温为16.5℃，研究区地温梯度在1.5～2.0℃/100 m之间。

6)地热模型

对流型地热水是以热传导方式接收热量，水介质在原地被动接收能量。在没有附加热源的条件下，主要是通过自然增温，背景地温梯度越高，地热水温度也越高。如果存在附加热源，往往伴随地温异常出现，地温梯度明显高于背景值[6]。

综合分析研究区内地热质条件，研究区地热资源应属于对流型地热。研究区地处连云港—泗阳断块内，西侧紧靠东海地热异常区，是地温条件优越、地热资源相对较好的地区。为省地热资源分布5个地热异常带之郯庐断裂东侧之东海—泗阳异常带东海异常点，位于70 mW/m2热流等值线上，且等值线分布较为稀松，其大地热流值分布较稳定，局部地区形成异常高值区(如东海汤庙温泉)。基底为新元古代云台岩群，可能有中元古代锦屏岩群，地表大部分为较薄的第四系覆盖。研究区地质构造复杂，具备较好的地热地质条件。

6 结 论

研究区内推荐一处地热远景区，本次钻孔位置布设在L6测线后半段，L4与L6线相交的区域内，具体为L4测线的32号点，命名为KT1。推测该钻孔在50 m左右揭穿第四系盖层，向下钻遇新元古代云台岩群，向下继续钻进可能钻遇中元古代锦屏岩群，推测于1 500～2 000 m深处钻遇KF1断裂，之后继续向下钻进，揭穿中元古界锦屏岩群风化壳借此适当提高出水量，且随着深度的增加温度也随着增高，最终设计井深预设2 000 m，在施工过程中进行测井验证，寻找主断裂。