安徽岳西溪沸地热田地温场特征及地热形成机制探析

杜霏，潘国林

（安徽省地质矿产勘查局第二水文工程地质勘查院，安徽芜湖 241000）

0 引言

岳西县溪沸地热田位于安徽省大别山腹地，该地热田最早发现于上世纪80年代，由于热泉出露于河床，在冬季河水干涸时，地下热水以上升泉的形式产出于地表，热气上升，得名溪沸村，意指溪水沸腾。为了进一步推进当地乡村特色旅游产业的发展，有效地增加旅游产品的竞争力与吸引力，查明区内地热田地质条件、地温场特征、地热田形成机制具有重要意义。

1 区域地下热水分布概况

通过调查及资料收集，得出区域地下热水分布的基本规律为：在区域上均处于大别山变质基底中，在新构造运动的影响下，处于断块隆起状态，受北东向区域断裂的影响，派生了一系列晚近期的次级断裂和破碎带，沿这些断裂破碎带往往有地下热水以上升泉形式出露，形成以岳西县汤池畈、霍山上土市和岳西溪沸为代表的地热田（图1）。

图1 区域地下热水分布示意图Figure 1.Schematic diagram of regional underground hot water distribution

2 地热地质条件

2.1 地层岩性

溪沸地热田区地层除了沿河流两侧零星分布有全新统松散层外，其余则为安徽省最古老地层——上太古界，岩性以上太古界大别山岩群桥岭组（Ar

q

）、刘畈组（Ar

l

）的灰白、灰褐色薄层中细粒黑云（白云）斜长片麻岩为主，夹浅粒岩、二长片麻岩、斜长角闪岩等，局部夹白云石英片岩及榴辉岩。工作区内还出露伟晶岩脉（ρ），侵入于太古界大别山岩群桥岭组（Ar

q

）中，呈脉状产出，受断裂破碎带控制，其走向为北东向，陡倾。

2.2 地质构造

2.2.1 褶皱

区内发育的褶皱仅是菖蒲复式向斜[28]，地热田区位于该向斜的北东段，向斜全长13～20km，轴迹走向50°～140°，组成地层为上太古界大别山岩群程家河组（Ar

c

）、桥岭组（Ar

q

）、刘畈组（Ar

l

），褶曲类型为斜歪、倒转。

2.2.2 断裂

区内断裂构造主要有F1（菖蒲-黄柏断层）及其次一级的F2、F3、F4断层（图2）。

图2 溪沸地热田及外围构造地质图Figure 2.Map of geology and structures in the Xifei geothermal field and its periphery

F1断层（菖蒲-黄柏断层）位于地热田区南东部，全长约82km，断层走向约70°，倾向约160°，倾角在75°左右。该断层平直深切沟谷，动力变质强烈，普遍发育百米以上的碎裂岩及糜棱岩，断层张性好，断层碎裂带内易充水。此断裂在喜马拉雅早期活动强烈。

F2断层为逆平移断层，全长约7.0km，倾向北西，倾角约60°，在地貌上表现为山垭口或沟谷，断层两侧岩石破碎，见糜棱岩，并硅化，张性好，有伟晶岩、萤石脉充填；断层内破碎岩石被硅质、铁质胶结，蚀变破碎带宽达百余米，断层平直，具斜向擦痕。

F3断层长度约1.2km，走向北东，倾向北西，倾角75°左右，沿断层面岩石较破碎，常见伟晶岩脉、煌斑岩脉充填。

F4断层为物探推测的性质不明断层，激电测深显示该断层浅部电阻率呈低阻异常反映，中深部电阻率呈高阻隆起反映。

2.3 水文地质

据《安徽省岳西县溪沸地热资源预可行性勘查报告》资料，地热田内地下水类型有松散岩类孔隙水、片麻岩类裂隙水、块状岩类裂隙水和断层破碎带低温热水四种类型。

受断裂构造动力作用的影响，断层带及其影响带内节理裂隙发育，岩石受动力挤压破碎，为地下水的赋存及运移提供了空间和通道，其富水性和断层性质有关，张性断层的富水性和导水性较好，特别是在断层交汇处及地形有利地位，大气降水沿张性断裂向深部运移，迳流缓慢，在深部得到地球内部温度的加热，形成地下热水，在深部遇到一定规模的张性断裂破碎带后，承压的地下热水则沿着破碎带向上运移，主要以温泉的形式出露地表。区内断层破碎带低温热水水质类型为SO-Na，溶解性总固体含量0.4～0.5g/L，pH值8.4～9.2，水温25.3～44.0℃。

3 地温场特征

3.1 地温场平面分布特征

测温浅孔及周边民井、钻孔测温结果表明，地热异常与断裂构造关系极为密切，如图3所示。浅层地温受F3断层控制，并以地热流体的形式在地表显现。区内出露温泉1处、自流热水钻孔（井）5处，平面上大致分布于F3、F4断层与伟晶岩（ρ）构成的“三角区”内，水温25.3～44℃。地温场平面特征主要表现为靠近F3断层的地热流体温度最高，而远离该断裂则逐渐变低，这一现象表明F3断层为本区的控热构造，它不仅控制着深部地热资源的形成与分布，同时也影响着浅层地温场展布方向。

图3 溪沸地区地热田平面范围图Figure 3.Planar range of the geothermal field in the Xifei area

同时，物探氡浓度测量结果也进一步证实了F3断层为该地热田的控热构造。根据物探氡浓度测量结果，物探线剖面上在F3断裂构造与F4之间的

N

(α)值呈明显的高值异常，基本都达到近2～3倍的背景值异常，α射气浓度增大的区域与热水出露区对应关系较好，反映F3断裂构造与F4之间切割较深、裂隙连通性较好，表明该地热田热储埋藏于北东向断裂带F3中。F3断裂在地貌上反映为一沟谷地形，走向北东，倾角约75°。

3.2 地温场垂向分布特征

通过对地热田区内测温浅孔CK3系统测温及地热勘探孔SK1综合测井发现，区内地下热水自流孔的垂向测温数据都有一个温度突变的阶段。

3.2.1 测温浅孔CK3测温数据分析

根据测温浅孔CK3终孔连续测温结果显示，孔内22～30m段水温出现异常高值（图4），在29m处水温最高（29.8℃），而在30m以下水温则明显下降。

图4 测温浅孔CK3连续测温曲线Figure 4.Continuous temperature measurement curve of shallow hole CK3

3.2.2 地热勘探孔SK1物探综合测井数据分析

根据地热勘探孔SK1终孔后物探综合测井（图5）：钻 孔 深 度 在52.6m、130.53m、196.8m、234m、312.5m、389.3m、392.5m、426m等附近视电阻率出现低值，说明上述地段存在较为明显的出水点；而在130.53m时水温有增高突变，表明该处有热水涌入，水温为46.7℃；130.53～12.5m段井温曲线呈异常升高趋势，在197m左右温度最高（50.5℃）；389.3m、400m左右曲线骤然出现低值，400m处温度最低（44.2℃），说明两处出现裂隙冷水。

图5 地热勘探孔SK1视电阻率及井温曲线Figure 5.Apparent resistivity and well temperature curve of geothermal exploration hole SK1

综上所述，地热田区平面上大致分布于F3、F4断层与伟晶岩脉（ρ）构成的“三角区”内。地温场平面特征主要表现为靠近F3断层的地热流体温度最高，而远离该断裂则逐渐变低；因“三角区”内岩石破碎程度、裂隙的联通程度、切割深度不一，故地热田区垂向特征表现为地热钻孔出水深度有所差异。

4 地热形成机制

4.1 热储

本地热田区为带状热储。带状热储系指以对流传热为主、平面上呈条带状延伸、具有有效空隙和渗透性的断裂带构成的热储。根据岳西溪沸地热形成模型（图6），区内F3断层破碎带即为该地热田的热储。

4.2 地热流体通道

地热流体通道为地下热水在静水压力作用下，沿断裂或断裂破碎带上涌至地表的通道，溪沸地热田内，大气降水通过F2断层下渗至地下深处循环加热后，在水头压力的作用下，热水沿着地热流体唯一的排泄通道（F3断裂破碎带）上升到地表。通过图6可以看出：在F3断裂破碎带内均有地下热水分布，而破碎带外均未出现水温高于25℃的热反应。

图6 岳西溪沸地热形成模型Figure 6.Formation model of the Xifei geothermal field,Yuexi

4.3 热源

供给热储中岩石和地热流体热的来源，可以是现代岩浆活动形成的岩浆房，也可以是来自地壳深部的热传导或来自沟通深部热源的现代活动性断裂的热对流。区内F3断层破碎带是F1断层（菖蒲-黄柏断层）的派生产物，F1断裂作为区域性断裂，在喜马拉雅早期活动强烈，该断裂规模大，切割深，晚近期又有活动迹象，故能达到深部的岩浆热源。

5 结语

通过对岳西县溪沸地热田的地质条件、地温场特征及地热形成机制等综合研究分析，得出以下结论：岳西溪沸地热田属带状低温地热田，地热田受断裂构造控制，往往发育1条控热断裂和1条控水断裂，受2条断裂构造挤压，断裂间岩石极为破碎，在地下水补给条件好、地形有利地段形成了良好的、密闭的储水空间，在静水压力作用下以温泉形式排泄于地表。