1 區(qū)域地質(zhì)概況.

 

  眉縣湯峪地?zé)崽镂挥?a href="http://m.zxkjjt.com/t/陜西省.html" >陜西省眉縣湯峪鎮(zhèn)境內(nèi)。

 

  南依秦嶺主峰太白山，北臨渭河盆地。構(gòu)造位置處于秦嶺造山帶與華北地臺(tái)次級(jí)構(gòu)造汾渭地塹中的渭河斷凹交接部位。地形呈階梯狀抬升，不僅對(duì)區(qū)內(nèi)新生界沉積及現(xiàn)代地貌有顯著的控制作用，還控制影響了不同地段地下熱水的形成與蓄集。區(qū)域出露的地層主要有第四系、震旦-奧陶系斜峪關(guān)巖群、中元古界寬坪巖群和早元古界秦嶺巖群等。區(qū)域內(nèi)還發(fā)育著太白山巖漿巖體?？傮w構(gòu)造格局是東西向的秦嶺北麓斷裂與北東向的桃川斷裂，北西向的眉縣-槐芽鎮(zhèn)推測(cè)斷裂相交匯切割，控制了研究區(qū)及相鄰地區(qū)的地?zé)崆闆r。其中秦嶺北麓斷裂是區(qū)域性深大斷裂，經(jīng)歷了古生代、中生代的不斷發(fā)展演化，由原來(lái)的壓性—壓剪性超巖石圈斷裂演變?yōu)閺埿詺嗔?。該斷裂是由多條斷裂組合成的斷裂帶，對(duì)眉縣湯峪地?zé)崽锏牡責(zé)釛l件起著重要的控制作用。

 

  2 地?zé)崽?a href="http://m.zxkjjt.com/t/地質(zhì)特征.html" >地質(zhì)特征.

 

  2.1地?zé)崽锏貙雍蛶r性劃分.

 

  地?zé)崽飪?nèi)地層主要為第四系、中元古代寬坪巖群謝灣巖組和太白山片麻狀花崗巖巖體，分布如圖1所示。地?zé)崽飪?nèi)，以F1斷層為邊界，其北主要為第四系出露，南邊為基巖區(qū)。第四系全新統(tǒng)覆蓋于山前湯峪河河床及一、二級(jí)河谷階地上。一級(jí)河谷階地呈帶狀分布于湯峪河兩側(cè)，由南向北逐漸拓寬，主要為沙、砂礫、少量卵石及亞砂土等。其兩側(cè)為湯峪河二級(jí)階地，呈帶狀分布，地表為更新統(tǒng)馬蘭組黃土，呈淡黃色其中夾有淺棕色古土壤層，后緣與秦嶺山前沖洪積扇相接。沖洪積扇呈扇形分布在河谷兩側(cè)，扇面向北傾斜，主要為砂礫石、砂土及亞砂土，磨圓差，分選性不好，上部也被更新統(tǒng)黃土覆蓋。F1斷層以南為秦嶺山地，大面積基巖出露，按巖性變化劃分為四個(gè)帶（圖1），從南到北巖性依次為：（1）中元古代寬坪群謝灣巖組變質(zhì)帶：主要巖性以中細(xì)粒斜長(zhǎng)角閃片麻巖為主，夾少量含黑云母斜長(zhǎng)石英巖、白云母綠泥石鈉長(zhǎng)石英片巖。（2）韌性剪切帶，巖性為糜棱巖化花崗巖；（3）侵入的片麻狀花崗巖體也就是前文所說(shuō)的太白山巖體，受桃川脆韌性斷裂帶控制，在研究區(qū)內(nèi)呈東西向巖墻狀產(chǎn)出，在湯峪河以東地下三百米處發(fā)生尖滅，是一個(gè)由西向東逐漸變薄的巖體，與北部的寬坪群呈侵入接觸關(guān)系。（4）中元古代寬坪群謝灣巖組混合巖化片麻巖，分布于湯峪河口兩側(cè)，東到鳳山東麓，西至東滑峪溝，基本以中細(xì)粒黑云母斜長(zhǎng)角閃片麻巖為主，后期受混合巖化作用，使得片麻巖中的片理和斷裂裂隙變得封閉，大大降低了其透水和儲(chǔ)水功能，最終成為研究區(qū)內(nèi)的阻水層。根據(jù)巖性的變化對(duì)比，我們將研究區(qū)內(nèi)的韌性剪切帶和混合巖化片麻巖定為阻水巖帶。

 

  2.2地?zé)崽飿?gòu)造.

 

  本次工作中我們采用了α卡法以及激電測(cè)深法對(duì)地?zé)崽飪?nèi)的構(gòu)造進(jìn)行查找和追蹤。其中α卡法儀器是FFA-2快速α數(shù)字閃爍輻射儀，激電測(cè)深設(shè)備為重慶奔騰地質(zhì)儀器廠(chǎng)生產(chǎn)的WDJD-3多功能數(shù)字直流電激電儀。α卡法由東向西共布6條測(cè)線(xiàn)，每條測(cè)線(xiàn)從南段開(kāi)始至北段結(jié)束，測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度總計(jì)3440m。每條測(cè)線(xiàn)上30 m布設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)布設(shè)了117個(gè)點(diǎn)。激電測(cè)深法共布線(xiàn)4條，由于受地形控制，測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)短不一，最長(zhǎng)可達(dá)1120 m，最短560 m。測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度共計(jì)2880 m，布設(shè)148個(gè)點(diǎn)。根據(jù)物探資料和前人的工作結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)地?zé)崽飪?nèi)主要發(fā)育著近東西向的F1、F2、F6、F7號(hào)斷層，和近南北向的F3、F4、F5號(hào)兩組斷層，呈典型的“十字架”型構(gòu)造格局。

 

  從圖中可見(jiàn)，F(xiàn)1斷層位于秦嶺山前，根據(jù)激電測(cè)深法測(cè)得的結(jié)果推知該斷層破碎帶寬38 ～ 50 m，斷層面北傾，傾角75 ～ 80 °。斷層上盤(pán)被第四系覆蓋，下盤(pán)為混合巖化角閃片麻巖，具有一側(cè)阻水，一側(cè)導(dǎo)水1.第四系全新統(tǒng)；2.第四系上更新統(tǒng)；3.斜長(zhǎng)角閃片麻巖；4.混合巖化片麻巖；5.糜棱巖化花崗巖；6.片麻狀花崗巖；7.斷層；8.地?zé)峋?/a>井號(hào)（溫度和深度）；9.溫泉28 地 質(zhì) 調(diào) 查 與 研 究第37卷的特性。F2斷層為低角度逆掩斷層，其下盤(pán)為片麻狀二長(zhǎng)花崗巖，巖石中次生裂隙發(fā)育，但多被石英脈充填，上盤(pán)局部地段出現(xiàn)構(gòu)造角礫巖，推斷為多期活動(dòng)所產(chǎn)生。F6斷層，位于韌性剪切帶北側(cè)，激電解譯寬度為30 m。南為阻水帶，北為透水帶的邊界斷裂，是低角度壓扭性斷層。

 

  根據(jù)區(qū)域資料分析，我們認(rèn)為F1斷層即為組成秦嶺北麓斷裂帶中的一支，其南部F2、F6、F7斷層皆為北秦嶺山前斷裂帶的次生斷裂。F5、F4、F3三條斷層，地表、地貌證據(jù)不足，均為物、化探異常所證實(shí)。

 

  其中F5、F4呈北西向，與區(qū)域上槐芽鎮(zhèn)斷裂平行，且均有汞、鉍化探異常分布，可能為與之同期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)物。

 

  2.3地?zé)崽锶Χ?

 

  我們采用淺層測(cè)溫方法對(duì)該區(qū)地?zé)崽锓秶M(jìn)行圈定。同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)?a href="http://m.zxkjjt.com/t/地質(zhì).html" >地質(zhì)情況及早期開(kāi)采的熱水井地理位置，確定了地溫場(chǎng)范圍（圖2）。我們將等溫線(xiàn)為10 ℃，地溫梯度為10 ℃/hm作為地?zé)崽锏漠惓Ｏ孪?。從圖2上可發(fā)現(xiàn)，地?zé)釄?chǎng)呈近橢圓形，東西向?yàn)殚L(zhǎng)軸，與F2斷層近似平行。南北向?yàn)槎梯S，與F4斷層平行。F2和F3斷層相交處，是地?zé)崽飪?nèi)溫度異常值最高地方。

 

  根據(jù)王澤龍等人的研究觀(guān)點(diǎn)，地質(zhì)構(gòu)造對(duì)地溫場(chǎng)的分布存在影響，地?zé)岙惓^(qū)的延伸方向與斷裂線(xiàn)相平行，熱異常中心靠近主干斷裂，特別是有主干斷裂相伴生的斷裂時(shí),其相匯部位更會(huì)成為熱能儲(chǔ)存運(yùn)移的空間及通道,成為地?zé)岙惓５暮诵牟课?。從圖2上可看到F2斷層控制的2#、6#井井水溫度最高分別為70 ℃和73 ℃。 F6斷層控制的5#井井水溫度次之64 ℃，而F1斷層控制的1、3、4、7#井溫度最低，分別為57 ℃、49 ℃、41 ℃、58 ℃，其中7#、3#井在2008年汶川地震中受到影響，現(xiàn)在出水量和水溫大大降低，現(xiàn)已報(bào)廢，不再使用。據(jù)此推斷，地?zé)崽飪?nèi)東西向F2、F6斷層為主要的導(dǎo)熱通道，當(dāng)和南北向F3、F4斷層相匯時(shí)，其附近的熱水井的水溫和水量大大升高。由此說(shuō)明其具有很好的導(dǎo)熱導(dǎo)水性，導(dǎo)通了深部熱源，使地下熱水在斷裂附近富集。湯峪地?zé)崽飪?nèi)的構(gòu)造對(duì)地?zé)崽锏臏囟群退坑忻黠@控制作用。

 

  同時(shí)我們還注意到，高溫井都出現(xiàn)在巖性較為致密的片麻巖和花崗巖中，而低溫井卻在第四系上。根據(jù)資料，我們知道除3#井之外，其他井的取水層段巖性均為寬坪群片麻巖。因此筆者推斷地?zé)崽飪?nèi)熱水井井溫度高低不僅受構(gòu)造作用影響，地表巖性對(duì)其影響也不可忽視。F1斷層控制的1#、3#、4#熱水井，分布在秦嶺山前沖洪積扇上，地表為松散的沖洪積物覆蓋，具有分選性差，磨圓度低等特點(diǎn)?？障堵?、透水性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其南邊的變質(zhì)巖和巖漿巖。

 

  1.第四系全新統(tǒng)；2.第四系上更新統(tǒng)；3.斜長(zhǎng)角閃片麻巖；4.混合巖化片麻巖；5.糜棱巖化花崗巖；6.片麻狀花崗巖；7.斷層；8.地?zé)崽锓秶?.熱水井及井口溫度；10.等溫線(xiàn)（℃／100m）第1期 張鵬:眉縣湯峪地?zé)崽?a href="http://m.zxkjjt.com/t/地質(zhì)特征.html" >地質(zhì)特征與成因分析29這不免會(huì)出現(xiàn)發(fā)源于南邊秦嶺山內(nèi)湯峪河中的冷水下滲的情況。下滲的冷水與地下熱水混合，使得整體水溫下降。而且F1斷層南面分布了混合巖化片麻巖，是研究區(qū)內(nèi)的阻水層，不利于F2斷層中的熱水在水平方向上向F1斷層的運(yùn)移和熱量的傳導(dǎo)。因此致使1#、3#、4#井水溫明顯低于其他井。

 

  2.4熱儲(chǔ)層及其溫度估算.

 

  湯峪地?zé)崽飳儆跀嗔蚜严缎偷責(zé)崽铮?a href="http://m.zxkjjt.com/t/熱儲(chǔ).html" >熱儲(chǔ)層為斷層破碎帶和裂隙發(fā)育帶, 呈帶狀分布。熱儲(chǔ)層地層巖性為片麻狀花崗巖和中元古代寬坪巖群謝灣組片（麻）巖等。其內(nèi)部裂隙發(fā)育，富水及導(dǎo)水性能較好，當(dāng)遠(yuǎn)離這些斷裂裂隙帶時(shí)，則富水隔水性較差。

 

  為估算地熱田熱儲(chǔ)層溫度，我們分別對(duì)研究區(qū)的5口熱水井的井水進(jìn)行了采樣和水質(zhì)分析，并將相關(guān)離子列于表1。根據(jù)地?zé)崽锏匦翁卣骱退?a href="http://m.zxkjjt.com/t/化學(xué)特征.html" >化學(xué)特征，選用Na-K-Ca地?zé)釡貥?biāo)法對(duì)5口井熱儲(chǔ)進(jìn)行估算。溫標(biāo)公式如下：

 

  t=1647lg(Na/K)+β[lg( Ca/Na)+2.06]+2.47-273.15其中Na代表Na的質(zhì)量濃度,K代表K的質(zhì)量濃度，Ca代表 Ca 的質(zhì)量濃度，單位 mg/L。若 t＜100℃,且[lg( Ca/Na)+2.06] 為正，β取 4/3；若 t＞100℃或[lg( Ca/Na)+2.06] 為負(fù)，β取1/3[6]

 

  。將參數(shù)帶入公式得出計(jì)算結(jié)果列于表2。我們發(fā)現(xiàn)計(jì)算得出的五個(gè)熱儲(chǔ)溫度基本一致。因此我們將五個(gè)熱儲(chǔ)溫度數(shù)值的平均數(shù)即152.93 ℃作為湯峪地?zé)崽镎w熱儲(chǔ)估算溫度。

 

  2.5熱源與蓋層研究區(qū)位于關(guān)中盆地的西南部，具有偏高的區(qū)域大地熱流值。

 

  1.斷層；2.等溫線(xiàn)30 地 質(zhì) 調(diào) 查 與 研 究第37卷20～30 km之間，同時(shí)該區(qū)地幔局部隆起，在地幔烘烤下，熱流上升，對(duì)地?zé)崽镞M(jìn)行加熱。該區(qū)這種偏高的大地?zé)崃烤褪菧責(zé)崽锏?a href="http://m.zxkjjt.com/t/熱源.html" >熱源。根據(jù)圖3關(guān)中地區(qū)地溫曲線(xiàn)圖，我們發(fā)現(xiàn)研究區(qū)附近的等溫曲線(xiàn)較其他地區(qū)密集，溫度值也高于圖內(nèi)其他地區(qū)。

 

  同時(shí)地溫曲線(xiàn)的伸展方向亦為近東西向，與地?zé)崽飪?nèi)的F1、F2、F6三條東西向斷層較為接近甚至吻合。

 

  推斷這種情況的出現(xiàn)與秦嶺北麓斷裂有關(guān)的F1、F2、F6斷裂有著不可分割的關(guān)系。秦嶺北麓斷裂是區(qū)域性深大斷裂，具有深部構(gòu)造背景，可直接導(dǎo)通地下熱源。熱量存在于氣體和液體中，在溫度差作用下，以對(duì)流方式由深部沿?cái)鄬酉蛏线M(jìn)行運(yùn)移，運(yùn)移過(guò)程中對(duì)斷層上下盤(pán)巖石進(jìn)行了加熱，也加熱了巖石裂隙中的水。研究區(qū)內(nèi)秦嶺北麓斷裂及其滋生斷裂成為地?zé)崽飪?nèi)地下熱源向上導(dǎo)熱的主要通道。

 

  地?zé)崽飪?nèi)蓋層主要以覆蓋在早古生代晚期片麻狀花崗巖和中元古代寬坪巖群謝灣組片（麻）巖組上的第四系黃土為主，厚度較薄為0.5～6.0 m不等，隔熱保溫性能差，無(wú)法真正的起到蓋層作用。

 

  3地?zé)崽锍梢蚍治?

 

  3.1用同位素法分析地?zé)崴?/a>來(lái)源.

  在湯峪地?zé)崽锍梢蜓芯抗ぷ髦?，我們采用氫氧同位素方法?lái)研究地下水的起源與形成。通過(guò)對(duì)本研究區(qū)的5口熱水井水樣進(jìn)行采集化驗(yàn)，根據(jù)δD和δ18O的鑒定結(jié)果（表3），湯峪地?zé)崽飪?nèi)δD、δ18O含量穩(wěn)定，變化幅度不大，δ18O=-9.6‰ ~ -12.6‰，δD=-63.1‰ ~ -85.4‰均在大氣水氫氧同位素組成范 圍 內(nèi)（δD=+ 10‰ ~ - 400‰ , δ18O =0‰ ~ -60‰）。根據(jù)上述結(jié)果繪制δD-δ180曲線(xiàn)圖。

 

  可見(jiàn)5口熱水井井水的δD-δ180坐標(biāo)位置都落在標(biāo)準(zhǔn)降水線(xiàn)附近。因此，可以判斷溫泉水是來(lái)源于大氣降水和地表水。

 

  由于大氣降水的δD和δ18O值具有高程效應(yīng),因此,可以確定地?zé)崃黧w的同位素入滲高程（即補(bǔ)給區(qū)的高程）。經(jīng)計(jì)算，研究區(qū)內(nèi)的5口熱水井井水補(bǔ)給區(qū)的海拔高度分別為:太白酒業(yè)賓館2921 m；太白山國(guó)家森林公園2781 m；溫泉賓館2964 m；青園山莊3171 m。根據(jù)區(qū)域地貌可知，湯峪地?zé)崽飪?nèi)的地?zé)崴?/a>補(bǔ)給區(qū)在地?zé)崽镆阅系那貛X山內(nèi)，海拔高度在2781 m到3171 m，補(bǔ)給水來(lái)源為大氣降水。此結(jié)論并不影響前文中提到的湯峪河河水在F1斷層附近下滲導(dǎo)致水溫下降的推斷。因?yàn)闇影l(fā)源于秦嶺高山內(nèi)，水源補(bǔ)給是山內(nèi)的大氣降水，和地下熱水來(lái)具有相同來(lái)源，所以后期的滲透并不會(huì)影響地下熱水中的δD與δ180相對(duì)含量的變化。

 

  3.2地?zé)崽锍梢蚍治雒伎h湯峪地?zé)崽飳儆跀嗔蚜严缎偷責(zé)?a href="http://m.zxkjjt.com/t/資源.html" >資源，熱表3 同位素測(cè)定值（‰）Table 3 Isotope determination value（%）測(cè)試單位：中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所采樣點(diǎn)δ180δD1#井-9.6-63.12#井-11.8-82.64#井-12.1-85.45#井-12.6-90.46#井-12.2-86.3湯峪地?zé)崽?a href="http://m.zxkjjt.com/t/溫泉水.html" >溫泉水δ180-δD圖Fig.4 Tangyu geothermal hot spring water δ180-δD diagram第1期 張鵬:眉縣湯峪地?zé)崽?a href="http://m.zxkjjt.com/t/地質(zhì)特征.html" >地質(zhì)特征與成因分析31儲(chǔ)為斷裂破碎帶和裂隙發(fā)育帶。地?zé)崽飪?nèi)的熱源為區(qū)域內(nèi)的異常地?zé)崃黧w，在斷層的溝通作用下，由地下深部以對(duì)流和熱傳遞方式對(duì)上進(jìn)行加熱。同時(shí)斷層破碎帶和裂隙帶尤其是在斷層的交匯部位空間較大可以?xún)?chǔ)存地下水和熱量。根據(jù)氫氧同位素?cái)?shù)據(jù)分析計(jì)算得知，地?zé)崴?/a>的補(bǔ)給區(qū)在其南部秦嶺山內(nèi)，海拔高度在3171 m以?xún)?nèi)。大氣降水和地表水（地表水也是大氣降水而來(lái)）在補(bǔ)給區(qū)沿?cái)嗔押土严断聺B，進(jìn)行深部循環(huán)，循環(huán)深度可達(dá)5.6 km。在地下徑流過(guò)程中，逐漸將地下深部地層或巖體中的熱量加以吸收和儲(chǔ)蓄，形成中低溫熱水。熱流體從南邊地勢(shì)高的地區(qū)一直向北部地勢(shì)較低區(qū)域徑流，直到運(yùn)移到F6和F3、F2和F4等斷層交匯、裂隙發(fā)育段得到存儲(chǔ)甚至向上運(yùn)移以溫泉形式出露地表，一個(gè)環(huán)流系統(tǒng)才得以結(jié)束。在地?zé)崃黧w沿?cái)鄬酉虻乇磉\(yùn)移過(guò)程中，因其具有相對(duì)于圍巖較高的溫度，就會(huì)對(duì)淺部裂隙等構(gòu)造中儲(chǔ)存的水和圍巖進(jìn)行加熱，增高了熱田內(nèi)地層溫度。

 

  研究區(qū)內(nèi)，流體由南向北徑流，筆者推測(cè)南北向的斷層對(duì)地下流體也起到一定的引導(dǎo)作用，東西向斷層屬于北秦嶺山前斷裂的組成和分支，因此F1、F2、F6則主要起到導(dǎo)熱作用，同時(shí)也促進(jìn)了地?zé)崃黧w向地表方向上運(yùn)移。

 

  據(jù)此我們建立了湯峪地?zé)崽锔拍钅Ｐ蛨D5。圖中南部秦嶺山區(qū)的黑色箭頭方向表示大氣降水和地表水沿?cái)嗔押土严断虻叵碌臐B透方向。下面向右指示的箭頭代表地表水滲透到深部以后，在地下的徑流方向。“莫霍面”之上一排向上的箭頭表示地下熱源的向上流體的傳導(dǎo)方向。在地下水徑流過(guò)程中，逐漸被加熱，當(dāng)遇到斷層出現(xiàn)以后，一部分熱水沿?cái)鄬酉蛏线\(yùn)移，剩下的將繼續(xù)向地勢(shì)低的地方徑流。

 

  4 結(jié)論.

 

  通過(guò)對(duì)眉縣湯峪地區(qū)地?zé)豳Y源的預(yù)可行性勘查研究，我們得出以下結(jié)論：（1）眉縣湯峪地?zé)崽飳儆诘湫偷臄嗔蚜严缎?a href="http://m.zxkjjt.com/t/地?zé)豳Y源.html" >地?zé)豳Y源，熱儲(chǔ)層為斷裂破碎帶和裂隙發(fā)育帶。熱儲(chǔ)層所在的地層巖性為片麻狀花崗巖和中元古代寬坪巖群謝灣組片（麻）巖。（2）地?zé)崽锏纳w層為地表的第四系，但是其厚度較薄無(wú)法起到保溫儲(chǔ)熱功能。（3）地?zé)崽飪?nèi)熱量主要是靠關(guān)中地區(qū)