地下热水成因类型及成矿模式分析范文

摘要：湖北省地下热水资源较为丰富，多为低温地热资源。根据地下热水形成的地质构造条件、赋存特征等，将省内地下水热水划分为隆起断裂型和沉降盆地型两种成因类型。并从地下热水特征、热储、热源、导热导水构造、排泄、形成机理等方面分别进行了论述。在此基础上，总结出六种地下热水成矿模式。

关键字：地下热水；成因类型；成矿模式

0引言

湖北省地下热水资源较为丰富，已发现的地热田共62处，其中温泉53处、钻孔揭露发现的7处、矿坑揭露发现的2处。

1地热地质背景

湖北省处于中国地势第二级阶梯向第三级阶梯过渡地带，省内西部、北部和东部大部分为高起的山地丘陵，中部偏南为低平的江汉盆地，江汉盆地向北，通过汉江地堑与南襄盆地相连。省内岩浆岩以大别—吕梁期、加里东期、燕山期侵入岩为主，主要分布于大别山—桐柏山、郧西—郧县、随县—枣阳、鄂城—大冶、九宫山—幕阜山和黄陵、调关等地。省内地层发育比较齐全，除缺失下泥盆统和上志留统外，其它皆有分布。变质岩主要分布于大别山、桐柏山、大洪山、武当山，郧西—郧县地区、神农架林区、幕阜山及大幕山区。省内可划分为若干个不同的构造体系，包括北西向构造、北东向构造、纬向构造或东西向构造、山字型构造、新华夏构造、南北向构造及各种形式的旋卷构造等等。其中，北西向构造、淮阳山字型构造之孤顶和前孤西翼、东西向构造和新华夏系构造，构成省内最基本的构造骨架，并控制着地下热水生成和分布。

2地下热水成因类型

根据地下热水形成的地质构造条件和赋存特征可划分为两种基本成因类型，即隆起断裂型和沉降盆地型[2]。

2.1隆起断裂型

湖北省隆起断裂型地热资源分布广泛，多分布于地壳隆起区或褶皱山地，沿断裂带展布，特别是挽近期活动性断裂，深循环的地下水沿构造破碎带上升至地表或浅部，常以温泉形式出露地表。该类地热资源多以断裂为背景产出，一般分布范围小，埋藏相对较浅，为低温地热资源。该类型地热田有58处。

2.1.1地下热水特征

地下热水温度25-74℃。其中温度60～90℃（热水）的低温地热资源[1]8处，主要分布于鄂东北的英山县、罗田县，鄂东南的赤壁市，鄂中的应城市、京山县、洪湖市等地；温度40～60℃（温热水）的低温地热资源16处，主要分布于鄂东南的咸宁市咸安区、崇阳县、通山县、嘉鱼县、黄石市，鄂西兴山县、长阳县等地；温度（温水）25～40℃的低温地热资源34处，主要分布于鄂中部地区，其次是鄂东南、鄂西南地区。地下热水水化学特征与岩性、温度等密切相关。变质岩、岩浆岩区断裂带裂隙水交替循环仅限于断裂带中，与岩体接触面积小，矿物成分难溶，因而水的矿化度比沉积岩同等温度地下水矿化度小，阳离子一般以钠离子为主，次为钙、镁离子，阴离子一般以硫酸根离子为主、次为重碳酸根离子；碳酸盐岩分布区，地下热水沿着不同的岩溶裂隙管道汇集断裂带，并沿断裂带作深部循环，途径长，水温高，交替循环时间长，因而水对矿物的溶滤作用强，水的矿化度一般较高，阳离子一般以钙离子为主，次为镁、钠离子，阴离子一般以硫酸根离子为主、次为重碳酸根离子，鄂西局部地区岩层中含盐层，地下热水中阴阳离子以氯离子、钠离子为主。不同地热田不同温度的地下热水，各种离子成分含量和矿化度不尽相同，其一般规律是水温越高，水的循环深度大、途径长，水与围岩循环交替溶滤作用强，水中各种离子的含量及矿化度愈高，相反则低；而同一地热田不同水温各类离子的含量及矿化度的变化，受冷水混合程度的大小所制约，冷水混合的比例越大，则各类离子及矿化度的变化越大。氟离子、偏硅酸、锶、氡等是地下热水中主要标性组分，大部分地热田均有理疗价值，符合理疗热矿水的有42处。

2.1.2地热地质特征

热储层主要有变质岩热储、岩浆岩热储、碳酸盐岩热储。变质岩和岩浆岩在区域上大部分透水性不好，含水不丰富，且没有明显的盖层，地下热水主要沿断裂带及其周围裂隙运移、汇集，其赋存具有典型的带状水特点，为带状热储；碳酸盐岩中普遍发育有不同程度的岩溶现象，岩石透水性较强，地下热水的运移、聚集主要沿断裂带以及裂隙岩溶系统进行，但一些岩溶洞穴和岩溶系统也为地下热水的生成提供运移、赋存的良好途径和场所，地下热水蕴藏量较丰富。在碳酸盐岩地层区有多相岩层建造时，与其相间的或分布其上的页岩，透水性差，导热率低，隔水或相对隔水，构成热储体的良好盖层，对地下热水起着保温作用[3]。热储层属条带状兼层状热储。省内未发现新生代以来的火山活动产物，岩浆热源存在的可能性不大。地热田热源多为自然梯度增温。变质岩、花岗岩地区导热断裂多为区域性主干断裂，且多为活动性断裂，断裂及其破碎带是地下热水循环径流的主要通道；碳酸盐岩地区导热构造主要为深大断裂、褶皱及受其影响的裂隙岩溶系统，地下热水在断裂破碎带或裂隙岩溶系统中运移径流。地下热水多以天然温泉露头出露于断裂沟谷、背斜侵蚀谷地、半封闭背斜和山地与平原接壤部位，少量为人工揭露。温泉排泄区多出现在断层或破碎带，特别是断层或破碎带与地形低相遇的地方。导热断裂及与其相切的次级张扭性断裂的交汇部位，往往是深部地下热水的上升通道。

2.1.3补给来源

地下热水中稳定同位素δD值为-72.7～-40.5‰，δ18O为-10.08～-6.4‰，两者关系曲线与全球大气雨水线（δD=8δ18O+10）基本一致（图1），表明地下热水来源于大气降水[4]。

2.2沉降盆地型

沉降盆地型地热资源主要分布于江汉盆地、南襄盆地及沟通它们的汉江地堑、鄂东黄梅—广济一带和其它一些山间小型新生代盆地。该类地热资源一般埋藏在中、新生代内陆盆地中，分布面积大，埋藏深，温度较高，为低温—中温地热资源。该类型地热田有4处。盆地内堆积一套巨厚的中新生界碎屑岩类，地温场状态一般为正常增温值区，水温变化与地温呈对应关系，随着埋深增加而水温呈递增趋势。其热水含水层之上，一般都有较厚的隔水、隔热盖层，一旦钻孔揭露，地下热水有很高的势能，并具有明显的水、气两相运动特征。以江汉盆地为例：地下热水形成机制，可用层状热储、热传导供热的模式加以概括。热储层分布很广，渔洋组（Ky）、新沟嘴组、沙市组（Ex、Es）、荆沙组（Ej）、潜江组（Eq）、荆河镇组（Ejh）和广化寺组（Ng）的砂岩中都存在丰富的地热（热卤水）资源，而覆于其上或间于其间的页岩、泥岩、泥质灰岩则构成热储盖层。热储温度主要受地温梯度控制，供热方式主要为热传导。地下热水以大气降水入渗补给、地表水体的补给和周边侧向径流补给为主，补给区位于北、西、北东地区的低山—丘陵区。部分地区由于远离补给区，且深埋于白垩系～新近系碎屑岩中，地下热水处在长期封闭环境中，水的交替循环极其缓慢。远源补给的地下水，储存于白垩—新近系碎屑岩孔隙裂隙中，由于上面覆盖的新近系的陆源碎屑沉积物良好的保温和隔热的封闭作用，形成盆地型的低温热水型的地热资源，盆地内次级构造边缘主要导热断层的局部地段存在高温中心，地温从这些中心向边界方向逐渐降低，通过人工开采的形式排泄。由于远离补给区，且深埋于震旦～新近系碎屑岩中，地下热水处在长期封闭环境中，水的交替循环极其缓慢，在高温长期溶虑作用下，矿化度高，水质为卤水，水化学类型为氯化物硫酸钠型水。

3成矿模式

依据省内地热地质背景、地热成因类型和形成机理等，将省内地热分为6个成矿模式。

4结语

湖北省地下热水成因类型分为隆起断裂型和沉降盆地型，隆起断裂型又分为变质岩式、岩浆岩式、背斜式、向斜式等4种成矿模式，沉降盆地型分为裂隙孔隙式和裂隙岩溶式两种成矿模式。对地下热水的成因类型、成矿模式进行研究，有助于制定合理的地热资源勘查开发规划，并为地热资源远景勘查、资源管理和合理开发利用保护提供依据。

参考文献：

[1]中国国家质量监督检验总局和国家标准化管理委员会GB/T11615-2010.地热资源地质勘查规范[S].北京:中国标准出版社,2010.

[2]程伯禹.湖北省地热资源与可持续开发利用[J].资源环境与工程，2007，21（增刊）：107-110.

[3]陆天平，陈忠奎.湖北省地热的基本类型、特征及生成规律[J].资源环境与工程，2007，21（6）：691-694.

[4]廖媛,李伟,王亮，谭伟.湖北省地热资源现状调查评价与区划[R].武汉:湖北省地质环境总站,2014.

[5]徐世光,郭远生.地热学基础[M].北京:科学出版社,2009.

作者：牛俊强；苏呈；廖媛 单位：湖北省地质环境总站