河南朱阳关-夏馆断裂带板厂矿区地热资源分布特征研究

刘小照

(河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院，河南 郑州 450001)

地热能“取之不尽、用之不竭”，且不受地域、季节气象与昼夜的影响，是理想的绿色、安全、环保的可再生稳定能源。地热资源是宝贵的综合性矿产资源，其功能多、用途广，可供发电、采暖，可供提取溴、碘、硼砂、钾盐、铵盐等工业原料和天然肥水的资源，还是宝贵的医疗和饮用矿泉水资源以及生活供水水源[1]。

2010-2019年由河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院承担的河南省地勘基金项目，河南省内乡县板厂一带多金属矿预查[2]、普查工作[3]，在板厂矿区施工的ZK1882孔，在1 450 m处测得水温43.3℃。本文通过对板厂矿区的地热资源成矿背景分析，提出下步地热勘查方向。

1 区域地质背景

板厂矿区位于内乡县城北约60 km处，大地构造位置处于商丹缝合带以北的华北地块南缘，秦岭造山带东段的北秦岭构造带内[4](图1a)。夹持于朱阳关-夏馆断裂与商县-丹凤断裂之间，朱阳关-夏馆断裂带上。区内北西与北东向两组断裂十分发育，具有较好的导热和储水空间。板厂矿区即位于北西向和北东向两大构造的交汇部位，该区的北西向断裂分布的岩体具有深部构造背景[5]，具有较好的地热成矿远景。

2 矿区地质特征

矿区位于黄花幔岩体南侧之朱阳关-夏馆断裂带上，出露地层主要为下元古界秦岭群雁岭沟组(Pt1y)和新生界第四系(Q)。区内断裂构造发育，岩浆岩分布广泛(图1b)。

1第四系；2秦岭群雁岭沟组；3斜长角闪片麻岩；4花岗片麻岩；5大理岩；6斜长角闪岩；7燕山晚期花岗岩；8华力西早期花岗岩；9加里东晚期花岗岩；10矿体位置及编号；11矿脉位置及编号；12断层位置及编号； SF板块主缝带—西官庄-镇平-松扒断裂系(商丹断裂系)；①三门峡-鲁山断裂；②黑沟-栾川-维摩寺-羊册-明港断裂(栾川断裂)；③ 瓦穴子-乔端-小罗沟-小董庄断裂(瓦穴子断裂)；④ 朱阳关-夏馆-大河断裂(朱夏断裂)；⑤ 勉略-襄广断裂(勉略断裂)。Ⅰ 华北板块：Ⅰ1华北陆块；Ⅰ2华北陆块南缘；Ⅰ3北秦岭构造带；Ⅱ 扬子板块：Ⅱ1南秦岭构造带；Ⅱ2扬子陆块

2.1 地层

矿区内出露地层为下元古界秦岭群雁岭沟组，其走向290°～310°，倾向SW，倾角50°～80°。主要岩石为大理岩、斜长角闪片麻岩、花岗片麻岩等。

大理岩广泛分布于矿区范围内，分布于西南部者钙质含量高，分布于中部的大理岩镁含量高，北部大理岩内炭质含量较高，呈烟灰色。东部大理岩含透辉石比西部大理岩高，呈浅灰色。断层带附近大理岩，构造作用明显，蚀变较强，岩石呈条带状产出于矿区中部，以夹层分布，具分枝复合、尖灭再现现象，其岩石矿物主要为方解石、白云石、石英、透辉石、镁橄榄石、角闪石、蛇纹石和金云母等。根据上述矿物组合的含量差别，可把该类岩石细分为：透辉石大理岩、金云母大理岩、金云母透辉石大理岩、蛇纹石化大理岩、石英云母片岩和绿泥石片岩等。这些岩石沿走向和倾向均呈渐变过渡，没有明显的界线，且变化频繁，呈不规则交互层状产出。斜长角闪片麻岩，以透镜体的形态分布于花岗岩中，少量在碳酸岩盐与岩体的接触带上产出，区内仅在西南部零星分布。花岗片麻岩，以透镜体、条带状分布于大理岩中。区内仅在中南部出露。

大理岩为区内主要含水层，斜长角闪片麻岩、花岗片麻岩形成稳定的隔水层。

2.2 构造

矿区构造以断裂为主，褶皱次之，但褶皱对地热成矿控制在运移过程中的吸收热源具有重要的意义。断裂产状和地层一致，长达9 km，宽1～30 m，具上陡下缓的变化趋势，破碎带主要由角砾化大理岩、硅质岩、糜棱岩化花岗岩组成。另外一组断裂走向10°～35°，倾向NW 或SE，倾角55°～88°，属横向断层，规模小，为地下水的重要补给通道。

2.3 岩浆岩

区内分布的岩浆岩为花岗岩，主要为加里东期、华力西期和燕山期花岗岩，加里东期花岗岩受构造影响而具角砾岩化，呈NW向透镜体产出，华力西期花岗岩受NW向断裂控制，沿朱阳关-夏馆断裂带分布，燕山期花岗岩受近SN向断裂控制。岩体的分布，不但起到隔水，同时为重要的热源。

3 水文地质特征

3.1 地表水

区内地形起伏高差达200～300 m，沟谷纵横，植被发育，形成了多条常年流水的河流。区域上河流以北西西、北北东向为主，分布有老灌河、蛇尾河、让河、湍河等。大的河流的分布与区域大断裂展布方向一致，如老灌河等，即沿北西西向朱阳关-夏馆断裂带平行产出。次级断裂形成一条条的小支流，如蛇尾河、让河等，在北西西向断裂与北北东向断裂交汇部位形成众多泉(群)，如小水泉水点，板厂泉群等。

3.2 地下水

地下水的分布与岩性、构造及地形密切相关。区内主要地下水为裂隙岩溶水。板厂一带泉流量10～100 L/s，地下水径流模数>9 L/s·km2，单井涌水量4 800 t/d；五里川-万沟一带泉流量，1～10 L/s，地下水径流模数>6 L/s·km2，石界河-小水等地泉流量0.1～1.0 L/s。HCO3-Ca·Mg型水；矿化度0.2～0.3 g/L。

4 地热地质特征

4.1 区域地热分布简述

朱阳关-夏馆断裂带西端已知地热有卢氏县汤河裸浴场，常年水温49.5℃左右，时流量10 t，含有硫、氟、钙等二十多种微量元素。东部南阳盆地内已发现多处岩溶热水，且已商业开发利用，水温43℃左右，时流量达40 t。

4.2 板厂地热特点

根据板厂矿区地质勘查工作成果，对地下水储层及构造进行整理，含水层在740～1 610 m，形成了两层稳定的含水层。上层断层，提供了水源通道，下部隐伏岩体，为含水层提供了热源(见图2)。

图2 板厂矿区联合剖面含、隔水层示意图

5 结语

5.1 地热成矿模型

建立成矿模式(图3)，必须明白地热资源的补给源、通道及热源，才能建立起一个完整的地热资源系统，依据模型，达到地热资源勘查有方向，从而指导下一步工作。

(1)补给源：由大气降水和地表水入渗为地下热水的主要补给源。

(2)通道：断裂带为主要热储和热流通道，地下水经深部循环加热，沿深断裂带上涌至地表或浅部，形成地热显示和地热异常，多地出露温泉。

(3)岩体热源：二朗坪岩体在矿区边部，距离矿区不足500 m，且区内分布有多条花岗岩脉，同时深部有隐伏花岗岩体。统计数据表明，酸性岩浆岩的生热率约占生热总量的70%，基性岩占20%，而超基性岩仅占10%。表1列举出各种岩石的放射性衰变热产率。

表1 各种岩石的放射性衰变典型热产率

1.秦岭群雁岭沟组 2.二郎坪群火神庙组 3.大理岩 4.片岩 5.片麻岩 6.斜长角闪片岩 7.二云石英片岩 8.变石英角斑岩 9.花岗岩 10.朱阳关-夏馆断裂 11.次级断裂 12.降雨 13.地下水流向 14.热源方向 15.热交换地方 16.泉水点

5.2 找地热方向

(1)板厂矿区：河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院承担的“河南省内乡县板厂一带多金属矿普查”， 2017年10月，普查工作中施工的ZK1882钻孔，孔深1 450 m处测得水温43.3℃，已知地热资源的走向及倾向延伸方向，均是未来找地热资源的方向。

(2)区域上找地热资源的方向：朱阳关-夏馆断裂带是区域上重要的深大断裂带，其与北北西或北北东构造交汇部位，是地热勘查的有利区。如卢氏县汤河裸浴场、西峡县小水泉点、板厂矿区地热及泉群等，均位于两组构造的交汇处。区域上温泉及地热异常，是寻找地热资源的可靠信息。