朱少华

(江西省勘察设计研究院，江西 南昌 330095)

温泉地热水资源是储存在地球深部的可再生的清洁能源。该类型资源具有储量大、分布广和可开发利用价值大的特征，有加深深部水文循环的作用。地热水中往往富含稀有、稀散矿物质，对人体具有良好的医疗作用。因此，如何可持续地、清洁、高效利用温泉地热水资源成为当前研究的热点之一。庐山温泉地热水位于江西庐山温泉镇，该区域以旅游经济为主，合理开发“温泉疗养院”有助于推动当地经济发展，也有助于资源综合利用、集约利用理念的推进。基于此，本文以庐山温泉地热水为研究对象，结合野外地质调查研究，分析了庐山温泉地热水的地质特征及构造分布规律，对地热水的埋藏条件进行了探讨，为该区域核实地热水资源储量提供基础。

1 研究区地质概况

1.1 地层及岩浆岩

庐山温泉地热水矿区出露地层较为简单，主要为分布于温泉河及其两岸、沟谷小平原地带的第四系联圩组(见图1)，为一套洪冲积相组合，以河流冲积物为特征，少量山前冲洪积混合物堆积，上部灰褐色、浅黄色粉质黏土，可塑性，透水性弱，厚度1.95～2.90 m；下部为浅黄色碎石细砂及卵石层，透水性强，含孔隙潜水，厚度为1.20～3.42 m。下伏基岩主要为前震旦系板溪群归宗寺变粒岩。

矿区岩浆岩较为发育，温泉北东部外围分布有玉京山二长花岗岩和观音桥花岗片麻岩体，成岩时代为早白垩纪和新元古代。矿区脉岩极为发育，以花岗伟晶岩为主，空间展布方向以北东向、北西向为主，近南北向和近东西向次之，多顺地壳上隆产生的裂隙贯入，属燕山晚期产物。

图1 庐山温泉地热水矿区地质简图

Qhl—联圩组；Pt1xg—前震旦系板溪群归宗寺变粒岩；1—地热水矿区范围；2—实测及推测断层；3—钻孔及编号

1.2 构造

庐山温泉地热水位于下扬子地块中部，庐山隆起与鄱阳湖坳陷交汇部位，即北东向和纬向构造的复合部位，断裂构造发育，主要有北东—北北东向、东西向、北西向三组。构造活动时期主要为印支—燕山期，喜山期仍有活动，具有多期活动特征。其中，北东—北北东向构造是赣江断裂带的重要组成部分，自北向南穿越庐山温泉地热水矿区范围，断层面产状，一般倾向南东110°，倾角70°～80°，近直立，断面呈舒缓波状，沿断裂面见有基性岩脉及花岗伟晶岩脉侵入，脉宽5～10 mm，构造带明显，分为硅化碎裂岩带、挤压构造透镜体带、构造角砾岩带；东西向构造带内发育构造透镜体，断层泥，由碳酸盐、泥质胶结的角砾岩组成，见少量温泉点分布；北西向构造影像呈直线状，山脊沿走向被错断，具右行走滑迹象，带宽约9.1 m，延长大于300 m，构造分带明显，可分为构造劈理化带、构造弱碎裂岩带、构造强破碎带和构造弱碎裂岩带。

2 温泉出露概况

庐山温泉天然露头原来以上升泉的形式出现，原温泉露头点位于温泉村近东西向的山间谷地中，呈近东西向展布在长80 m、宽20 m的范围内，按其分布位置分为9个泉点。水温62～66 ℃，1、5号泉水温最高，分别达66 ℃和65 ℃。据1977年3月测量资料，1～7号泉总流量为342 m3/d。

热泉水无色透明，有硫化氢气味，泉口处堆积较多的白云母细片及细砂，泉水冒泡周期约为10～20 s。泉水群在空间上具有明显的方向性，呈近东西向与北西向十字交叉分布。经1982年江西省水文地质大队勘察证实，上述泉群的分布实际上受F21断层(近东西向)和北西向断裂的控制。1982年7月由于温泉疗养院ZK1号生产井的开采抽水后，原温泉(上升泉)已不再涌水并干涸。

3 地热田地热场特征

3.1 基岩面地温场平面形态及其特征

从图1可以得出，地表地温异常区形态呈不对称椭圆形，面积约0.384 km2，其形态特征与地热田区的构造组合框架基本一致，即主要位于F21断层(近东西向)与北东(F38、F40)及北西向(F37)张性断裂构造交汇部位。其分布范围及形态特征基本反映了该地热田控、导热构造的组合关系。

3.2 地温场水平方向变化特征

(1)断层的控制：庐山温泉地热水受断裂构造控制明显，区域上北东向(F1为代表)为控热构造，而北东向、北西向和近东西断裂构造的交汇部位起导热作用。庐山温泉地热水的空间分布形态为一个北西轴较长、北东轴较短而又向东南凸出的不对称椭圆形。由此可见，断层性质与热水分布有密切关系。热水显然是从断裂交汇处形成的热水管道由深处向上运动，并沿断裂带扩散，延展到一定距离后温度逐渐降低，直至达到和外围正常温度接近时为止。

(2)上部隔水层的控制：燕山期花岗岩由深部侵入到前震旦系板溪群变质岩中。由于前震旦系板溪群变质岩大部分由板岩、绢云母化片岩等组成，为相对隔水层，同时也为良好的隔热层。隔水层的岩石组合类型、地层厚度、岩石裂隙发育程度以及分布状态等均对地球深部地热水的保温、散热条件有着明显的影响作用，即对深部地热水的水温起控制作用。

(3)浅部冷水的控制：在一定深度内，浅层地下冷水对深部地热水的影响较大，不仅表现在地热水水平方向上的水温变化，还体现在垂直方向上的水温变化，主要原因在于深部地热水沿着导热构造向上运移过程中具有向四周扩散的趋势，与地下冷水混合，使得地热水温度在水平方向和垂向上降低。

3.3 地温场垂向变化特征

对钻孔孔底测温资料分析(图2)，钻孔随深度增加温度逐渐增高，但随勘探孔所处的部位及深度不同，其温度增加程度变化较大。其变化规律为：(1)在前震旦系钻进过程中，水温随深度缓慢增高，一般由25 ℃逐渐上升到40 ℃，可称为水温渐变带；(2)揭穿前震旦系变质岩进入花岗岩遇到裂隙带后，水温突然增至60 ℃以上，形成高温热矿水带(或称水温突增带)，如JK4、JK7孔于孔深168 m和150 m处，钻孔突然出现漏水，水温剧增，JK4孔由56 ℃突增达至62 ℃，而JK7孔由56 ℃突增达至64 ℃；(3)继续钻进，水温又有所下降，但总的来说比较稳定，水温保持在60 ℃左右，呈现波浪式摆动，变化幅度一般在1～2 ℃，可称为水温平衡或稳定带，如JK4孔，孔深约185 m深度后水温下降；(4)再次遇到裂隙带后，水温突然增至80 ℃以上，形成高温热水带(或称水温突增带)，如JK7孔于孔深480 m，钻孔突然出现全漏水，孔底水温剧增( JK7孔由69℃突增达至83 ℃)。

图2 JK4和JK7钻孔垂向测温曲线图

造成以上现象的原因为：钻孔上部为浅层冷水含水层，水温偏低，揭穿高温热水的导水管道时，水温突然升高；当穿过破碎带(热水通道)后又受冷水扩散的影响，温度上升缓慢，达到一定深度后，将因冷水补给逐渐减少，以致失去平衡关系而出现水温稳定上升。

4 热储特征及其埋藏条件

4.1 热源特征

根据庐山温泉地热水的地温场特征以及区域地下水分布规律，结合区域水文地质循环条件，对比中新生代以来区域构造—岩浆演化过程，认为庐山温泉地热水的热异常主要与深部隐伏的西崮山花岗体的余热以及北东向活动断裂带的深循环热关系密切。庐山温泉范围内燕山期花岗伟晶岩密布，总体上呈北东向、近东西向展布，且岩脉在垂向上具有膨大的趋势，说明该期岩浆活动的成岩过程中具有多期次岩浆活动的特征，其深部可能仍存有尚未完全固结的残余岩浆熔融体，是庐山温泉地热水矿区范围内主要的热源。

4.2 热储特征

庐山温泉地热水受构造控制明显，其热储是通过对流与扩散的方式进行，即热流是通过控热构造和导热构造中地热流体的相对运动将深部地热能传输至地表浅部的，并在地浅表构造有利位置(储热控制和保温盖层的交汇部位)形成地温异常区。按照庐山温泉地热水的产出特征，结合资源勘查钻孔资料中揭露，认为庐山温泉地热水的热储平面为一个由构造破碎带组成的呈带状分布的近似椭圆分布的热储，空间上分布于近东西F21断裂带两侧，在垂向上为管状裂隙导出地热水。

4.3 热储模型分析

庐山温泉地热水位于近东西向的沟谷(即东西向断裂带)中，该断裂带呈近东西走向(86°左右)，断裂面总体倾向北，倾角60°～85°，是一个严格受构造控制、热储呈带(脉)状对流型构造裂隙地热水。地热区北西侧的低中山(庐山)变质岩及浅变质岩分布区岩石中的风化网状构造裂隙容易汇集降水、地表水形成构造裂隙水。丰富的降雨量为构造裂隙水提供了水源保障。大气降水顺着风化变质岩及浅变质岩原次生裂隙及后期构造裂隙下渗到深部，汇集到宽大而深的控热的北东向F1断裂带裂隙内，经断裂深部循环加温，并储集在几组断裂交汇形成的构造破碎带中；北西侧庐山海拔高程与庐山温泉区高差达400～1 400 m，随着热储各部位的高程、地下水位等地理因素形成的压力差，受花岗岩体的局部性阻水作用，促使热储内的地下热水沿着F21与F37、F38、F40、F41等断裂交汇复合部位(断裂交汇处)的裂隙带上升并与浅部风化裂隙水混合扩散。

5 结论

(1)庐山温泉地热水地表地温异常区形态呈不对称椭圆形，产于F21断层与北东及北西向张性断裂构造交汇部位，其分布范围及形态特征基本反映了该地热田控、导热构造的组合关系。

(2)庐山温泉地热水的热异常主要与深部隐伏的西崮山花岗体的余热以及北东向活动断裂带的深循环热关系密切，深部可能仍存有尚未完全固结的残余岩浆熔融体，是庐山温泉地热水矿区范围内主要的热源。

(3)庐山温泉地热水是一个严格受构造控制、热储呈带(脉)状对流型构造裂隙的地热水。