裘中良

（福建省廈門地質(zhì)工程勘察院，廈門，361008）

在當(dāng)今社會(huì)，地?zé)豳Y源的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益越發(fā)顯著，中國也越來越重視地?zé)豳Y源的勘探和開發(fā)使用，并通過各級(jí)政府部門積極推動(dòng)?xùn)|南沿海等地?zé)豳Y源豐富地區(qū)的開發(fā)利用[1-5]。前人通過對(duì)廈門地區(qū)地?zé)豳Y源的調(diào)查評(píng)價(jià)與勘查工作，認(rèn)為廈門市杏林灣、東孚鎮(zhèn)湯院等地?zé)峋厝┑牡責(zé)犷愋途鶎佗? 2 型，為中低溫?zé)崴⌒偷責(zé)崽铮詳嗔褬?gòu)造控制的中、低溫水熱對(duì)流系統(tǒng)為特征，主要表現(xiàn)為北東向構(gòu)造儲(chǔ)熱導(dǎo)熱、北西向構(gòu)造儲(chǔ)水導(dǎo)水。其形成過程是一個(gè)近地表地下水沿地層的孔隙和巖石的節(jié)理、構(gòu)造裂隙吸收熱量下滲，形成壓力差，推動(dòng)地?zé)崴貜埿粤严渡仙瑢?dǎo)致地?zé)崴丛床粩嗌嫌康臒釋?duì)流循環(huán)系統(tǒng)[6-10]。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

研究區(qū)位于廈門同安區(qū)鳳南農(nóng)場(chǎng)東南側(cè)，開展地?zé)嵴{(diào)查的工作面積為10.5 km2。研究區(qū)屬南亞熱帶海洋季風(fēng)氣候，溫暖濕潤、雨量充沛，年平均氣溫20.0 ℃，年平均降雨量1 350 mm，無霜期364 d，年平均日照長達(dá)2 233 h。

研究區(qū)屬于丘陵臺(tái)地與河流階地地貌，地勢(shì)為西北高東南低，最高點(diǎn)位于西北側(cè)山體，標(biāo)高為290 m，最低點(diǎn)位于東南側(cè)河溝，標(biāo)高為10 m。區(qū)內(nèi)溪溝谷較為發(fā)育，地面水系由官潯溪及附近匯入官潯溪的小溝構(gòu)成，官潯溪深度約為3 m，河溝斷面呈“U”型，順官潯溪水流方向，整體的地形坡度約為5°。

地?zé)釁^(qū)微地貌由沖洪積階地、坡殘積臺(tái)地和侵蝕丘陵3 個(gè)單元組成，區(qū)內(nèi)溪溝呈西北-東南向展布，發(fā)育一、二級(jí)階地。地?zé)岙惓^(qū)主要分布于沖洪積的二級(jí)階地上，高程為18 ～45 m。研究區(qū)西側(cè)為坡殘積臺(tái)地和侵蝕丘陵，坡度為10°～25°。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

2.1 地層與侵入巖

區(qū)內(nèi)地層主要由第四系殘積層、上更新統(tǒng)沖洪積層、全新統(tǒng)沖洪積層及人工填土等組成。

殘積層主要出露于臺(tái)地和山坡一帶，為花崗巖風(fēng)化而成的殘積砂質(zhì)黏土，呈褐黃色、灰白色。上更新統(tǒng)沖洪積層主要分布于二級(jí)階地上，分布較廣；具二元結(jié)構(gòu)，由褐灰色、灰黃色的黏土，褐黃色、淺黃色的中粗礦層組成。全新統(tǒng)沖洪積層主要分布于一級(jí)階地上，沿現(xiàn)代河谷分布；具二元結(jié)構(gòu)，由褐灰色、灰黃色的黏土，褐黃色、淺黃色的粗砂層組成，局部見深灰色厚度小于1 m 的湖沼相沉積的淤泥質(zhì)土。人工填土分布在區(qū)內(nèi)部分地區(qū)（包括耕植土），由黏性土組成，局部夾有少量碎石。

地?zé)岙惓^(qū)內(nèi)的侵入巖以燕山早期第三次侵入似斑狀黑云母花崗巖為主，小范圍分布燕山晚期第三次侵入細(xì)?；◢弾r，零星見有閃長玢巖脈和花崗斑巖脈侵入。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

廈門地區(qū)位于活動(dòng)大陸（環(huán)太平洋帶）的邊緣，地處閩東燕山斷坳帶的東部，構(gòu)造主要表現(xiàn)為斷裂。受區(qū)域構(gòu)造影響，區(qū)內(nèi)北東向、北西向斷裂奠定了該區(qū)的基本構(gòu)造格局[11]。

區(qū)內(nèi)北東向斷裂極為發(fā)育，主要發(fā)育有大嶝－龍海港尾斷裂、筼筜港斷裂、新圩—西港斷裂、造水—東孚斷裂等較大型的斷裂，并伴有小型的次一級(jí)斷裂和羽狀斷裂，如碗窯斷裂等。北西向斷裂主要形成于燕山期和喜馬拉雅期，由一系列接近平行的斷層組成，具多期活動(dòng)的特征，主要有田頭—塔頭、石兜—黃厝、后浦—東山和西源—大嶝等較大型的斷裂帶，并伴有次一級(jí)的小型斷裂和羽狀斷裂，如祥溪林場(chǎng)—黃厝斷裂等。

地?zé)岙惓^(qū)地表未見較大的斷裂破碎帶出露。從區(qū)內(nèi)地形（地貌）特征、地表調(diào)查及物探成果資料等綜合分析，區(qū)內(nèi)存在北東向斷裂F15和北西向斷裂F7，其中F15為控?zé)針?gòu)造，F(xiàn)7為導(dǎo)水?dāng)鄬?。地?zé)岙惓^(qū)位于北東向與北西向斷裂帶的復(fù)合部位附近（圖1）。其中，北東向斷裂F15屬碗窯斷裂帶的一部分，斷裂總體走向北東40°～45°，傾向南東或北西，傾角60°～85°；碗窯等地可見破碎帶寬大于3 m，由一系列壓剪性裂面把巖石切割成扁豆?fàn)睿植恳娒永鈳r化，斷面上未見任何膠結(jié)物。北西向斷裂F7屬祥溪林場(chǎng)—黃厝斷裂帶的一部分，總體走向北西320°～325°，傾向北東，傾角60°。該斷裂帶由形成于燕山晚期壓剪性斷裂組成，破碎帶寬為2 ～20 m，巖石破碎，多發(fā)育密集的剪節(jié)理，巖石被剪切成薄板狀、頁片狀，斷面上發(fā)育近水平擦痕。該斷裂應(yīng)表現(xiàn)為張性。

3 地?zé)岬刭|(zhì)條件

3.1 地溫場(chǎng)特征

鳳南地?zé)岙惓^(qū)已施工85 個(gè)淺層測(cè)溫孔及4個(gè)勘探孔（ZK1、ZK2、GK1、GK2），孔深為25 ～204 m。

3.1.1 平面地溫變化特征

根據(jù)淺部測(cè)溫鉆探成果，圈定孔深25 m 地溫等值線圖呈似圓狀分布（圖2），溫度由中心向兩側(cè)遞減，超過30 ℃異常范圍面積約0.3 km2，屬于中低地?zé)崽铫?2 型類型，即帶狀熱儲(chǔ)。異常帶內(nèi)存在2 個(gè)明顯的、呈北東向展布的相對(duì)地溫高值區(qū)，相距約200 m，溫度分別為48.8 ℃和46.0 ℃，分布于碗窯斷裂帶F15與祥溪林場(chǎng)—黃厝F7的復(fù)合部位。

圖2 鳳南地?zé)岙惓^(qū)25 m 深度溫度等值線圖Fig.2 Temperature contour map at a depth of 25 m in Fengnan geothermal anomaly area

3.1.2 垂向地溫變化特征

根據(jù)淺部鉆探測(cè)溫，區(qū)內(nèi)地溫從上往下隨著孔深逐漸地增加。非異常區(qū)鉆孔孔深5 ～25 m 綜合地溫梯度為1.5 ～3 ℃/100 m，平均增加溫率為2.6 ℃/100 m；而在異常區(qū)孔深5 ～25 m 處綜合地溫梯度為20 ～40 ℃/100 m，平均增加溫率為28 ℃/100 m，二者相差約10 倍。據(jù)實(shí)測(cè)，出熱水鉆孔ZK1、ZK2 揭露含水層后井溫均明顯升高，其中ZK2 的施工完成后井口自流溫度為62 ℃，井深為200.39 m、孔底水溫為66.6 ℃。

區(qū)內(nèi)已勘探深度范圍內(nèi)大等于25 ℃的地?zé)岙惓Ｃ娣e大于1.0 km2，且東部25 ℃等值線未閉合。采用較有代表性的ZK2 取樣測(cè)試數(shù)據(jù)，根據(jù)地?zé)崴蠸iO2含量（50 mg/L），按無蒸汽損失的石英溫標(biāo)公式計(jì)算，推測(cè)深部熱儲(chǔ)溫度為101.8 ℃。

3.2 地球物理特征

該次可控源音頻大地電磁測(cè)深（CSAMT）主要是了解地?zé)岙惓^(qū)的構(gòu)造位置特征，具有一定產(chǎn)狀的條帶狀低阻帶是該次CSAMT 反演成果的主要目標(biāo)層。結(jié)合低阻異常電阻率值、地質(zhì)和水文資料綜合劃分，區(qū)內(nèi)斷裂及裂隙較為發(fā)育，推測(cè)北東向、北西向斷裂構(gòu)造共計(jì)12 條（編號(hào)為CF1～CF12），以北西向斷裂構(gòu)造為主，北東向斷裂構(gòu)造次之，在斷裂構(gòu)造經(jīng)過的地段均顯示為低阻異常帶，最大控制深度延伸超1 000 m，其中斷裂構(gòu)造CF3傾向南西、CF9傾向北西，其他斷裂構(gòu)造產(chǎn)狀陡立、傾向不明顯。其中CSAMT 剖面控制的北東向斷裂構(gòu)造4條，分別為CF1～CF4，斷裂構(gòu)造CF3與區(qū)域斷裂F15位置較為吻合，分析認(rèn)為斷裂構(gòu)造CF3應(yīng)為該區(qū)的控?zé)針?gòu)造，具備同熱源條件。在CSAMT 斷面上，視電阻率值越低，高低阻界面視電阻率曲線梯度變化越大，則儲(chǔ)水條件越有利。因此，地?zé)釁^(qū)北東向斷裂構(gòu)造與北西向斷裂構(gòu)造交會(huì)地帶圈定的有利儲(chǔ)水條件的低阻異常帶，具有一定的尋找地?zé)崴熬啊?/p>

3.3 地下熱水補(bǔ)徑排條件

鳳南地?zé)崴a(bǔ)給來源主要為大氣降水下滲補(bǔ)給、周邊地下水側(cè)向補(bǔ)給、鄰近地表水體下滲補(bǔ)給，補(bǔ)給區(qū)有周邊剝蝕殘丘、官潯溪等。北東向、北西向斷裂構(gòu)造形成或次生的構(gòu)造裂隙、節(jié)理裂隙構(gòu)成了地下水下滲補(bǔ)給和地?zé)崴仙判沟挠欣ǖ?，為徑流區(qū)，經(jīng)深循環(huán)加熱而形成熱水，在構(gòu)造薄弱地帶向上運(yùn)動(dòng)至近地表含水層，從地?zé)崴蟹x子含量為8.48 mg/L、氡含量為180 Bq/L的異常分析，其來源可能為上地幔揮發(fā)性物質(zhì)，推測(cè)該溫泉具有循環(huán)深度大、徑流時(shí)間長的特點(diǎn)。

3.4 水化學(xué)特征

鳳南地?zé)岙惓^(qū)內(nèi)的地?zé)崴饕軘嗔褬?gòu)造控制，呈脈狀分布。其中，ZK1 井深度為204.28 m，井口為直徑300 mm 的玻璃鋼管，水位為2.50 m，當(dāng)降深為30.45 m 時(shí)，涌水量為199.01 m3/d，水溫52.0 ℃，單位涌水量為6.54 m3/d·m；ZK2 井深度為200.39 m，井口為直徑300 mm 的玻璃鋼管，水位為4.00 m，自流量為25.8 m3/d，當(dāng)降深為32.75 m時(shí)，涌水量為225.87 m3/d，水溫為62.8 ℃，單位涌水量為6.90 m3/d·m。與自流試驗(yàn)孔（ZK2）觀測(cè)成果對(duì)比，研究區(qū)水溫為62 ℃、自流量為25.8 m3/d，總體較穩(wěn)定，地?zé)峄瘜W(xué)組分也較穩(wěn)定，受季節(jié)性影響不明顯。

異常區(qū)水化學(xué)類型為Cl-Na·Ca 型，pH 值為6.64 ～7.46，礦化度為2.26 ～2.55 g/L，總硬度為553.4 ～632.1 ml/L，氟離子濃度為8.48 mg/L，氡含量為180 Bq/L，偏硅酸濃度為68.45 mg/L。參照地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范[12]附錄E 理療熱礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，該區(qū)地下熱水中氟、氡、偏硅酸達(dá)到了理療用熱礦水的命名標(biāo)準(zhǔn)，可命名為“硅水、氟水、氡水”，可以作為理療熱礦水使用。

4 地?zé)岙惓^(qū)成因分析

4.1 地?zé)岙惓^(qū)形成的要素

地?zé)岙惓^(qū)形成要素包括熱能的來源（熱源）、儲(chǔ)水儲(chǔ)熱的場(chǎng)所（熱儲(chǔ)）、相對(duì)低透水性起到隔水隔熱的巖土層（蓋層），以及熱儲(chǔ)中熱水的補(bǔ)給來源、徑流、排泄通道，即對(duì)流型地?zé)嵯到y(tǒng)（圖3）。

圖3 地?zé)岙惓^(qū)成因模式圖Fig.3 Schematic diagram of the geothermal genesis

4.2 影響地?zé)崴囊蛩?/h3>

影響地?zé)崴囊蛩刂饕凶銐蛏疃鹊臄嗔?、地下水的補(bǔ)給、地?zé)崴鹘?jīng)的巖性。此外，要形成溫泉?jiǎng)t還需要具備地?zé)崴虻乇韽搅鞯耐ǖ?，以及便于地?zé)崴判沟牡匦危ǖ孛玻l件。

（1）深斷裂：熱源來自地殼深部，深切的斷裂構(gòu)造是淺表地?zé)岙惓５谋匾獥l件之一，影響著深部熱能的聚集、傳導(dǎo)和散失，在某種條件下斷裂構(gòu)造可成為地?zé)崴h(huán)對(duì)流的通道，對(duì)區(qū)域地溫有著明顯的控制作用。

（2）地下水補(bǔ)給：地?zé)崴x不開地下水的參與和補(bǔ)給，當(dāng)一個(gè)地?zé)岙惓^(qū)的地下水補(bǔ)給量很少時(shí)，則地?zé)岙惓^(qū)的允許開采量也就很小，反之亦然。另外，參與地?zé)崴a(bǔ)給的地下水，其成分已對(duì)地?zé)崴煞之a(chǎn)生重大影響。

（3）巖性：地?zé)崴某煞纸M成除與參與補(bǔ)給的地下水有關(guān)外，還與地?zé)崴鹘?jīng)的巖石組成相關(guān)。

（4）地形（地貌）條件：地?zé)崴仙降乇硇纬蓽厝?，?yīng)具備適合的排泄通道和相適應(yīng)地形（地貌）條件。任何排泄通道的變化(如地震引起的通道封閉)、地形的改變（回填）都可能引起已有溫泉的消失和變化。

4.3 地?zé)岙惓^(qū)的形成機(jī)制及特征

鳳南地?zé)岙惓^(qū)位于北東向碗窯斷裂帶與北西向祥溪林場(chǎng)—黃厝斷裂帶的復(fù)合部位附近。其中，北東向斷裂，為地?zé)岙惓^(qū)的儲(chǔ)熱導(dǎo)熱構(gòu)造，北西向斷裂為地?zé)岙惓^(qū)的儲(chǔ)水導(dǎo)水構(gòu)造。北西向祥溪林場(chǎng)—黃厝斷裂帶形成的張性裂隙或?qū)严杜c北東向碗窯斷裂帶的深部導(dǎo)熱裂隙組合將地表與深部連通，構(gòu)成了地?zé)崴欣难a(bǔ)給、徑流和排泄通道，其形成過程是一個(gè)近地表地下水沿地層的孔隙和巖石的節(jié)理、構(gòu)造裂隙吸收熱量下滲，形成壓力差，推動(dòng)地?zé)崴貜埿粤严渡仙?，?dǎo)致地?zé)崴丛床粩嗌嫌康臒釋?duì)流循環(huán)系統(tǒng)。

在該地?zé)岙惓^(qū)存在的北東向、北西向斷裂帶中的張性裂隙有利于地?zé)崴纳仙捎诨鶐r埋藏相對(duì)較淺，且上部覆蓋有相對(duì)隔水層，故地?zé)崴貥?gòu)造角礫巖、張性裂隙上涌、儲(chǔ)存和散熱，形成了該地?zé)岙惓^(qū)。

鳳南地?zé)岙惓^(qū)平面地溫變化特征表現(xiàn)為溫度由中心向兩側(cè)遞減，存在2 個(gè)明顯的、呈北東方向展布的相對(duì)地溫高值區(qū)；垂向地溫變化特征表現(xiàn)為從上往下隨孔深逐漸增加，且異常區(qū)內(nèi)除地溫高于正常水平外，其垂向增溫梯度明顯高于非異常區(qū)。區(qū)內(nèi)的地?zé)崴饕軘嗔褬?gòu)造控制，呈脈狀分布，地下熱水中氟、氡、偏硅酸達(dá)到了理療用熱礦水的命名標(biāo)準(zhǔn)，可命名為“硅水、氟水、氡水”，可以作為理療熱礦水使用。

5 結(jié)論

（1）鳳南地?zé)岙惓^(qū)位于北東向與北西向斷裂帶的復(fù)合部位附近，其中北東向斷層為控?zé)針?gòu)造，北西向斷層為導(dǎo)水?dāng)鄬?。受?gòu)造斷裂控制，熱儲(chǔ)呈帶狀，地?zé)崽镆?guī)模較小。區(qū)內(nèi)已探測(cè)熱水最高溫度為66.6 ℃，該地?zé)狳c(diǎn)屬于Ⅱ- 2 類型中低溫地?zé)崽?。?duì)其形成機(jī)制及特征的研究驗(yàn)證了前人提出的廈門地?zé)豳Y源形成理論，同時(shí)也為尋找新的地?zé)狳c(diǎn)提供了實(shí)際案例的依據(jù)。

（2）尋找新地?zé)崾紫雀鶕?jù)已有地?zé)豳Y源分布規(guī)律，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造勾劃出地?zé)岙惓^(qū)；接著通過對(duì)目標(biāo)區(qū)進(jìn)行拉網(wǎng)式的民訪和民井調(diào)查，了解目標(biāo)區(qū)歷史上是否出現(xiàn)過地?zé)岙惓，F(xiàn)象；在現(xiàn)有的民井中進(jìn)行水溫測(cè)量，進(jìn)一步選定目標(biāo)；最后在目標(biāo)區(qū)進(jìn)行淺層測(cè)溫孔施工，并進(jìn)行溫度異常追蹤，可獲取地?zé)岙惓５姆秶透邷刂行?。這是找到隱伏地?zé)崴Y源的最直接有效方法。