福建德化龍門大峽谷地?zé)崽卣骷扒熬胺治?/h1>
2022-01-06 08:12李全力
福建地質(zhì) 2021年4期
李全力
(福建省閩東南地質(zhì)大隊，泉州，362011)
福建省閩東南地質(zhì)大隊于2019～2020年在德化龍門大峽谷開展地?zé)嵴{(diào)查評價，首次發(fā)現(xiàn)了溫泉露頭1處，并圈定了地?zé)岙惓^(qū)1處。結(jié)合后續(xù)的野外地質(zhì)調(diào)查研究，為該區(qū)及外圍地?zé)豳Y源勘查提供一種思路，為龍門大峽谷地?zé)徇M一步勘查提供依據(jù)。
1 區(qū)域地質(zhì)條件
1.1 地形(地貌)特征
龍門大峽谷溫泉點位于龍門灘水庫東北側(cè)浐溪河床處，即龍門大峽谷景區(qū)北端。浐溪發(fā)源于戴云山脈主峰，總體向東流入龍門灘水庫，出龍門灘水庫后總體流向北北東至水口鎮(zhèn)的涌口與涌溪匯集流入大樟溪。調(diào)查區(qū)測流豐水期為376.5 L/s，枯水期為30.8 L/s。龍門大峽谷起點位于龍門灘水庫大壩處，似“右耳狀”往北北東方向展布，長約為2.3 km，寬為30～70 m；周邊水系較發(fā)育，河谷多呈“V”字型，局部為陡崖，山勢險峻。研究區(qū)溫泉點基巖裸露，北側(cè)為緩坡，土層較厚；南側(cè)為陡坡，山坡上斷續(xù)見陡崖為深切割且地形起伏較大的構(gòu)造侵蝕中低山地貌；地形總體為龍門灘水庫、浐溪低，四周高。龍門大峽谷最高點位于西北側(cè)大山林，海拔為795 m，溫泉點海拔約為380 m，高差約為415 m。
1.2 地層巖性
區(qū)域出露的地層較簡單，主要有第四紀(jì)全新世，早白堊世寨下組、黃坑組、小溪組，晚侏羅世南園組及新元古代馬面山(巖)群大嶺(巖)組。龍門大峽谷溫泉點出露巖性為晚侏羅世南園組第三段流紋英安質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r，巖石脆性較強。
1.3 構(gòu)造
龍門大峽谷溫泉位于閩東火山斷坳帶中段，戴云山巨型環(huán)狀火山構(gòu)造的西南部。區(qū)域構(gòu)造上位于福安—南靖北東向斷裂帶南段(德化—南靖段)、閩江口—永定北東東向斷裂帶中段、浦城—尤溪北北東向斷裂帶南端交會復(fù)合部位，構(gòu)造較復(fù)雜。根據(jù)溫泉出露的位置與構(gòu)造的關(guān)系分析，全省約70%的溫泉集中在福安—南靖北東向斷裂帶以東區(qū)域，溫泉的展布和出露位置大多數(shù)與北西向(約占50%)和北東向(約占40%)斷裂有關(guān)[1-4]。
區(qū)域構(gòu)造活動強烈，主要為斷裂構(gòu)造發(fā)育，形成以北西向、北東向為主，東西向、南北向構(gòu)造形跡零星分布的基本構(gòu)造格局；此外在龍門大峽谷西北側(cè)、西南及東南側(cè)均見環(huán)狀、放射狀構(gòu)造分布。地質(zhì)構(gòu)造對區(qū)域地下水，特別是基巖裂隙水及地下熱水的貯存與分布起著顯著的控制作用。區(qū)域地?zé)狳c均出露在北西向與北東向斷裂構(gòu)造的交會部位及其附近，如現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的雷峰鎮(zhèn)上蕉溪、下蕉溪，南埕鎮(zhèn)塔兜、龍門灘鎮(zhèn)碧潭等地?zé)狳c(圖1)。
1.4 侵入巖
區(qū)域侵入巖主要有晚白堊世花崗斑巖、早白堊世花崗閃長斑巖、晚侏羅世潛花崗斑巖、石英閃長巖及斜長流紋斑巖、流紋巖脈、花崗斑巖脈、石英正長斑巖脈、閃長玢巖脈等。龍門大峽谷溫泉與斜長流紋斑巖關(guān)系密切。
工作區(qū)內(nèi)斜長流紋斑巖脈沿北東向斷裂構(gòu)造出露，平面上總體走向北東，似“大骨頭狀”出露，剖面上總體傾向南東，傾角為75°～80°，其中北東側(cè)斷層，傾向以南西為主，傾角近直立(82°左右)，局部傾向北東，傾角 81°左右。斜長流紋斑巖具較強蝕變，蝕變礦物為微粒石英、方解石、綠簾石及鱗片狀綠泥石。斜長流紋斑巖脈圍巖為晚侏羅世南園組第三段流紋英安質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r(圖2)。
圖2 龍門大峽谷地?zé)岬刭|(zhì)及等溫線圖Fig.2 Geothermal geology and isotherm map of Longmen canyon1—晚侏羅世南園組第三段；2—流紋斑巖；3—硅化/褐鐵礦化；4—高嶺土化/絹云母化；5—葉臘石化/綠泥石化/綠簾石化；6—性質(zhì)不明斷層及產(chǎn)狀；7—平推斷層；8—逆斷層及產(chǎn)狀/正斷層及產(chǎn)狀；9—斷層破碎帶及構(gòu)造角礫；10—裂隙產(chǎn)狀；11—實測地質(zhì)界線及接觸產(chǎn)狀；12—溫泉點編號/溫泉水溫(℃)、流量(L/s)/；13—測溫孔及編號；14—可控源測線及編號；15—等溫線及溫度
2 地?zé)狳c地質(zhì)特征
2.1 溫泉出露特征
龍門大峽谷溫泉出露在龍門大峽谷景區(qū)北側(cè)，浐溪流向由西向北急轉(zhuǎn)彎處河谷的南側(cè)。溫泉點基巖裸露，可見多處溫泉沿斜長流紋斑巖張性裂隙溢出，屬于上升泉，但泉水流量較小，壓力也較小，多沿張裂隙呈漫流狀。溫泉出水點位于浐溪水面以下，溫泉溢出總面積約100 m2,在浐溪水面可斷續(xù)見氣泡冒出。3處地?zé)岢鏊c海拔約380 m，水溫30.8～31.6℃，估計其3處流量總和為0.174 L/s，溢出裂隙產(chǎn)狀傾向為208°～218°，傾角為75°～86°。溫泉沿北西向斷裂分布，受北東、北西2組斷裂控制，溫泉出露點硫磺臭不明顯。
2.2 地溫場特征
2.2.1 垂向地溫變化特征
綜合分析淺層測溫孔資料(表1)，發(fā)現(xiàn)孔深15～20 m基本不受地表氣溫影響，故埋深15 m處地溫作為常溫帶溫度。對26個測溫孔孔深15～30 m開展米增溫統(tǒng)計，米增溫≤-0.05℃的測溫孔有1個，0.05℃≥米增溫率>-0.05℃的測溫孔有18個，0.10℃≥米增溫>0.05℃的測溫孔有3個，米增溫>0.10℃的測溫孔有4個。米增溫>0.10℃的測溫孔有CK603、CK604、CK801、CK8024個，其中CK802增幅度最大，增溫率達0.39℃/m(圖3)；這表明CK603、CK604、CK801、CK802測溫孔尚未揭露地下主要熱水通道，同時也表明這些測溫孔位于地溫異常中心。
表1 龍門大峽谷測溫孔不同深度統(tǒng)測溫數(shù)據(jù)
圖3 龍門大峽谷各測溫孔孔深15～30 m地溫米增溫統(tǒng)計圖(℃/m)Fig.3 Statistical map of temperature increase in meters of each temperature measuring hole 15～30 m deep in Longmen canyon(℃/m)
2.2.2 平面地溫變化特征
調(diào)查區(qū)小范圍地下恒溫層埋深為15 m，溫度為21.3～21.8℃?？椎?30 m)地溫以25℃為地溫異常分界溫度[5]，圈定地?zé)岙惓７秶?。該地?zé)岙惓^(qū)(地?zé)岙惓０袇^(qū))范圍，北西向長為190 m，北東向?qū)挒?0 m，呈橢圓狀，面積為10 840 m2；以北西向斷裂構(gòu)造(F2)與北東向斷裂構(gòu)造(F4)內(nèi)充填的斜長流紋斑巖脈交會處為異常中心。
2.3 地?zé)嵝纬傻乃牡刭|(zhì)條件
2.3.1 溫泉的控?zé)針?gòu)造
龍門大峽谷溫泉位于北西向F2斷裂與北東向F4斷裂交會處，這2組斷裂是該地?zé)釡厝目責(zé)針?gòu)造。
北西向F2斷裂：在衛(wèi)星影像圖上表現(xiàn)為直線型溝谷、河流急拐彎等；在磁法剖面平面圖上表現(xiàn)為較弱的磁異常。地表走向北西約303°，北西段傾向南西，傾角75°左右，南東段傾向北東，傾角81°左右；該斷裂切割北北東向F3斷裂，發(fā)育構(gòu)造破碎帶，破碎帶寬為5～15 m；同時和北東向F4斷裂互切，與F4互切交會處及北西側(cè)破碎帶較寬，寬度為30～40 m。F2與F4斷裂交會處及北西段破碎帶發(fā)育，斷裂帶兩側(cè)巖石裂隙較發(fā)育，斷裂表現(xiàn)為張性，巖石具強硅化、綠泥石化、綠簾石化等蝕變。巖石強硅化處表現(xiàn)為正地形，巖石破碎帶發(fā)育處常表現(xiàn)為負地形，巖石伴有構(gòu)造角礫、構(gòu)造透鏡體等強構(gòu)造破碎蝕變。推測F2與F4斷裂交會處及北西段破碎帶為張性正斷層。該斷層區(qū)域上表現(xiàn)早期為壓剪性斷層，晚期為張性斷層，活動時期為燕山中-晚期(1)福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，1∶5萬雷鋒鎮(zhèn)幅地質(zhì)圖說明書，2001。。
F2斷裂深部在物探CSAMT勘查2線、3線上表現(xiàn)為明顯串珠狀低阻值，低阻異常整體傾向南西，傾角約80°。其中，2線在標(biāo)高-400～-500 m出現(xiàn)2處串珠狀低阻體，-500～-1 000 m處出現(xiàn)一處較大的低阻帶，3線在標(biāo)高0～-1 000 m斷續(xù)見串珠狀低阻體。根據(jù)物探CSAMT法推測該斷裂構(gòu)造深部產(chǎn)狀也較陡，局部出現(xiàn)反傾現(xiàn)象，深部延伸較大，發(fā)育深度超過2 000 m。
北東向F4斷裂：區(qū)域上隸屬于閩江口—永定斷裂帶，屬基底斷裂。帶內(nèi)分布有晚侏羅世南園組及早白堊世黃坑組及寨下組火山巖地層。在衛(wèi)星影像圖上表現(xiàn)為直線型溝谷、河流急拐彎等；在磁法剖面平面圖上表現(xiàn)為較弱的磁異常。走向55°～65°，傾向南東，傾角65°～80°，與北西向F2斷裂交會，并互相切割。在斷裂構(gòu)造內(nèi)及附近見石英脈、流紋斑巖脈充填，在構(gòu)造破碎帶外圍，受F4斷裂影響北東東走向裂隙密集發(fā)育。在與北西向F2斷裂交會處，斜長流紋斑巖網(wǎng)狀裂隙發(fā)育，局部見構(gòu)造角礫，巖石具強綠泥石化和絹云母化，局部具強高嶺土化，沿流紋斑巖北西向裂隙帶見地下熱水出露。溫泉處巖石具變余少斑結(jié)構(gòu)、變余碎裂結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具變余微球粒結(jié)構(gòu)、鱗片變晶結(jié)構(gòu)、細粒變晶結(jié)構(gòu)。原巖為斜長流紋斑巖，成巖后遭綠泥石化和絹云母化作用，部分被鱗片狀綠泥石和絹云母取代；然后蝕變原巖在構(gòu)造碎裂作用下，破碎成大小不等的碎塊；隨著細粒石英變晶順著碎塊間充填交代，現(xiàn)由蝕變的原巖碎塊(約62%)和晚期蝕變的石英變晶(約38%)組成。該斷層區(qū)域上表現(xiàn)為張性正斷層，局部具壓剪性活動, 活動時期為燕山晚期(2)福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，1∶5萬雷鋒鎮(zhèn)幅(G50E015018地質(zhì)圖說明書)，2001。。
F4斷裂深部在物探CSAMT勘查6線、7線上出現(xiàn)較為明顯串珠狀低阻值，低阻異常整體傾向南東，傾角約85°。6線更靠近F2與F4交會處，呈明顯串珠狀低阻形態(tài)，在標(biāo)高-400 m以上，總體傾向南東，傾角約85°，標(biāo)高-400～-900 m存在一個較厚的低阻帶，推測該低阻帶為受F2與F4共同影響的破碎含水帶。根據(jù)物探CSAMT推測該斷裂構(gòu)造深部產(chǎn)狀也較陡，深部延伸較大，破碎帶形態(tài)與流紋斑巖脈基本一致。越靠近北西向F2斷裂構(gòu)造，巖石深部越破碎，富水性較好。
2.3.2 水文地質(zhì)特征
龍門大峽谷溫泉出露于北西向F2與北東向F4斷裂的交會部位，沿北西向F2斷裂破碎裂隙帶出露，出露巖性為斜長流紋斑巖。地?zé)岙惓Ｖ行奈挥诒蔽飨騀2斷裂與北東向F4斷裂交會處，但地?zé)岙惓？傮w沿北西向F2斷裂展布。北東向F4斷裂為區(qū)域性深大斷裂帶，沿該斷裂可溝通深部熱源；北西向F2斷裂為張性正斷層，巖石破碎，構(gòu)造裂隙發(fā)育，可將深部熱水導(dǎo)出地表[6]。沿F4斷裂侵入的斜長流紋斑巖脈，在這2組斷裂交會處表現(xiàn)為強動力破碎及強蝕變，表明斜長流紋斑巖形成后，北西向F2斷裂曾再次活動。斜長流紋斑巖在北西向動力作用下，先遭綠泥石化和絹云母化作用，后遭硅化蝕變，綠泥石化和絹云母化和原巖混在一起呈面狀，硅化呈團塊狀和脈狀產(chǎn)出。F2與F4斷裂在龍門大峽谷北側(cè)浐溪河谷急轉(zhuǎn)彎處交會，北西向F2斷裂形成的張性裂隙將地表與深部連通，形成了地下熱水儲存的良好空間，為地下熱水出露提供了良好通道。
2.3.3 成因模式分析
龍門大峽谷溫泉與北西向F2斷裂、北東向F4斷裂及沿這2組斷裂交匯處侵入的斜長流紋斑巖脈有關(guān)[7-10](圖4)。
圖4 龍門大峽谷溫泉成因模式圖Fig.4 Spring origin pattern diagram of Longmen canyon
(1)北東向F4斷裂為控?zé)針?gòu)造，提供深部熱源；F4斷裂后期或F4斷裂之后，沿F4斷裂侵入的斜長流紋斑巖脈，將深部熱源上帶；侵入斜長流紋斑巖和圍巖一起形成熱儲蓋層。
(2)侵入斜長流紋斑巖形成后，北西向F2斷裂再次活動，在北西向F2斷裂作用下，形成的張性裂隙或?qū)严秾⒌乇砼c深部連通，在北西向F2斷裂與北東向斜長流紋斑巖脈交會處形成深部地下熱水的上升通道。
(3)大氣降水或地表水沿北西向F2斷裂下滲，補充深循環(huán)地下水，在F4深部被隱伏(花崗巖)熱源加熱增溫后上升尋找出露口。深部地下熱水沿北西向張裂隙在與斜長流紋斑巖脈交會處上盤出露地表。
3 地下熱水水化學(xué)特征
3.1 地下熱水水化學(xué)特征
根據(jù)水質(zhì)測試結(jié)果，按舒卡列夫分類法劃分，地下水主要水質(zhì)類型為HCO3-K+Na.Ca型①，地下熱水水質(zhì)類型為HCO3-K+Na·Ca型和HCO3-K+Na型(表2)。pH值為7.15～7.28，為中性水，F(xiàn)-含量為3.0～3.4 mg/L，fSiO2含量為36.0～40.0 mg/L，溶解性總固體(礦化度)為183～193 mg/L，偏硅酸含量為46.78～52.00 mg/L，氡(Rn)含量為164～180 Bq/L。H2S 含量為0.15 mg/L(未聞到明顯的硫磺臭味)。
表2 龍門大峽谷地下熱水水化學(xué)特征值
結(jié)合區(qū)內(nèi)地下水的化學(xué)特征，選擇pH值、溶解性總固體、fSiO2、F-離子等與測溫孔孔底(孔深30 m)地溫等溫線對比[11]，發(fā)現(xiàn)F-含量等值線與測溫孔底30 m地溫等值線吻合性最好(3)福建省閩東南地質(zhì)大隊，德化縣龍門大峽谷地?zé)豳Y源調(diào)查評價報告，2021。。
地下熱水與地表水相比：pH平均值為1.02倍，無明顯變化；F-平均含量為6.73倍，顯著增高；fSiO2平均值為1.23倍，略有增高；溶解性總固體總體平均值為2.49倍，較明顯增高。地下熱水與無溫度異常地下水相比：F-含量明顯較高，溶解性總固體總體較高，pH值、fSiO2值無明顯變化(4)福建省閩東南地質(zhì)大隊，德化縣龍門大峽谷地?zé)豳Y源調(diào)查評價報告，2021。。
3.2 地球化學(xué)溫標(biāo)及熱儲溫度計算
根據(jù)地球化學(xué)溫標(biāo)估算熱儲溫度之二氧化硅地?zé)釡貥?biāo)中的無蒸汽損失的石英溫標(biāo)法計算公式[12]：
式中：t為熱儲溫度(℃)；ρ(SiO2)為熱水中溶解的硅酸形式的SiO2的質(zhì)量濃度 (mg/L)[13]。
分別把溫泉點SW094中SiO2含量40 mg/L和測溫孔CK601中SiO2含量為36 mg/L代入公式中，計算結(jié)果分別為91.47℃、87.46℃，屬低-中溫地?zé)帷?/p>
4 地?zé)崆熬胺治黾皩ふ业責(zé)岱较?/h2>
(1)龍門大峽谷溫泉偏硅酸含量為46.78～52.00 mg/L，氡(Rn)含量為164.00～180.57 Bq/L，水溫為30.8～31.6℃，測溫孔底(30 m)水溫最高為33.3℃；采用二氧化硅地?zé)釡貥?biāo)中的無蒸汽損失的石英溫標(biāo)法計算熱儲溫度為87.46～91.47℃?？擅麨椤肮杷崴?、氡水、淡水”，屬低-中溫地?zé)豳Y源，具有醫(yī)療礦水開發(fā)潛力。
(2)龍門大峽谷溫泉米增溫>0.10℃的測溫孔有CK603、CK604、CK801、CK802等4個，其中CK802測溫孔增幅最大，增溫率達0.39℃/m。CSAMT法顯示北西向F2斷裂深部見串珠狀低阻帶，在標(biāo)高-500～-1 000 m見一處較大的低阻帶，北東向F4斷裂深部見串珠狀低阻帶，在標(biāo)高-400～-900 m見一處較大的低阻帶。表明深部具有進一步提高水量、水溫的潛力。在北西向F2斷裂與北東向F4斷裂交會處，沿F4充填的斜長流紋斑巖脈上盤CK801測溫孔附近開展深孔驗證，預(yù)計在孔深800 m處，溫度可達70℃左右。值得進一步勘查。
(3)龍門大峽谷溫泉分布在北西向F2斷裂與北東向F4斷裂交會處。北西向F2斷裂為導(dǎo)水構(gòu)造，北東向F4斷裂為控?zé)針?gòu)造，沿這2組斷裂交會處侵入的斜長流紋斑巖脈是溝通深部熱源的通道，將深部熱源帶到地表。因此該區(qū)周邊北西向斷裂與北東向斷裂交會處侵入的斜長流紋斑巖脈，且在斜長流紋斑巖脈形成后，存在構(gòu)造活動跡象的地方，是該區(qū)今后尋找地?zé)岬闹饕较颉?/p>
本文是在作者主編的“德化縣龍門大峽谷地?zé)豳Y源調(diào)查評價報告”基礎(chǔ)上，結(jié)合續(xù)做項目匯總而成。成文后承蒙張集泉高級工程師提出寶貴修改意見和建議，在此表示衷心感謝！
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1 區(qū)域地質(zhì)條件
1.1 地形(地貌)特征
龍門大峽谷溫泉點位于龍門灘水庫東北側(cè)浐溪河床處，即龍門大峽谷景區(qū)北端。浐溪發(fā)源于戴云山脈主峰，總體向東流入龍門灘水庫，出龍門灘水庫后總體流向北北東至水口鎮(zhèn)的涌口與涌溪匯集流入大樟溪。調(diào)查區(qū)測流豐水期為376.5 L/s，枯水期為30.8 L/s。龍門大峽谷起點位于龍門灘水庫大壩處，似“右耳狀”往北北東方向展布，長約為2.3 km，寬為30～70 m；周邊水系較發(fā)育，河谷多呈“V”字型，局部為陡崖，山勢險峻。研究區(qū)溫泉點基巖裸露，北側(cè)為緩坡，土層較厚；南側(cè)為陡坡，山坡上斷續(xù)見陡崖為深切割且地形起伏較大的構(gòu)造侵蝕中低山地貌；地形總體為龍門灘水庫、浐溪低，四周高。龍門大峽谷最高點位于西北側(cè)大山林，海拔為795 m，溫泉點海拔約為380 m，高差約為415 m。
1.2 地層巖性
區(qū)域出露的地層較簡單，主要有第四紀(jì)全新世，早白堊世寨下組、黃坑組、小溪組，晚侏羅世南園組及新元古代馬面山(巖)群大嶺(巖)組。龍門大峽谷溫泉點出露巖性為晚侏羅世南園組第三段流紋英安質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r，巖石脆性較強。
1.3 構(gòu)造
龍門大峽谷溫泉位于閩東火山斷坳帶中段，戴云山巨型環(huán)狀火山構(gòu)造的西南部。區(qū)域構(gòu)造上位于福安—南靖北東向斷裂帶南段(德化—南靖段)、閩江口—永定北東東向斷裂帶中段、浦城—尤溪北北東向斷裂帶南端交會復(fù)合部位，構(gòu)造較復(fù)雜。根據(jù)溫泉出露的位置與構(gòu)造的關(guān)系分析，全省約70%的溫泉集中在福安—南靖北東向斷裂帶以東區(qū)域，溫泉的展布和出露位置大多數(shù)與北西向(約占50%)和北東向(約占40%)斷裂有關(guān)[1-4]。
區(qū)域構(gòu)造活動強烈，主要為斷裂構(gòu)造發(fā)育，形成以北西向、北東向為主，東西向、南北向構(gòu)造形跡零星分布的基本構(gòu)造格局；此外在龍門大峽谷西北側(cè)、西南及東南側(cè)均見環(huán)狀、放射狀構(gòu)造分布。地質(zhì)構(gòu)造對區(qū)域地下水，特別是基巖裂隙水及地下熱水的貯存與分布起著顯著的控制作用。區(qū)域地?zé)狳c均出露在北西向與北東向斷裂構(gòu)造的交會部位及其附近，如現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的雷峰鎮(zhèn)上蕉溪、下蕉溪，南埕鎮(zhèn)塔兜、龍門灘鎮(zhèn)碧潭等地?zé)狳c(圖1)。
1.4 侵入巖
區(qū)域侵入巖主要有晚白堊世花崗斑巖、早白堊世花崗閃長斑巖、晚侏羅世潛花崗斑巖、石英閃長巖及斜長流紋斑巖、流紋巖脈、花崗斑巖脈、石英正長斑巖脈、閃長玢巖脈等。龍門大峽谷溫泉與斜長流紋斑巖關(guān)系密切。
工作區(qū)內(nèi)斜長流紋斑巖脈沿北東向斷裂構(gòu)造出露，平面上總體走向北東，似“大骨頭狀”出露，剖面上總體傾向南東，傾角為75°～80°，其中北東側(cè)斷層，傾向以南西為主，傾角近直立(82°左右)，局部傾向北東，傾角 81°左右。斜長流紋斑巖具較強蝕變，蝕變礦物為微粒石英、方解石、綠簾石及鱗片狀綠泥石。斜長流紋斑巖脈圍巖為晚侏羅世南園組第三段流紋英安質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r(圖2)。
圖2 龍門大峽谷地?zé)岬刭|(zhì)及等溫線圖Fig.2 Geothermal geology and isotherm map of Longmen canyon1—晚侏羅世南園組第三段；2—流紋斑巖；3—硅化/褐鐵礦化；4—高嶺土化/絹云母化；5—葉臘石化/綠泥石化/綠簾石化；6—性質(zhì)不明斷層及產(chǎn)狀；7—平推斷層；8—逆斷層及產(chǎn)狀/正斷層及產(chǎn)狀；9—斷層破碎帶及構(gòu)造角礫；10—裂隙產(chǎn)狀；11—實測地質(zhì)界線及接觸產(chǎn)狀；12—溫泉點編號/溫泉水溫(℃)、流量(L/s)/；13—測溫孔及編號；14—可控源測線及編號；15—等溫線及溫度
2 地?zé)狳c地質(zhì)特征
2.1 溫泉出露特征
龍門大峽谷溫泉出露在龍門大峽谷景區(qū)北側(cè)，浐溪流向由西向北急轉(zhuǎn)彎處河谷的南側(cè)。溫泉點基巖裸露，可見多處溫泉沿斜長流紋斑巖張性裂隙溢出，屬于上升泉，但泉水流量較小，壓力也較小，多沿張裂隙呈漫流狀。溫泉出水點位于浐溪水面以下，溫泉溢出總面積約100 m2,在浐溪水面可斷續(xù)見氣泡冒出。3處地?zé)岢鏊c海拔約380 m，水溫30.8～31.6℃，估計其3處流量總和為0.174 L/s，溢出裂隙產(chǎn)狀傾向為208°～218°，傾角為75°～86°。溫泉沿北西向斷裂分布，受北東、北西2組斷裂控制，溫泉出露點硫磺臭不明顯。
2.2 地溫場特征
2.2.1 垂向地溫變化特征
綜合分析淺層測溫孔資料(表1)，發(fā)現(xiàn)孔深15～20 m基本不受地表氣溫影響，故埋深15 m處地溫作為常溫帶溫度。對26個測溫孔孔深15～30 m開展米增溫統(tǒng)計，米增溫≤-0.05℃的測溫孔有1個，0.05℃≥米增溫率>-0.05℃的測溫孔有18個，0.10℃≥米增溫>0.05℃的測溫孔有3個，米增溫>0.10℃的測溫孔有4個。米增溫>0.10℃的測溫孔有CK603、CK604、CK801、CK8024個，其中CK802增幅度最大，增溫率達0.39℃/m(圖3)；這表明CK603、CK604、CK801、CK802測溫孔尚未揭露地下主要熱水通道，同時也表明這些測溫孔位于地溫異常中心。
表1 龍門大峽谷測溫孔不同深度統(tǒng)測溫數(shù)據(jù)
圖3 龍門大峽谷各測溫孔孔深15～30 m地溫米增溫統(tǒng)計圖(℃/m)Fig.3 Statistical map of temperature increase in meters of each temperature measuring hole 15～30 m deep in Longmen canyon(℃/m)
2.2.2 平面地溫變化特征
調(diào)查區(qū)小范圍地下恒溫層埋深為15 m，溫度為21.3～21.8℃?？椎?30 m)地溫以25℃為地溫異常分界溫度[5]，圈定地?zé)岙惓７秶?。該地?zé)岙惓^(qū)(地?zé)岙惓０袇^(qū))范圍，北西向長為190 m，北東向?qū)挒?0 m，呈橢圓狀，面積為10 840 m2；以北西向斷裂構(gòu)造(F2)與北東向斷裂構(gòu)造(F4)內(nèi)充填的斜長流紋斑巖脈交會處為異常中心。
2.3 地?zé)嵝纬傻乃牡刭|(zhì)條件
2.3.1 溫泉的控?zé)針?gòu)造
龍門大峽谷溫泉位于北西向F2斷裂與北東向F4斷裂交會處，這2組斷裂是該地?zé)釡厝目責(zé)針?gòu)造。
北西向F2斷裂：在衛(wèi)星影像圖上表現(xiàn)為直線型溝谷、河流急拐彎等；在磁法剖面平面圖上表現(xiàn)為較弱的磁異常。地表走向北西約303°，北西段傾向南西，傾角75°左右，南東段傾向北東，傾角81°左右；該斷裂切割北北東向F3斷裂，發(fā)育構(gòu)造破碎帶，破碎帶寬為5～15 m；同時和北東向F4斷裂互切，與F4互切交會處及北西側(cè)破碎帶較寬，寬度為30～40 m。F2與F4斷裂交會處及北西段破碎帶發(fā)育，斷裂帶兩側(cè)巖石裂隙較發(fā)育，斷裂表現(xiàn)為張性，巖石具強硅化、綠泥石化、綠簾石化等蝕變。巖石強硅化處表現(xiàn)為正地形，巖石破碎帶發(fā)育處常表現(xiàn)為負地形，巖石伴有構(gòu)造角礫、構(gòu)造透鏡體等強構(gòu)造破碎蝕變。推測F2與F4斷裂交會處及北西段破碎帶為張性正斷層。該斷層區(qū)域上表現(xiàn)早期為壓剪性斷層，晚期為張性斷層，活動時期為燕山中-晚期(1)福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，1∶5萬雷鋒鎮(zhèn)幅地質(zhì)圖說明書，2001。。
F2斷裂深部在物探CSAMT勘查2線、3線上表現(xiàn)為明顯串珠狀低阻值，低阻異常整體傾向南西，傾角約80°。其中，2線在標(biāo)高-400～-500 m出現(xiàn)2處串珠狀低阻體，-500～-1 000 m處出現(xiàn)一處較大的低阻帶，3線在標(biāo)高0～-1 000 m斷續(xù)見串珠狀低阻體。根據(jù)物探CSAMT法推測該斷裂構(gòu)造深部產(chǎn)狀也較陡，局部出現(xiàn)反傾現(xiàn)象，深部延伸較大，發(fā)育深度超過2 000 m。
北東向F4斷裂：區(qū)域上隸屬于閩江口—永定斷裂帶，屬基底斷裂。帶內(nèi)分布有晚侏羅世南園組及早白堊世黃坑組及寨下組火山巖地層。在衛(wèi)星影像圖上表現(xiàn)為直線型溝谷、河流急拐彎等；在磁法剖面平面圖上表現(xiàn)為較弱的磁異常。走向55°～65°，傾向南東，傾角65°～80°，與北西向F2斷裂交會，并互相切割。在斷裂構(gòu)造內(nèi)及附近見石英脈、流紋斑巖脈充填，在構(gòu)造破碎帶外圍，受F4斷裂影響北東東走向裂隙密集發(fā)育。在與北西向F2斷裂交會處，斜長流紋斑巖網(wǎng)狀裂隙發(fā)育，局部見構(gòu)造角礫，巖石具強綠泥石化和絹云母化，局部具強高嶺土化，沿流紋斑巖北西向裂隙帶見地下熱水出露。溫泉處巖石具變余少斑結(jié)構(gòu)、變余碎裂結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具變余微球粒結(jié)構(gòu)、鱗片變晶結(jié)構(gòu)、細粒變晶結(jié)構(gòu)。原巖為斜長流紋斑巖，成巖后遭綠泥石化和絹云母化作用，部分被鱗片狀綠泥石和絹云母取代；然后蝕變原巖在構(gòu)造碎裂作用下，破碎成大小不等的碎塊；隨著細粒石英變晶順著碎塊間充填交代，現(xiàn)由蝕變的原巖碎塊(約62%)和晚期蝕變的石英變晶(約38%)組成。該斷層區(qū)域上表現(xiàn)為張性正斷層，局部具壓剪性活動, 活動時期為燕山晚期(2)福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，1∶5萬雷鋒鎮(zhèn)幅(G50E015018地質(zhì)圖說明書)，2001。。
F4斷裂深部在物探CSAMT勘查6線、7線上出現(xiàn)較為明顯串珠狀低阻值，低阻異常整體傾向南東，傾角約85°。6線更靠近F2與F4交會處，呈明顯串珠狀低阻形態(tài)，在標(biāo)高-400 m以上，總體傾向南東，傾角約85°，標(biāo)高-400～-900 m存在一個較厚的低阻帶，推測該低阻帶為受F2與F4共同影響的破碎含水帶。根據(jù)物探CSAMT推測該斷裂構(gòu)造深部產(chǎn)狀也較陡，深部延伸較大，破碎帶形態(tài)與流紋斑巖脈基本一致。越靠近北西向F2斷裂構(gòu)造，巖石深部越破碎，富水性較好。
2.3.2 水文地質(zhì)特征
龍門大峽谷溫泉出露于北西向F2與北東向F4斷裂的交會部位，沿北西向F2斷裂破碎裂隙帶出露，出露巖性為斜長流紋斑巖。地?zé)岙惓Ｖ行奈挥诒蔽飨騀2斷裂與北東向F4斷裂交會處，但地?zé)岙惓？傮w沿北西向F2斷裂展布。北東向F4斷裂為區(qū)域性深大斷裂帶，沿該斷裂可溝通深部熱源；北西向F2斷裂為張性正斷層，巖石破碎，構(gòu)造裂隙發(fā)育，可將深部熱水導(dǎo)出地表[6]。沿F4斷裂侵入的斜長流紋斑巖脈，在這2組斷裂交會處表現(xiàn)為強動力破碎及強蝕變，表明斜長流紋斑巖形成后，北西向F2斷裂曾再次活動。斜長流紋斑巖在北西向動力作用下，先遭綠泥石化和絹云母化作用，后遭硅化蝕變，綠泥石化和絹云母化和原巖混在一起呈面狀，硅化呈團塊狀和脈狀產(chǎn)出。F2與F4斷裂在龍門大峽谷北側(cè)浐溪河谷急轉(zhuǎn)彎處交會，北西向F2斷裂形成的張性裂隙將地表與深部連通，形成了地下熱水儲存的良好空間，為地下熱水出露提供了良好通道。
2.3.3 成因模式分析
龍門大峽谷溫泉與北西向F2斷裂、北東向F4斷裂及沿這2組斷裂交匯處侵入的斜長流紋斑巖脈有關(guān)[7-10](圖4)。
圖4 龍門大峽谷溫泉成因模式圖Fig.4 Spring origin pattern diagram of Longmen canyon
(1)北東向F4斷裂為控?zé)針?gòu)造，提供深部熱源；F4斷裂后期或F4斷裂之后，沿F4斷裂侵入的斜長流紋斑巖脈，將深部熱源上帶；侵入斜長流紋斑巖和圍巖一起形成熱儲蓋層。
(2)侵入斜長流紋斑巖形成后，北西向F2斷裂再次活動，在北西向F2斷裂作用下，形成的張性裂隙或?qū)严秾⒌乇砼c深部連通，在北西向F2斷裂與北東向斜長流紋斑巖脈交會處形成深部地下熱水的上升通道。
(3)大氣降水或地表水沿北西向F2斷裂下滲，補充深循環(huán)地下水，在F4深部被隱伏(花崗巖)熱源加熱增溫后上升尋找出露口。深部地下熱水沿北西向張裂隙在與斜長流紋斑巖脈交會處上盤出露地表。
3 地下熱水水化學(xué)特征
3.1 地下熱水水化學(xué)特征
根據(jù)水質(zhì)測試結(jié)果，按舒卡列夫分類法劃分，地下水主要水質(zhì)類型為HCO3-K+Na.Ca型①，地下熱水水質(zhì)類型為HCO3-K+Na·Ca型和HCO3-K+Na型(表2)。pH值為7.15～7.28，為中性水，F(xiàn)-含量為3.0～3.4 mg/L，fSiO2含量為36.0～40.0 mg/L，溶解性總固體(礦化度)為183～193 mg/L，偏硅酸含量為46.78～52.00 mg/L，氡(Rn)含量為164～180 Bq/L。H2S 含量為0.15 mg/L(未聞到明顯的硫磺臭味)。
表2 龍門大峽谷地下熱水水化學(xué)特征值
結(jié)合區(qū)內(nèi)地下水的化學(xué)特征，選擇pH值、溶解性總固體、fSiO2、F-離子等與測溫孔孔底(孔深30 m)地溫等溫線對比[11]，發(fā)現(xiàn)F-含量等值線與測溫孔底30 m地溫等值線吻合性最好(3)福建省閩東南地質(zhì)大隊，德化縣龍門大峽谷地?zé)豳Y源調(diào)查評價報告，2021。。
地下熱水與地表水相比：pH平均值為1.02倍，無明顯變化；F-平均含量為6.73倍，顯著增高；fSiO2平均值為1.23倍，略有增高；溶解性總固體總體平均值為2.49倍，較明顯增高。地下熱水與無溫度異常地下水相比：F-含量明顯較高，溶解性總固體總體較高，pH值、fSiO2值無明顯變化(4)福建省閩東南地質(zhì)大隊，德化縣龍門大峽谷地?zé)豳Y源調(diào)查評價報告，2021。。
3.2 地球化學(xué)溫標(biāo)及熱儲溫度計算
根據(jù)地球化學(xué)溫標(biāo)估算熱儲溫度之二氧化硅地?zé)釡貥?biāo)中的無蒸汽損失的石英溫標(biāo)法計算公式[12]：
式中：t為熱儲溫度(℃)；ρ(SiO2)為熱水中溶解的硅酸形式的SiO2的質(zhì)量濃度 (mg/L)[13]。
分別把溫泉點SW094中SiO2含量40 mg/L和測溫孔CK601中SiO2含量為36 mg/L代入公式中，計算結(jié)果分別為91.47℃、87.46℃，屬低-中溫地?zé)帷?/p>
4 地?zé)崆熬胺治黾皩ふ业責(zé)岱较?/h2>
(1)龍門大峽谷溫泉偏硅酸含量為46.78～52.00 mg/L，氡(Rn)含量為164.00～180.57 Bq/L，水溫為30.8～31.6℃，測溫孔底(30 m)水溫最高為33.3℃；采用二氧化硅地?zé)釡貥?biāo)中的無蒸汽損失的石英溫標(biāo)法計算熱儲溫度為87.46～91.47℃?？擅麨椤肮杷崴?、氡水、淡水”，屬低-中溫地?zé)豳Y源，具有醫(yī)療礦水開發(fā)潛力。
(2)龍門大峽谷溫泉米增溫>0.10℃的測溫孔有CK603、CK604、CK801、CK802等4個，其中CK802測溫孔增幅最大，增溫率達0.39℃/m。CSAMT法顯示北西向F2斷裂深部見串珠狀低阻帶，在標(biāo)高-500～-1 000 m見一處較大的低阻帶，北東向F4斷裂深部見串珠狀低阻帶，在標(biāo)高-400～-900 m見一處較大的低阻帶。表明深部具有進一步提高水量、水溫的潛力。在北西向F2斷裂與北東向F4斷裂交會處，沿F4充填的斜長流紋斑巖脈上盤CK801測溫孔附近開展深孔驗證，預(yù)計在孔深800 m處，溫度可達70℃左右。值得進一步勘查。
(3)龍門大峽谷溫泉分布在北西向F2斷裂與北東向F4斷裂交會處。北西向F2斷裂為導(dǎo)水構(gòu)造，北東向F4斷裂為控?zé)針?gòu)造，沿這2組斷裂交會處侵入的斜長流紋斑巖脈是溝通深部熱源的通道，將深部熱源帶到地表。因此該區(qū)周邊北西向斷裂與北東向斷裂交會處侵入的斜長流紋斑巖脈，且在斜長流紋斑巖脈形成后，存在構(gòu)造活動跡象的地方，是該區(qū)今后尋找地?zé)岬闹饕较颉?/p>
本文是在作者主編的“德化縣龍門大峽谷地?zé)豳Y源調(diào)查評價報告”基礎(chǔ)上，結(jié)合續(xù)做項目匯總而成。成文后承蒙張集泉高級工程師提出寶貴修改意見和建議，在此表示衷心感謝！
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