广东河源高埔岗地热资源热储特征及资源潜力评价

祝小辉

（广东省核工业地质局二九二大队，广东河源517000）

河源高埔岗地热田位于粤北后加里东隆起带之南岭EW向构造带上，区域构造—岩浆活动强烈，规模较大，形成了丰富的地热资源，如龙源温泉、响水温泉、美食下温泉、高塘长龙温泉、仙塘热水温泉、黄田禄溪温泉、黄田沸湖温泉、陀城咸水温泉及陀城塔西温泉等。高埔岗地热田与仙塘热水、响水温泉和龙源温泉在空间上具有等距分布的特征，且均位于河源断裂“S”拐弯部位，资源储量潜力巨大。

1 地热田地质条件

1.1 地层及含水特征

高埔岗地热田出露地层主要为侏罗系吉水门组（Jjs）、古近系莘庄村组（Ex）和第四系冲积层（Q4al）（图1），其地层及含水性特征如下：

（1）侏罗系吉水门组（Jjs）：主要分布在地热田北西、西部及南西部区域，空间上位于河源断裂的北西部。岩性主要为灰黑色粉砂岩、泥岩及砂岩等，产状338°∠35°，厚度约86m。该组含水性主要受河源断裂及层面裂隙控制，属层状岩类裂隙孔隙含水带；富水程度不均，其中地下水的排泄主要沿裂隙呈渗出状态成泉，汇集流量一般0.04～0.08L/s，水质类型HCO3-Ca、HCO3-Na·Ca及HCO3-Na型，可溶性总固体小于0.03g/L。

（2）古近系莘庄村组（Ex）：分布于地热田东北部及南西部区域，岩性主要为暗红色砂岩、粉砂岩、泥岩、暗红色砾岩、砂砾岩及含砂砾岩等，产状328°∠10°，厚度约165m。该层赋存的地下水主要受断裂构造、节理裂隙及岩层孔隙控制，属层状岩类裂隙孔隙含水带，在区内富水程度属于贫乏等级，泉流量小于0.025L/s，水质类型为HCO3-Ca·Na型，可溶性总固体小于0.02g/L。

（3）第四系冲积层（Q4al）：分布于地热田南部及南东部区域，岩性主要为含卵石、砾石、砂的粉质粘土等，厚度6.8～32m，结构松散，透水性良好，含水性强，为强含水层，属松散岩类孔隙含水带。该层富水程度与大气降水、地表水等补给强度关系密切，区内民井一般出水量为30m3/d左右，水质类型Cl·HCO3-Na·Ca型，可溶性总固体小于0.02g/L。

1.2 构造

高埔岗地热田以断裂为主，总体上呈北东—南西向和北西—南东向展布（图1）。

（1）北东向断裂：属于河源断裂带的一部分，为一多期复合构造断裂带，产状为130°∠65°。前期断裂由于伴随断裂复活产生的动力和热液作用，断裂带核心部位，原岩已蚀变为硅化岩石，构成成分以石英为主的硅化带，岩石坚硬，透水性和含水性极差。后期的构造活动，产生现存形迹的两组断裂，其中一组产生于玄武岩与硅化带上盘接触带，其力学性质以扭性为主，表现为上盘向下滑塌，构造岩为断层泥胶结的角砾岩，角砾主要为硅质，透水性、含水性差，属相对隔水层；另一组断裂，产生于硅化带中，力学性质以压扭性为主，为后期断层的碎裂岩及糜棱岩，原岩为硅化岩，浅白—米黄色，碎裂结构，块状构造，局部可见糜棱面理条带构造，裂隙发育，透水性良好，富水性强，为本区热矿水含水带。根据研究区资料显示，钻井单位涌水量0.257～1.865L/(s·m)，水质类型为HCO3-Na型，可溶性总固体0.522～1.42g/L。

图1 高埔岗地热田地质简图

（2）北西向断裂（F1）：代表性露头出露于地热田硅化带中，产状为43°∠82°，向北西切割侏罗系地层，向东南因第四系覆盖，延伸状况不明。经2003年地质勘查电测深资料表明，该断裂亦切割玄武岩层，向深部并派生次级平行断裂，宽约100m，其间夹条带状高阻带。在地表主要为错动镜面及翼状裂隙带，局部具薄层状糜棱质构造产物。钻井资料显示：该构造为构造角砾岩带，角砾成分为糜棱岩，硅质胶结，裂隙发育，有涌水现象，该断裂为一导水构造。

1.3 岩浆岩

研究区地表未见岩浆岩出露，但在钻孔中揭露出玄武岩，为喜山期岩浆喷发的产物。玄武岩的含水性与风化程度、构造作用密切相关，其中全风化玄武岩呈紫红色、灰褐色，土状，手捏可碎，含水性弱，透水性差，为相对隔水层；强风化玄武岩呈紫红色、灰紫色，半土半岩状，属弱含水层，其赋存的地下水与构造裂隙关系密切，属块状岩类裂隙含水带；弱风化玄武岩呈深灰色、灰绿色，具气孔状、杏仁状结构，致密块状构造，岩石坚硬，属相对隔水层。出露于玄武岩范围内的泉水流量约0.025L/s，水质类型为Cl·HCO3-Na·Ca·Mg型，可溶性总固体小于0.02g/L。

1.4 地热田边界条件

高埔岗地热田位于河源断裂上盘，以河源断裂与北西向F1断裂交叉部位为中心，周边温度逐渐降低，但热储总体以河源断裂为主，热储温度随河源断裂倾向方向深度的增加而增加。因此，该地热田地热边界大致范围：北西侧以河源断裂为边界，南西侧及北东侧以ZK9及ZK10附近为边界，南东沿F1断裂至地热田边界，热储面积约0.053km2（图1）。

2 地热田热储特征

高埔岗地热田主要位于两组构造带的交汇部位，热矿水赋存于河源断裂破碎硅化带中。主要受断裂构造控制，呈带状，其空间位置与河源断裂倾角相关，由北西向南东逐渐加深，热储厚度12.4～25.7m，对应高程-16.3～-229.1m。在地热田区域热储温度以北西向构造F1及其附近为中心，周边温度逐渐降低。但热储总体以河源断裂为主，热储温度随河源断裂倾向方向深度的增加而增加。钻井资料显示：钻井揭露构造前，主要岩性为完整性较好的玄武岩，其裂隙不发育，透水性差，富水性弱，属弱含水层；揭露构造时表现为先漏水，后涌水，其岩性顶部为完整的硅化带，其岩石坚硬，结构紧密，透水性差，富水性弱，属相对隔水层，下部为硅质碎裂岩、构造角砾岩或硅质糜棱岩，透水性好，富水性强，为主要含水层[1]。故热储类型为构造裂隙带状热储，玄武岩与构造中完整的硅化带共同组成热储的盖层。

3 地热流体流场特征及动态

高埔岗地热田的热矿水主要赋存于河源断裂的硅化破碎带中，为构造裂隙带状热储，主要受河源断裂和北西向断裂（F1断裂等）控制。其中河源断裂作为热储的储存及热循环空间，地表水通过下渗或北西向断裂进入河源断裂，经过一系列的热循环最终形成成分复杂的热矿水。其补径排过程如下：

（1）地热流体的补给：地热田位于东江水系汇水区的地下水一级排泄区，地形地貌变化较小，地表植被较发育，地热流体主要赋存于河源断裂的构造破碎带中，属受断裂构造控制的带状热储。地热流体的补给来源较为复杂，但主要是大气降水，其次是浅层常温地下水。地热田北西侧地势较高，地下水具高势能，大气降水补给浅层地下水后，在较高的势能作用下，沿构造裂隙下渗补给深部基岩裂隙水。常温地下水经深循环加热后，形成了热流体，储存于构造破碎带中。构造热储的热流体增温后，其密度比原来常温水减小，运移至地势较低的盆地边缘部位后，部分沿构造裂隙上升至浅部，甚至出露地表形成温泉。

（2）地热流体的径流：根据断裂的走向和地形条件分析，大气降水和浅层常温地下水不断地渗入地下，再通过断裂带往深部运移、循环，吸收地热能[2]。同时，通过沿途溶解岩石中的多种矿物质，形成地热流体。再在水动力和热动力的共同作用下，热流体沿断裂带往浅部径流，其径流路径较为复杂。

（3）地热流体的排泄：地热流体主要集中在山坡坡脚及F1断裂附近以上升温泉的形式排泄。经过多年开采，热泉点已断流，现主要以深井潜水泵抽水为主，成为地热流体的人工排泄方式。

（4）地热流体动态：经过多年开采，对比可知地热流体水位及温度下降较明显。在2003年核实时除ZK2以外，各孔均可见有自流现象，并有两处热泉点。但通过后期勘查发现，后期所施工钻井及原有钻井均未见有自流现象，地热流体温度及水位相对下降较明显。2010年左右巴伐利亚开始抽水后的一段时间，该地热田水温及水位下降明显，后逐渐稳定。

（5）地下热水流向：在群井降压试验前，该地热田区域已停止抽水时间约34h，进行了多次统一测量静水位，结合钻井相对高程，认为研究区地下水流向为由西往东流。

4 地温场特征及热源

利用地热田4个抽水孔及4个观测孔的井下30m深度测温资料（表1），分析了该地热田30m深度的温度变化规律（图1）。研究表明：等温线整体温度南西侧低而北东侧高，以钻井ZK8、ZK11温度最高，最高温度为47.6℃，温度由南西侧向北东温度逐渐增加。

表1 高埔岗地热田井下30m温度统计表

从平面上由ZK2到ZK5的增温率为14℃/100m，由ZK9到ZK11的增温率为13℃/100m，由ZK5到ZK11的增温率为-2℃/100m，地热田热异常的赋存，在空间上主要与河源断裂及北西向F1断裂关系密切。由ZK11及ZK12增温资料显示：钻孔最大增温率为15℃/100m～29℃/100m；最低增温率为2℃/100m～6℃/100m，平均增温率为10℃/100m。当钻孔直接揭露热储之后，受地热流体上涌影响，增温率有所降低，当钻孔未揭露热储带，增温率较高，因此，热储带以外的透水性较差，地下温度不能直接通过地下水对流传导。

高埔岗地热田经过多年开采，现均未见有自流现象，且热矿水温度下降较明显。井下30m等温线及平面增温趋势表明本地热田中心位于河源断裂与F1断裂交汇部位附近，热矿水温度随河源断裂倾向方向深度的增加而加大。此外，研究区内的玄武岩及其他岩石有断裂构造碾碎后的重结晶现象，说明在该区内曾有多次的岩浆侵入活动[3]；同时，景观取样化验的热矿水氡含量较高，地下存在不同程度的放射性物质，各井氡放射性含量变化较大。据此认为岩浆余热及放射性物质的蜕变产生的热能是高埔岗地热田的主要热源，区域断裂构造活动产生摩擦热是高埔岗地热田的次要热源。

5 资源潜力评价

经过多年开采后，高埔岗地热田的水温、水位及水质变化较稳定，以试验过程中的抽水总水量2155m3/d(24.942L/s)作为控制的可开采量，温度采用加权平均水温44.7℃，根据表2数据按热功率换算公式Wt=4.1868Q(t-t0)，计算的热功率（热能）为2.433MW，按温度分级属低温地热资源的温热水（40℃≤t＜60℃），地热田规模属中型（500～5000m3/d）。综上所述，高埔岗地热田属中型低温地热田。此外，高埔岗地热田主要热源属于岩浆余热及放射性物质的蜕变产生的热能，因此，深部热源稳定，具有长期开发利用的优势。

6 结束语

高埔岗地热田的热矿水主要赋存于河源深断裂带中，热矿水的埋藏与出露主要受河源深断裂控制，热储呈带状展布，北西向的断裂为河源断裂的切割断裂，是本地热田的导水导热断裂。根据抽水试验成果评价，本区地热水可开采量为2155m3/d，加权平均水温44.7℃，高埔岗地热田的潜在热功率（热能）为2.433MW，属于中型低温地热田。

表2 高埔岗地热资源潜力评价结果对比表