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1附件宁乡灰汤地热田介绍⑴简况灰汤地热田位于宁乡县灰汤镇，北距宁乡45km，南距韶山市34km，距长沙95km。原有天然温泉一处，温塘一个，位于乌江东岸狮桥河注入口，泉水流量1.96L/s，水温88℃，1959-1974年间，原湖南省地质局水文地质工程地质队先后两次进行普查勘探，圈定热异常约8km2，揭露井内最高温度102℃，求得85-89℃的可供开采的热水储量约3500m3/d，建生产井两口，2002年湖南省矿产储量评审中心评审和省国土资源厅认定，灰汤热水水位降低值35.4m时的水资源量为2032m3/d。灰汤温泉自1974年建井开采以来，至今已建井五口，现采水量约1900m3/d，温泉干枯，地下热水水位降至标高30m左右，表明热水资源补给量小于2000m3/d，主要用作洗浴、育种、养殖等。⑵地热地质背景①自然地理背景灰汤地热田位于低山丘陵区，最高的东雾山海拔487.5m，由花岗岩组成，红色碎屑岩组成缓坡丘陵岗地（灰汤盆地），标高83-150m；乌江自西南向东北斜贯区内，河谷宽500-1300m；气候属中亚热带季风湿润气候区，年降雨量1027.7-2001.7mm（1954-2004），平均1451.8mm年,平均气温16.2-17.6℃，多年平均16.8℃。②地质构造背景A.深部构造特征灰汤地处常德-湘潭幔隆与湘中南缓坡东（饶家荣）转换带，东北部莫霍面隆起深度30-31km，西南莫霍面沉陷至35-36km，常德-安仁转换断裂构造带与公田-灰汤深大断裂带交汇于本区。1541年以来宁乡一带有感地震（记载）12次，近年宁乡一带微震不断，表明本区地壳活动相对较强。B.断裂构造a.乌江断裂（F1）呈43°方向伸展与乌江河流方向一致，倾向北西，浅部倾角41°，深部倾角变缓，断距约1500m，属公田-灰汤-新宁深大断裂带中段，北西盘（上盘）下降，形成灰汤断陷盆地，沉积了白垩系巨厚的红色碎屑岩系；东南盘隆升为低山丘陵，由沩山花岗岩岩2体构成，沿断裂见有糜棱岩（宽度100m左右）和石英脉（宽20余m，长200余m），垂直于石英脉张裂隙发育，局部见砂砾岩被烘烤现象，钻孔揭露自上而下依次为碎裂花岗岩、花岗质构造角砾岩、糜棱岩化花岗岩、糜棱岩等。时有石英脉穿插，糜棱岩一般为构造破碎带隔水底板，具有井内最高温度，表明F1是本区主要控热构造。图1宁乡灰汤地热田地质图b.狮桥断裂（F2）走向北西75度，沿狮桥河方向延伸，倾向北东，倾角40-53度，切割白垩系砂砾岩和花岗岩，向东被乌江断裂所截，未进入乌江断裂下盘，在碎裂花岗岩中有一组北东80-85度的张裂隙发育带，钻孔揭露断裂带内裂隙发育，隙面粗糙，弯曲不平，隙壁多有溶蚀现象，钻遇此带，井内水温迅速上升，穿过糜棱岩后水温迅速下降，表明该断裂带是本区主要导水储水构造。c.八庙冲断裂（F3）走向330度，倾向南西，倾角一般在65度左右，发育于F1断裂上盘，据水11、水2孔测温资料，地温等值线有向F3断裂上升的趋势，水11孔井温达96℃，表明F2、F3之间的地垒区内地温较高（图2）。3C.岩层含水性白垩系紫红色、棕红色砂砾岩、泥岩分布在灰汤盆地内，面积40km2，厚度0-1400m，砂砾成分主要为花岗岩，次为板岩，胶结物为铁泥质、方解石，局部夹泥岩和石膏层，整体为渗透性弱的隔水层。图2F2-F3地垒地温等值线灰汤地热田位于沩山花岗岩体内接触带，岩体为中三叠-中侏罗世复式中细粒斑状黑云母二长花岗岩，内有石英脉，伟晶岩脉和细晶岩脉穿插，浅表风化裂隙发育，含弱孔隙裂隙水，深部块状构造岩体为相对隔水体。但在断裂带内或其上盘一般含较丰富的脉带状构造裂隙含水带，是灰汤地热田的主要地下热水储集带，厚度25-40m，钻孔单位涌水量0.573-1.96L/s.m，单井涌水量达3300m3/d（Ⅲ号井），井口水温88-91℃。⑶热源①大地热流是其主要热源灰汤地处常德-湘潭幔隆与湘中南幔坡转换带，东北幔隆莫霍面上升至30-31km，大地热流偏高75mw/m2（宁乡偕东桥沩山岩体北侧外接触带）；西幔坡莫霍面下降至35-36km，大地热流低至25.1mw/m2(娄底)，表明本区是大地热流由西南低值区向东北偏高值对流区，灰汤地田处于大地热流值60-70mw/m2等值线之间，内插值约63mw/m2左右，和4中国大陆平均值相当。宁乡偕乐桥203孔（距灰汤7km）40-500m段井温曲线为传导型曲线，地温梯度3.0℃/100m。大地热流偏高区位于常德-安仁隐伏岩石圈断裂的上盘，低值区位于其下盘，表明常德-安仁断裂是深部控热构造，控制着局部构造大地热流值的分配。②断裂构造运动机械热能是不可忽视的热源本区断裂构造复杂，深大断裂在此相互截错，近代地壳微震不断表明地壳蠕动脉冲式运动时刻在进行，并产生挤压，释放摩擦热能，据钻孔井内测温成果，最高温度位于断裂破碎带底部糜棱岩段内，也就是挤压摩擦应力集中区内。故推断地壳蠕动摩擦热也是热源之一。③两组深大断裂相互截错引发壳下热流集中上涌是形成88-92℃的中高温热泉的重要因素常德-安仁隐伏岩石圈转换断带是北西向印支期-燕山早期复式沩山-歇马-南岳岩浆岩带导岩构造，沿灰汤-公田地壳断裂带有北东向燕山早期幕阜山-望湘-丁字湾岩浆岩带，两岩浆岩体均为壳源重熔型，两断裂带在灰汤地区错截，北东侧有宁乡盆地，南西形成灰汤盆地，中间为沩山凸起，宽度10-20km，深部为幔坡带，地表形成大地热流梯级陡坡带，表明深部软流圈由西南向北东隆升，热流由西南向北东增强，常德-安仁隐伏岩石圈断裂起主控作用，它和公田-灰汤断裂的错截使其热流继续沿着F1向上运移，而形成灰汤较高地热异常区。⑷盖层灰汤圈定的8km2地热异常区位于F1断裂的上盘（北西盘），灰汤断陷盆地内，断裂带构成盆地东南边缘，盆地倾向和断裂倾向同向，浅部盆地内沉积碎屑岩为F1断裂直接顶板（上盘），向深部渐变为间接顶板，碎屑岩主要为泥质砂砾岩、泥铁质基底式胶结，据钻孔揭露，岩层及层内断裂带渗透性均差，热导率较低，厚度向北西逐渐增厚，具有良好隔水保温性，是灰汤地热田隔热保温盖层。据钻孔测温曲线（图3）可知，盖层内井温随深度加深，温度呈直线上升，为传导型曲线，地温梯度有热水钻孔，16.7-45℃/1000m，未见热水钻孔8-11℃/1000m。⑸热储据宁乡县灰汤地热区灰汤段水文地质勘探报告，热储严格受F1和F2断裂控制，沿着F1与F2截接线，由温泉向北西方向由浅向深部延伸，目前控制深度616m（水14孔），倾角41度，垂直厚度32-80m，宽度约120-290m，埋深76-530m，最高温度102℃，整5个热储呈倾向北西西或北东东，西大东小的似截锥体，原水位标高83.5-86.2m，由西北向南东降低，Ⅲ号井可采水量3300m3/d，水温85-91℃，水质为HCO3·CO3-Na型为主，SiO2含量90-144mg/L，PH9左右，矿化度0.222-0.32g/L，溶解H2S2.2mg/L，逸出气体H2S含量0.84mg/L，气体成分主要为氮气，表明大气降水是主要补给源。热储在钻孔中温度曲线呈侧峰型段或峰值线呈向下近于垂直的指数型对流型曲线。⑹灰汤地下热水系统的形成模式深部大地热流沿常德-安仁断裂带供热，在壳内与灰汤-公田断裂（F1）截错，热流沿着两断裂聚集带继续向上供热，在基底遇北西向F2、F3等断裂破碎带，热流沿F1、F2、F3断裂复合带向地表传输，形成地表北西向延展的地热异常带。大气降水、地表水体在地势相对较高的北西，沿沩山花岗岩体浅表风化裂隙，构造裂隙，向下渗入补给形成浅表层风化裂隙孔隙水含水层，风化裂隙孔隙水一部分就近排泄出地表汇入地表水体，另一部分被北西向F2北东向F1等断裂裂隙带吸纳，沿着断裂破碎带向下渗流，在下渗过程中与从深部向上运移的热流进行水热对流交换而温度升高，由于受灰汤盆地内渗透性极弱的碎屑岩系阻隔，迫使其受压继续向下径流，在径流过程中进一步加热升温而形成中低温地热流体，运移到北西向导水断裂与北东向控热构造交汇灰汤地段时，由于其地势低（83.5m）,与补给区存在300-400余米的高差，在压力差作用下，地下热水沿着F1、F2错截破碎带向上运移，在乌江河岸溢出形成灰汤温泉，地下热水在下渗、径流、上升过程中对围岩进行溶蚀从而使其成分复杂，Na、SiO2含量高，而形成矿泉水，热水中气体成分96.32%为氮气，表明其补给源主要为大气降水，H2S的存在可能是脱硫酸作用结果，矿化度低，表明本区地下水交替循环块。6图3宁乡灰汤地热田钻井温度曲线图7图4宁乡灰汤地热田地下热水系统地质模型8根据SiO2玉髓温标公式推算热储温度，125-143℃，其地下热水，循深度3600m-4200m。㈣拗陷褶断层带状对流型地下热水系统1、地质构造背景主要分布于衡阳盆地以南的耒阳-临武褶断带和郴州-汝城断褶带，由早中生代（印支期—早燕山期）形成NE、NNE、SN向（局部弧形）盖层褶皱与走向断裂组成主要构造格架，背斜平缓开阔，而向斜紧密，背向斜连续相间成隔槽式褶皱组合（局部倒转），茶陵-郴州-临武深大断裂带贯穿其中，沿断裂带温泉呈串珠状分布。茶陵-郴州-临武断裂总体走向NE30，为倾向SE的地壳断裂,北段被茶陵-永兴盆地叠覆，南段郴州-临武一带主要由多条NNE向次级逆冲断裂所显示，断裂带西侧拗陷带内主要发育燕山早期花岗闪长斑岩、花岗斑岩等小型超浅侵入岩体，以及低温热液矿产，如水口山、宝山、黄沙坪等地；沿断裂带有骑田岭深成岩体侵位，并发育新田岭钨矿、芙蓉锡金属矿等，中高温热液矿产；紧邻断裂带东侧，发育千里山深成花岗岩体及相关的柿竹园锡多金属矿、红旗岭钨多金属矿等高温热液矿产。断裂带以东的锡田、瑶岗仙等地发育小型-中型深成花岗侵入岩体，并形成锡田锡多金属矿、瑶岗仙钨多金属矿等以中高温热液矿产为主的矿产地。地震探测断裂两侧下地壳底部波速及厚度不同。在茶陵剖面上莫霍面深度变化不大，但从资兴到临武莫霍面可能有1-5km的落差变化，推断断裂倾向SE，倾角约65°，这一差别可能反映出该断裂为下切至上地幔深大断裂。温泉沿断裂带由北东向南西密度增大，温度则南高北低分布。北西向常德-安仁、邵阳-郴州断裂分别在茶陵-安仁间和郴州-桂阳间与茶陵-郴州断裂截错，郴州市温泉带，永兴马田（悦来）温泉沿北西向断带出露。2、盖层本区褶皱密集，岩层产状陡，走向断裂发育，地壳间歇性抬升，中上石炭统以上盖层大部被剥蚀，仅在宽缓背斜倾伏端存有盖层，如华塘铺背斜倾伏端天堂地热田。中上泥盆统与中上石炭统之间的下石炭统上部碎屑岩系在永兴-郴州-宜章一带深埋地下，构成隔热保温层，成为中上泥盆统-下石炭统下部碳酸盐的盖层。9裸露的碳酸盐岩广泛分布，其浅部岩溶洞隙发育带赋存有较丰富岩溶洞隙地下水，它和深循环地下热水在局部构造部位汇聚，具有共同的排泄区域，深循环地下热水向上运移或出露近地表地段遇有浅层常温水时，则发生侧向溢（对）流，或者常温水侵入热水上涌通道，两者混合对流使热水温度降低：如郴州市区内的北湖温泉，永兴悦来温泉、宜章一六地热田均不同程度和浅层常温水混合而导致温度降低。3、热源⑴大地热流是主要热源本区具有偏高的大地热流值60-90mw/m2，平均约66.2mw/m2。⑵岩石放射性元素衰变热能是地下热水热源之一。本区花岗岩岩石放射性元素生热率5.21-11.431μw/m3，二叠系下统当冲组炭质硅质岩及其断裂带赋存有铀矿床，矿床内赋存有54-58℃热储层，因此推断放射性元素衰变热能是地下热水热源之一。⑶深大断裂带是深部热流向其运移汇聚通道茶陵-郴州-临武断裂带，南段（郴州-临武）东侧莫霍面深≤30km，西侧莫霍面深36-40km，北西向邵阳-郴州断裂与北东郴州-临武断裂在郴州错截。两断裂错截破碎带是深部热流自西北深处向东南向上运移聚汇的通道。1517-1778年间有3次地震记录，近代微震时有发生，断裂带内动力热能也是热源之一。4、热储拗陷褶断带褶皱连续紧密，岩层产状陡峭，组成褶皱岩层主要为中泥盆统-下三叠统碳酸盐岩夹碎屑岩类，走向逆冲断裂发育，断层倾向和岩层同向，致使脆性的碳酸盐岩于断裂带上盘形成复合破碎带及次级层间裂隙和羽