0引言

地?zé)崮?/a>是一種綠色低碳、可循環(huán)利用的可再生能源,與風(fēng)能、太陽能相比,不受季節(jié)、氣候、晝夜變化等外界因素干擾,具有儲量大、分布廣及開發(fā)利用簡便等特點,是一種現(xiàn)實并具有競爭力的新能源。吉泰盆地位于江西省中部、贛江中游,面積約為4 550 km2, 為白堊系形成的陸相箕狀湖盆,與清江盆地、撫州盆地、贛州盆地等一起構(gòu)成江西中北部晚燕山—喜馬拉雅期盆地群。

21世紀(jì)以來,為尋找地?zé)豳Y源,前人已在吉泰盆地開展了一系列研究工作。2010—2011年間,江西省水文地質(zhì)大隊在《江西省地?zé)豳Y源預(yù)測及勘查開發(fā)研究報告》中,初步分析了吉安盆地的地?zé)岬刭|(zhì)條件、地?zé)豳Y源類型,并預(yù)測了地?zé)豳Y源的賦存規(guī)律。2014—2017年間,在吉泰盆地江子頭地區(qū)進行了物探調(diào)查并鉆鑿了1個地?zé)?/a>鉆孔,獲得水量 330 m3/d、水溫37℃的地?zé)崴Y源。在該項成果的指導(dǎo)下,又在樟山地區(qū)施工了4個地?zé)?/a>鉆孔,獲得水量818 m3/d、水溫57℃的地?zé)崴Y源。這些地?zé)峥辈?/a>研究工作,進一步查明了吉泰盆地地?zé)岬刭|(zhì)條件,為總結(jié)吉泰盆地地?zé)?/a>資源的賦存特征及形成機制奠定了基礎(chǔ)。

1樟山地?zé)崽?/a>地質(zhì)背景

吉泰盆地位于揚子準(zhǔn)地臺與華南褶皺系接觸帶,屬于華南褶皺系贛西南坳陷之大湖山—芙蓉山隆斷束與吉安凹陷的交接部位[4-5],樟山地?zé)崽?/a>位于吉泰盆地北部。區(qū)內(nèi)經(jīng)歷多期次構(gòu)造運動,印支運動使其褶皺成陸,形成了一些開闊褶皺及斷裂構(gòu)造;燕山期由于強烈的斷裂及斷塊作用,形成吉安盆地等一系列陸相斷陷盆地;喜山期主要表現(xiàn)為抬升作用, 以北東、北西向斷裂復(fù)活,盆地被抬升為主。區(qū)域上, 贛江大斷裂從區(qū)內(nèi)通過,同時,受紅盆斷陷作用,盆地內(nèi)一般發(fā)育盆地同生斷裂。 

2樟山地?zé)崽?/a>地?zé)?/a>地質(zhì)條件

2.1地層

研究區(qū)地表出露的地層主要為第四系與白堊系,白堊系紅層下伏有二疊系小江邊組、馬平組與石炭系梓山組地層。白堊系宏岡組大面積分布于研究區(qū)北部,巖性上部為磚紅色塊狀含礫不等粒鈣質(zhì)長石巖屑砂巖夾透鏡狀鈣質(zhì)復(fù)成分礫巖;下部為暗紫紅色、青灰色塊狀礫巖,灰白色塊狀石英質(zhì)礫巖,花斑狀礫質(zhì)不等粒鈣質(zhì)巖屑砂巖、含礫鈣質(zhì)砂巖夾透鏡狀礫巖,灰白~淺紅色厚層狀含礫砂質(zhì)灰?guī)r,與下伏周田組呈平行不整合接觸,在研究區(qū)中部與周田組呈斷層接觸。白堊系周田組大面積分布于研究區(qū)中部,巖性上段為紫紅色、磚紅色粗~中砂巖和中~細粒礫巖;中段為暗紅色薄層狀鈣質(zhì)粉砂巖與中厚層狀粉砂質(zhì)泥巖互層,沉積構(gòu)造具水平層理及小型斜層理;下段為紫紅色巨厚層狀含礫泥質(zhì)不等粒巖屑雜砂巖與巨厚層狀鈣質(zhì)粉砂巖互層。

鉆孔揭穿紅層后揭露的二疊系馬平組地層厚度為95~211 m,巖性為灰白色、淺灰色、灰黑色和深灰色塊狀生物碎屑微晶灰?guī)r、變質(zhì)粉砂質(zhì)細晶灰?guī)r。巖礦鑒定顯示為變余含粉砂細晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,石英砂含量約40%;方解石約59%;白云母約1%,并發(fā)育條帶狀方解石脈,脈寬多為1~5 mm,可見溶蝕、孔洞。

本區(qū)隱伏梓山組地層埋深大于1 100 m。巖性主要為灰白色中厚層狀含礫石英砂巖、灰白色砂質(zhì)板巖、灰黑色中薄層狀炭質(zhì)砂巖及淺灰色石英巖,主要礦物組成為長石、石英,含少量灰白色方解石。石英砂巖巖礦鑒定為細粒粒狀變晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,石英含量約90%,長石約5%,碳酸鹽約4%,黃鐵礦約 1%,白云母及電氣石均小于1%。

2.2地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)發(fā)育兩條北北東向斷裂———F1斷裂與 F2斷裂。F1斷裂橫穿研究區(qū)中南部,長約2.7 km,走向北北東,傾向不明,是宏岡組礫巖與周田組粉砂巖的接觸斷層。但受地表植被覆蓋與風(fēng)化作用影響,出露條件并不理想,本斷裂規(guī)模較小,是紅盆形成過程的組間斷裂,對本地?zé)崽?/a>找熱意義較小。F2斷裂位于 F1段以南,長約2.5 km,走向北北東-北東,傾向南東,傾角約為50°。

2.3地溫場特征

2.3.1地?zé)崃黧w分布特征

通過本地?zé)崽飳嵤┑?個鉆孔系統(tǒng)測溫資料分析,本地?zé)崽?a href="http://www.zxtkg.com/t/深部.html" >深部的熱量主要通過巖石熱傳導(dǎo)和載熱地下水運動向地表傳輸。平面上,鉆孔穿透紅層后,同一深度下4個鉆孔的溫度差異整體較小;垂向上,則因地?zé)釁^(qū)內(nèi)的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件不同而呈現(xiàn)差異。總體上14個鉆孔的地溫均隨鉆孔深度的增加而升高,表現(xiàn)出典型的傳導(dǎo)式增溫特征。當(dāng)鉆孔穿透紅層后,孔內(nèi)溫度達到最高值,隨后底部出現(xiàn)拐點, 溫度降低,呈現(xiàn)從慢增溫到近乎不增溫的特征,這與該段穿過熱儲時水巖比熱容差異導(dǎo)致的熱量單向傳遞有關(guān),冷水下移,熱水上涌,造成上部水溫高,下部水溫度低的分層現(xiàn)象。水文測井數(shù)據(jù)顯示,該段流體電阻率和自然伽馬等參數(shù)也存在明顯突變。

2.3.2地?zé)嵩鰷芈?o:p>

地?zé)嵩鰷芈食Ｓ脕碓u價盆地型地?zé)崽锏?a href="http://www.zxtkg.com/t/熱儲溫度.html" >熱儲溫度,鉆孔揭穿紅層后會出現(xiàn)較大的溫度拐點,但對于熱儲上部的蓋層,可用地溫梯度來評價其熱異常特征,具體方法為選取灰?guī)r以上的紅層計算地?zé)崽锏牡責(zé)嵩鰷芈省Ｕ辽降責(zé)崽锏牡責(zé)嵩鰷芈嗜绫?所示。

2.4熱儲特征及其埋藏條件

2.4.1熱儲類型與分布

樟山地?zé)崽锏牡叵聼醿Ρ憩F(xiàn)出典型的傳導(dǎo)式增溫特征,其熱源深埋于巨厚層的紅層之下,以地下水為載體,通過熱傳導(dǎo)方式吸收巖石骨架中的熱能,升溫形成層狀地?zé)崴?/a>。以ZK1為例,鉆進至1 105.95 m (未揭穿紅層)時開展了抽水試驗,測得水溫為28℃, 而鉆進至1 143.20 m揭穿紅層后,揭露灰?guī)r地層,繼續(xù)鉆進至1 190.30 m時出現(xiàn)涌水,測得自流量為 0.102 L/s,巖芯顯示發(fā)育溶隙,1 221.50 m處發(fā)育小斷層,1 279.40 m發(fā)育高0.5 m、部分為黏土填充的溶洞;終孔抽水試驗測得地?zé)崴?/a>水溫為42℃,產(chǎn)量為135.60 m3/d。這些特征共同表明,ZK1孔地?zé)崴?/a>賦存于灰?guī)r巖溶空隙中,巖性為淺灰色灰?guī)r,屬盆地層狀傳導(dǎo)型地?zé)崴?/a>。ZK4孔的井內(nèi)測溫數(shù)據(jù)顯示, 在1 322 m、1 390 m兩處測溫曲線拐彎較明顯,孔內(nèi)溫度隨著深度的增加逐漸升高,巖性為淺灰、灰白灰?guī)r。這些特征進一步證實,灰?guī)r段是地?zé)崴南鄬Ω患瘏^(qū)。

2.4.2熱儲埋藏條件

根據(jù)本地?zé)崽?a href="http://www.zxtkg.com/t/鉆探.html" >鉆探、簡易水文、系統(tǒng)測溫與抽水資料,本地?zé)崽锏?a href="http://www.zxtkg.com/t/熱儲層.html" >熱儲層為馬平組灰?guī)r,埋深為 1 143.20~1 440.0 m,研究區(qū)熱儲埋藏深度較穩(wěn)定,厚度變化較小,4個地?zé)峥椎臒醿ι细驳貙泳鶠榘讏紫岛涌诮M磚紅色厚層狀泥質(zhì)粉砂巖與復(fù)雜成分礫巖, 具有較好的隔熱保溫性能。

2.4.3熱儲溫度

熱儲溫度可通過地球化學(xué)溫標(biāo)結(jié)合水質(zhì)分析資料來估算。由于研究區(qū)內(nèi)巖石中的SiO2主要以石英形式存在,熱水中的SiO2也來源于石英溶解,加之該區(qū)地?zé)崴疄?a href="http://www.zxtkg.com/t/中低溫.html" >中低溫類型,不存在蒸汽損失,故采用無蒸汽損失的石英溫標(biāo)進行計算。根據(jù)水質(zhì)分析成果, 各鉆孔中SiO2平均含量為29.62 mg/L,計算結(jié)果表明,研究區(qū)內(nèi)熱儲溫度為63.44~85.41℃,平均熱儲溫度為78.88℃。

3地?zé)崃黧w化學(xué)特征

3.1地?zé)崴瘜W(xué)組分特征

根據(jù)水樣礦泉水全分析結(jié)果,本區(qū)地?zé)崴栯x子以鈣離子為主,鈉離子次之,鎂離子再次之,并含微量鋁離子;陰離子中以碳酸氫根離子為主,硫酸根離子次之,氯離子、硝酸根離子及氟離子含量極少。 地?zé)崴泻需F、錳、銅、鋅、鉻、鍶、鋇等多種微量元素離子,其中鐵離子、鋇離子、錳離子、鋰離子和鍶離子含量較高。地?zé)崴瘜W(xué)類型主要為弱堿性硫酸重碳酸鈉型水(SO4·HCO3-Na)和弱堿性重碳酸鈣鈉型水(HCO3-Ca·Na)。地?zé)崴衅杷岷繛?5.0~ 51.4 mg/L,屬于含偏硅酸重碳酸鈣鈉型理療溫礦水, 適合洗浴及醫(yī)療用途。

3.2地?zé)崴畡討B(tài)特征

通過對地?zé)峥滓粋€水文年的自流量、水溫動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析,結(jié)果如表2所示。由表2可知,鉆孔自流量、水溫動態(tài)曲線呈波狀起伏狀,總體較平穩(wěn)。

4地?zé)?a href="http://www.zxtkg.com/t/資源.html" >資源成因分析與熱儲模型

研究區(qū)上覆白堊系河口組與周田組紅層,結(jié)構(gòu)致密、裂隙不發(fā)育,具備導(dǎo)水性差、隔熱保溫性好的優(yōu)點。同時,紅層厚度穩(wěn)定在1 143.20~1 250.0 m,厚度適中,為地?zé)崽锏男纬商峁┝肆己玫纳w層條件。根據(jù)鉆孔系統(tǒng)測溫資料,研究區(qū)及其周邊地溫梯度為 23.9~31.5℃/km,略高于江西省地溫梯度平均值(20~ 25℃/km),證實大地熱流是研究區(qū)的主要熱源。鉆孔揭穿紅層進入馬平組后均出現(xiàn)涌水或漏漿現(xiàn)象,并發(fā)育不規(guī)則溶蝕空隙,抽水水溫與紅層段存在顯著差異,表明二疊系的灰?guī)r地層是本地?zé)崽锏臒醿ΑＭ瑫r, 基于地?zé)崽飬^(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征及地熱流體場特征,推測地?zé)崴a給源位于地?zé)崽锉蔽?0 km處的吉安盆地北西緣,層狀巖溶空隙構(gòu)成地?zé)崴膹搅魍ǖ馈?o:p>

綜合分析,本地?zé)崽餅閷訝罘植嫉呐璧匦?a href="http://www.zxtkg.com/t/地?zé)嵯到y(tǒng).html" >地?zé)嵯到y(tǒng),熱儲為層狀海相碳酸鹽巖地層,勘查類型為Ⅱ-1 型,地?zé)崴男纬蓹C制可概括為:大氣降水在研究區(qū)北西30 km處吉安盆地北西緣出露的二疊系灰?guī)r地層中沿巖溶、裂隙等通道下滲,并隨著向南東逐步隱伏的灰?guī)r層狀熱儲徑流,在受大地熱流供熱、千米厚紅層保溫的作用下,在研究區(qū)一帶賦存地?zé)崃黧w。但由于深部巖溶發(fā)育極不均一,本次實施的地?zé)峋?/a>揭露的均是主巖溶通道末端,獲得的地?zé)崴當(dāng)?shù)量相對有限。

5結(jié)語

樟山地?zé)崽?a href="http://www.zxtkg.com/t/深部地?zé)?html" >深部地?zé)?/a>水主要來源于大氣降水, 該降水在研究區(qū)北西30 km處吉安盆地北西緣出露的二疊系灰?guī)r地層中沿巖溶、裂隙等通道下滲,并隨著向南東逐步隱伏的灰?guī)r層狀熱儲徑流,沿途通過傳導(dǎo)等方式吸收圍巖熱量及溶濾圍巖微量元素,在受大地熱流供熱、千米厚紅層保溫的作用下,在深部溶腔(溶孔、溶洞等)中富集賦存形成熱水資源。根據(jù)樟山地?zé)崽锏責(zé)釛l件分析,吉泰盆地紅層下伏二疊系馬平組碳酸鹽巖溶裂隙為地?zé)峥辈殚_發(fā)主要目標(biāo)層段,屬沉積盆地傳導(dǎo)型地?zé)豳Y源,熱儲巖性比較復(fù)雜且局部富水性極好,但分布不均。樟山地?zé)嵴覠岢晒羌┡璧仄駷橹拱l(fā)現(xiàn)的找熱溫度最高、開發(fā)價值最大的地?zé)?a href="http://www.zxtkg.com/t/水資源.html" >水資源,為吉泰盆地尋找盆地傳導(dǎo)型巖溶熱儲地?zé)崴Y源和盲區(qū)靶區(qū)優(yōu)選提供了研究方向。