惠州市石坝—黄沙洞地区紫金—博罗断裂演化特征及其与深层地热的关系

2021-12-20荀忠

西部资源 2021年4期

荀忠

摘要：紫金—博罗断裂为区域性大断裂，从南西往北东方向横贯石坝—黄沙洞地区。研究惠州石坝—黄沙洞地区紫金—博罗断裂的演化特征及其对深层地热的影响，对本区地热评价有较大意义。通过对断裂野外地质调查相关数据的采集和表现特征进行了系统阐述，结合现有地质资料，总结了本区内该断裂特征和演化规律。在综合研究的基础上，对该断裂与深层地热的关系进行了探讨。断裂与加里东—燕山期岩浆的大规模上侵关系密切。构造活动本身所产生的热对本区深层热形成具有一定的叠加作用。早期的断裂对深层地热体形成和热能存储是有利的，新断裂活动在局部产生地热释放通道，以极少量热泉的形式散失热能，但对整个构造带而言，影响是有限的。

关键词：紫金—博罗断裂；石坝—黄沙洞地区；断裂与深层地热关系

1.序言

紫金—博罗断裂（以下简称断裂）从南西往北东方向横贯石坝—黄沙洞地区（以下简称本区），为区域性大断裂，长度大于300km。

在开展1∶5万基础地质补充调查工作中，针对断裂在本区的表现形式、规模、产状、几何特征、运动学等特征，以野外地质观察以及各类数据的采集为基础，结合已有地质资料，进行综合分析，重点对其表现形式、构造特征、特别是中生代以来的构造特征、应力变化规律等进行总结研究，探讨断裂的演化特征及其与深层地热的关系。

区域地质构造背景

断裂发育于华南褶皱带中南部，夹持在北东向河源断裂带和莲花山断裂带之间，位于五华、紫金、博罗、东莞一带，长约300km，整体上呈北东方向展布，从区域上看，它控制了加里东—燕山期花岗岩体的分布，复又切割了它们（图1-1）。

物探推断该断裂影响深度较大，在薯良嶂一带测得一條北东向分布的重力异常带，重力值3.2m/s2～2.8m/s2×10-6m/s2，根据南北两盘的密度差求得垂直断距大于600m[1]。

本区沉积岩发育，除志留系和下—中三叠系外地层外，从震旦系至第四系均有出露。

2.断裂的特征

沿紫金—博罗断裂带，在本区的北东侧，古竹至河源盆地东南缘，上三叠—下侏罗统砂页岩逆冲于白垩系红层之上。南西侧博罗县城附近，加里东期混合岩逆冲于下侏罗统砂页岩之上[1]。在博罗县城附近有加里东期侵入岩出露，在紫金北东的黄村、五华县城北东一带有印支期侵入岩出露。兴宁至博罗一带，沿断裂带有温泉分布，如本区有黄沙洞温泉，邻区博罗县城北东的中信温泉。

断裂在本区范围内沿东江展布，切割震旦系、寒武系、侏罗系、白垩系地层，控制了石坝红层盆地南部部分边缘。

断裂影响宽数米至数十米，带内断裂面呈舒缓波状延伸，总体倾向南东，倾角40°～75°。在断裂面附近，岩石发生糜棱岩化、角砾岩化（照片1）、劈理化（照片2）、片理化。片理产状与断裂面一致，其强度远离断裂面逐渐消失，片理化范围大于20m（照片3）。

在断裂通过的观音阁附近，沉积韵律明显的K2Ed地层，由于应力作用，局部倾角变陡（75°以上），甚至发生倒转（照片4、5），其走向与断裂总体走向基本垂直，该构造表明紫金-博罗断裂曾发生较大规模的水平错动，即北西盘向北东方向移动、南东盘向南西方向移动。照片3中的滑动面和照片1中破碎带透镜体、角砾亦具有斜滑特征，上盘斜滑方向10°～20°，上滑角度为15°～20°。

据黄沙洞惠热1#钻孔揭露，位于断裂上盘的横沥隆起区内，于孔深2000m处见一厚小于1m的辉长岩脉，与晚侏罗世二长花岗岩侵入接触关系明显（照片6）。

断裂上盘早期构造所产生的裂隙多已被后期脉体充填（照片7）。

3.断裂的形成与发展

3.1生成初期

受加里东运动影响，本区地层发生强烈褶皱，志留纪后发生较长时间隆起和剥蚀，区域地层主要应力为挤压性质。在海西期，泥盆世—早三叠世沉积建造较稳定，地层所受主要应力性质为拉张。中三叠世末的印支运动，使地层再次发生褶皱，地壳处于整体抬升，沉积发生间断，地层所受应力以挤压为主。

从加里东—海西—印支运动，区内地层受挤压—拉张—挤压应力的影响，并伴随有岩浆的上侵活动，可能已形成北东向断裂构造的雏形或已具一定发展规模（图3-1a）。

莲花山张性断裂导致地质块体（后沿）下滑，在受早期侵入岩体对下滑推力阻隔，在本断裂带造成早期形成的薄弱、破裂部位（前沿）逆冲，从南东向北西，形成惠阳凹陷和横沥突起。

3.2发展期

燕山期（208Ma～135Ma）：早期陆块NW-SE向缩短，大陆地块逆时针旋转20°～30°[2]，区域内泥盆系—石炭系褶皱加剧。早期的区域应力以压性为主，断裂延续逆冲并发展。

早侏罗世—晚白垩世初期，岩浆上涌活动强烈，北东向张性断裂形成和发展，本区河源与莲花山等正断裂发展，逐渐形成地堑（图3-1b），早侏罗世金鸡组在河源断裂南东侧总体为浅海相，北东侧海陆交互相沉积，厚度相差大于3000m。晚侏罗世高基坪群火山岩亦出现地层厚度突然变化，由200多m，突变为2500多m。

晚白垩世末期，区域应力开始由张性向压性转换，紫金—博罗等一系列北东向逆断裂复活、发展，本区内河源断裂和紫金—博罗断裂共同作用形成石坝盆地初始形成（图3-1c）。

3.3新构造期

从盆地白垩系、第三系、新近系地层分布来看，石坝盆地受断裂逆冲运动影响，由南东向北西逐渐收缩。说明从晚白垩世末开始，断裂上盘以持续上升为主。

丹霞组（K2E1d）地层砂砾岩局部发生倒转（观音阁），根据主干构造和倒转构造的关系分析，说明伴随有较大规模的水平错动。

紫金—博罗断裂南东侧地质构造块体，由于大规模逆冲作用，抬升最高，风化剥蚀作用最强。出露地层为震旦系到石碳系，缺失较新地层。

4.断裂与深层地热的关系

4.1断裂与深层地热生成关系

加里东—燕山期岩浆的大规模上侵，携带大量热能，形成最初深层地热异常区。后期由于放射性衰变产生热能叠加。

断裂规模大、活动期次多、延续时间长、不同性质活动等特点，断裂的构造生热，对本区深层热形成具有一定的叠加贡献。

断裂上盘中发现有辉长岩侵入于花岗岩内，说明沿断裂带存在地幔物质上涌。

4.2断裂对深层地热存储、运移的影响

早期形成的破碎带本身经不同期次和不同性质（压性为主）的活动，破碎带密闭性较好，且大部分破碎岩石已重新胶结成岩，多次的岩浆活动，其气、液的上涌，形成各种脉体对早先形成的破裂空间进行第二次密闭，因此早期断裂对深层地热存储是有利的。

新构造活动对深层地热有一定影响。断裂最新活动为斜冲推覆性质，其活化早期已经密闭的破碎带或形成新的构造破裂，总体形成封闭性破碎带。由于围岩的物性差异和构造应力的局部轉换，不论在横向或纵向上，亦能形成局部张性裂隙（图4-1、图4-2）。当张性裂隙与深层热储层连通，形成运移通道和散热通道，如本区南西侧的博罗县城北东的中信汤泉和本区黄沙洞温泉。断裂带内有少量温泉出露，分布较零星，亦说明是局部形成的张性破碎导致深层地热能释放。