本文選自北大核心級期刊《油氣田地面工程》，《油氣田地面工程》創刊于1978年，國際、國內連續出版物號分別為ISSN 1006-6896、CN 23-1395/TE。《油氣田地面工程》由中國石油天然氣集團公司主管，大慶油田有限責任公司主辦，大慶油田工程有限公司(大慶油田設計院)承辦，是經 國家科學技術部和國家新聞出版總署批準出版的國內外公開發行的技術類石油科技期刊。

　　摘要：南昌市厚田—生米地熱受控于中—新生代沉降盆地。蓋層為白堊紀南雄組紅色碎屑巖，熱儲層為三疊紀—石炭紀地層，賦存碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙溶洞地熱水。地熱水補給條件差，水化學類型以氯化鈉型咸水為主，具備古沉積水特征。區內地溫梯度低，熱源來自深部大地熱流。地熱類型屬沉降斷拗盆地傳導型。

　　關鍵詞：古沉積水,熱儲層,地溫梯度,地熱類型

　　南昌市厚田—生米位于江西省南昌市所轄的新建縣厚田——東崗橋——生米鎮一帶。是南昌盆地地熱勘查第一個優選靶區，經5個深部鉆孔驗證，成功地尋找到地下熱水。填補了南昌市無地熱資源的空白，也成為江西省首個在中—新生代盆地內尋找到傳導型熱儲的案例。通過對本區地熱地質特征的分析，將有助于江西省盆地地熱的勘查與開發。

　　1區域地質概況

　　本區構造單元位于萍鄉──樂平坳陷帶南鄱陽斷陷區（南昌斷陷）［1］的象湖西斷塊內。

　　區域地質按構造旋迥，分屬三個的構造層。

　　晉寧構造層：為中元古代雙橋山群陸源碎屑夾火山碎屑沉積的變質建造，褶皺變形強烈，斷裂發育。為區域結晶基底層。

　　印支構造層：包括晚古生代至早三疊世海相地層，覆于晉寧構造層之上。處在區域性萍鄉──樂平拗陷帶中段。地層總體褶皺強烈，以緊密線型褶皺為主，背、向斜交替出現，軸向呈北東東──近東西──北東東變化。褶皺往往受到一系列斷層的切割破壞，縱向斷裂發育。

　　燕山——喜山構造層：為白堊系和老第三系紅色碎屑巖，屬于最年輕的的構造層，構造運動不發育，主要分布于斷陷盆地，并作為盆地蓋層。下伏分屬印支構造層和基底晉寧構造層。

　　2本區地質構造

　　區域印支構造層形成之后，本區在白堊紀早期——晚白堊紀南雄期，首先經歷了強烈的差異性斷塊掀斜活動，形成了高低不平，相間排列的斷塊（凸起和凹陷）［2］。之后隨著盆緣斷裂圍限內的大幅度下陷運動，沉積了一套穩定的、巨厚的中—新生代陸相紅色碎屑巖“紅層”，造就了現今的南昌盆地。

　　本區恰好處于象湖凸起和厚田凹陷的過渡地帶（詳見圖1），東側受限于象湖斷裂（F10），西側被西山斷隆阻斷。

　　2.1.地層

　　區內地層分為：底部“前震旦系雙橋山群”變質巖基底；中部“中－古生代”海陸過渡相沉積建造；頂部中—新生代陸相“紅色碎屑”建造（詳見圖2）。

　　前震旦系雙橋山群淺變質巖（Pt2sh）

　　是本區結晶基底。為一套陸源碎屑夾火山碎屑沉積的淺變質巖系，巖石類型為絹云母千枚巖、粉砂質千枚巖。基底層面由西向東呈階梯狀下沉，地下埋深1337—1630m，高差達293m。

　　三疊紀—石炭紀地層（C—T）

　　是區域性海陸過渡相地層，在盆緣及區外均有出露。基本連續沉積，巖性組合以碳酸鹽巖與碎屑巖交互沉積為特征，夾有含煤碎屑巖系。其中碳酸鹽巖厚度比占總厚的57％［2］。正常層序大致可分為：

　　底部：肉紅色硅質巖夾灰白色白云質灰巖；

　　中部：灰黑色炭質粉砂巖夾薄層灰巖；

　　上部：青灰色灰巖，灰白色灰巖。

　　地層由西向東，隨基底呈臺階式下沉，層面落差233m，層底落差達293m。大致以北西向斷（Fb）為界，西側地層層序正常，厚度450m；東側受構造運動影響，層序出現混亂，插入有變質巖楔體，厚度達516m。

　　白惡紀上統南雄組（K2n）

　　地表少量出露，大都分布埋藏于第四系之下，地下埋深0～20m。巖性為以粉砂巖為主，次為細砂巖，一般無底礫巖。膠結物為泥質和鈣質。呈厚──中厚層狀，發育水平層理、斜層理、交錯層理、波狀層理，巖層傾角一般＜5～10°，為河湖陸相沉降連續沉積。地層沉積厚度受古地理環境（凸起和凹陷）控制，厚度881～1114m，由西向東增厚。角度不整合于下伏印支構造層和變質巖基底層，為盆地穩定蓋層。

　　2.2構造

　　區內構造運動主要表現在印支層構造層和燕山——喜山構造層。印支層構造活動表現于北東向的褶皺和斷裂。燕山——喜山構造層表現為控盆斷裂和沉積厚度的差異。控盆斷裂造就了中—新生代陸相紅色碎屑巖盆地，其中有的是繼承印支層斷裂，有的是盆地同生斷裂。

　　白堊紀南雄組（蓋層）：受同生控盆斷裂作用，沉積基底由西向東呈階梯狀下沉，厚度增厚。沉積方式是隨盆地下陷，逐漸沉積并超覆整個盆地。層內地層完整，無大的構造形跡。

　　蓋層之下的中生代—古生代地層和雙橋山變質巖，構造作用強烈，地質構造復雜，發育褶皺和斷裂，地層總體破碎。主要分布埋藏北東—北東東向、北西向隱伏斷裂。

　　北東—北東東向斷裂

　　與區域性萍鄉──樂平拗陷帶軸向一致，一般屬印支層褶皺縱向斷裂。有的后期活動轉化為北東向盆地斷裂。

　　F20斷層［2］：即為厚田凹陷的北部邊界，也為本區的南部邊界。走向北東東，傾向北北西，為正斷層。系控盆斷裂。

　　Fa斷層：位于東崗橋的鄧家——九位村一線，傾向北西，傾角較陡，規模較小，推測為逆斷層，可能被后期北西向Fb錯斷。斷層造成了R3#鉆孔中灰巖與炭質粉砂巖巖性層在層序上出現混亂（重復），部分地段還插入有變質巖楔體。

　　F8斷層［2］：高角度傾向北西，規模較大。推測為印支層褶皺軸部縱向張性破碎帶，歸屬區域性流湖-新洲斷裂帶。R4#鉆孔在1511m深處遇該破碎帶。

　　北西向斷裂

　　北西向斷裂一般為燕山——喜山斷裂構造，系控盆同生斷裂，是本區內重要的斷裂構造。

　　Feg1斷層［2］：為本區盆地西界，也為區域性西部盆緣斷裂，走向北北西，傾向北東東。

　　Fb斷層：位于Feg1斷層東側，大致平行并且靠近于（Feg1）。從R1#和R3#鉆孔之間穿過（兩孔相距500m），斷層造成兩盤紅層沉積厚度相差233m。斷層高角度傾斜傾向北東。推測斷層規模較大，性質為正斷層，南段與北東向斷層F8相匯。

　　Feg1、Fb兩條斷層，是造成本區盆地基底形態由西向東呈階梯狀下沉的重要原因。

　　F10斷裂［2］：為象湖斷裂，屬黎川——南昌大斷裂的北西段，斷裂造成了東西兩盤巨大的高差。控制著整個南昌盆地的形成和演化，也是本區和象湖凸起、厚田凹陷的東部邊界。

　　隱伏斷裂切割了三疊紀—石炭紀和前震旦系雙橋山群地層。斷裂常形成破碎帶，其破碎程度隨斷層規模而不同。相比而言，R4#孔揭露F8斷層破碎帶，并處于F8、Fb斷層復合部位，地層破碎嚴重；R1#和R3#孔雖遇Fa斷層，但破碎程度遠不及R4#鉆孔；R2#孔未發現明顯的破碎帶,地層層序正常。

　　5地熱地質條件

　　本區盆地淺部無地熱異常顯示，也無巖漿巖分布。

　　區域地質條件和本區地質構造決定了本區地熱形成的基礎條件。

　　5.1蓋層

　　白堊紀南雄組紅色碎屑巖，分布廣泛，地層穩定，厚度大，為相對隔水層，無熱儲條件，適合熱儲蓋層條件。

　　5.2熱儲層

　　埋藏于蓋層之下的三疊紀—石炭紀地層普遍含可溶性碳酸鹽巖，是區域性含水層巖組，在南部區外豐城市圳頭──瀘田的石炭紀地層中還出露有溫泉（水溫24～31.9℃）［2］。在本區所實施的鉆孔均揭露到該層，并見地下熱水。

　　鉆探施工過程中，R4#孔遇F8斷層破碎帶，在孔深1584m遇古巖溶發生1.5m掉鉆，鉆進循環液大量漏失，被迫終孔。R1#和R3#孔雖遇Fa斷層破碎帶，但循環液漏失量相對較低；R2#孔基本無循環液漏失。抽水試驗顯示，單井涌水量以R4#孔（1403m3/日為）最大，R2#孔最小（251m3/日）。表明本區地下深處普遍賦存碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙溶洞水，含水層富水性隨斷層破碎帶及巖溶的發育程度不同而不均。

　　含水層富水性一般較弱，在斷裂裂隙較為集中的破碎帶和巖溶，富水性較好。各孔抽水試驗成果詳見圖1和表1。

　　含水層分布廣，埋藏深（孔深881～1630m之間），水位埋深淺（17.9～22.07m），為承壓水。各鉆孔抽水試驗（Q、S、T）歷時曲線形態基本相同，伊始水位急劇下降，曲線坡度陡，降深大。隨后呈定流量，水位呈臺階狀持續緩慢下降（曲線下降斜率總體保持一致）。抽水降深穩定時間一般不超過24小時。抽水試驗結束后水位恢復時間均很長，并極為緩慢。除R4#孔外，各孔單位涌水量較小，且基本相同(q=0.04l/m.s)。這是由于含水層特性相近，地下水補給不足所導致。

　　除R1#與R2#孔發生水力聯系外，各孔之間基本不發生水力聯系，系控盆斷層圍限造成。

　　抽水試驗出水溫度54～56.2℃，為低溫地熱水。

　　受蓋層條件限制，含水層無法直接接受大氣降水補給。只能接受側向徑流補給。推測補給源在較遠的盆緣邊界。

　　含水層層最高溫度56.7℃,與抽水水溫相近。

　　綜上，本區地熱水只能接受側向逕流補給，補給邊界遠，補給不足。是同生盆地造成補給通道不暢（或封閉）所致，具備沉降盆地古沉積水特征［3］。

　　5.3熱儲基底

　　位于變質巖基底層中，含構造裂隙水，溝通上層熱儲層。但因其巖性普遍含泥質，易阻塞過水通道，一般不形成有意義的單一含水層。

　　5.4地熱類型

　　根據鉆孔測溫計算的地熱梯度成果詳見表3。

　　表3顯示，蓋層和熱儲層平均地溫梯度分別為1.73℃/100m、1.75℃/100m,兩者基本相當，低于正常地熱梯度［4］。

　　熱儲基底溫度普遍高于上覆地層，基底平均地溫梯度2.9℃/100m，高于上覆地層和正常的地溫梯度。

　　全區最高地溫位于最深孔底(1980m)67.2℃。鉆孔垂向測溫曲線形態，由上至下基本為一漸增型的直線［5］。地溫和地熱梯度自下往上，逐漸降低，代表了熱傳梯方向。說明熱源來自下伏大地熱流［5］，并以傳導方式導熱。

　　全區平均地溫梯度為1.82℃/100m，低于正常地溫梯度。按此計算含水層溫度與實際抽水溫度大體接近。表明實測含水層溫度可作為熱儲溫度。

　　根據熱傳導方式和熱儲條件，本區熱儲類型符合沉降斷拗盆地正常傳導地熱類型［3］。

　　6地熱水水化學特征

　　碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙溶洞地熱水，無色——淡綠色，隨礦化度的增高顏色變綠。除R4#孔地熱水無味外，一般口感微咸。地熱水透明，均釋放出H2S刺激性氣味，僅是濃度不同。地熱水主要化學指標詳見表2。

　　地熱水NaCl濃度一般較高，水化學類型以Cl--Na+（氯化鈉）型咸水水為主。其中Na+離子含量1777.28～2448.12mg/l，Cl-離子含量1542.89～1798.50mg/l，礦化度4989.16～8994.95mg/l（中等礦化水）。地熱水均呈中性、極硬水。該類型地熱水系地下水循環交替條件差而造成，也反映出地下水的補給條件差。

　　南部R4#孔處在破碎帶中，發育有溶洞。地熱水的儲水空間和循環通道遠比其它地段好，故富水性亦較好，NaCl濃度和礦化度也較低，水化學類型為重碳酸—硫酸鈉鈣型淡水。

　　區內地熱水含有多種對人體有益的微量元素，各孔地熱水均可成為有醫療價值礦水。其中氟、偏硅酸、鋰和鍶含量較高，一般可達到（GB/T13727-92）標準中規定的有醫療價值礦水濃度，有的可命名為氟水、鋰水和鍶型水。

　　水化學類型和特征表明，地熱水深循環條件總體較差，補給受限。近似于古沉積水［3］，系同生沉降盆地形成。

　　7結論

　　（1）南昌市厚田—生米地熱受控于南昌斷陷盆地。區域地質條件和本區盆地地質構造是地熱形成的基礎條件。前震旦系雙橋山群淺變質巖成為本區熱儲基底，區域性三疊紀—石炭紀地層，賦存碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙溶洞水，構成本區熱儲層。穩定的，厚度巨大的、廣泛分布的白堊紀南雄組紅色碎屑巖，是良好的熱儲蓋層。

　　（2）熱儲層的透水性和富水性隨斷裂裂隙和巖溶發育程度而不均。水力性質為承壓水，地熱水的補給通道不暢，水交替速度緩慢，只能接受側向逕流補給，補給邊界遠。地熱水一般NaCl濃度高，中等礦化度，水化學類型以Cl--Na+（氯化鈉）型咸水水為主。具備有古沉積水特征。

　　地熱水含多種微量元素，特別富含氟、偏硅酸、鍶、鋰等化學元素，具備醫療礦水價值。

　　（3）本區平均地溫增溫率1.82℃/100m，低于正常地溫梯度。蓋層和熱儲層平均地溫梯度基本相當（1.73～1.75℃/100m）；基底層平均地溫梯度2.9℃/100m。

　　地溫垂向溫度曲線為漸增型直線。熱源來自下伏大地熱流，以傳導方式由基底向上導熱。

　　地熱水為低溫地熱水（54～56.2℃）。熱儲層溫度與抽水試驗出水溫度基本相當，實測熱儲層溫度可作為熱儲溫度。

　　（4）本區地熱為同生沉降斷拗盆地，傳導型地熱類型。

　　參考文獻

　　［1］江西省地質礦產局江西省區域地質志［M］.北京:地質出版社,1984.687—691，707—717.

　　［2］王兆英林強黃海等,南昌地區地熱調補充調查及地熱勘查靶區論證報告［R］.江西省地質礦產勘查開發局水文地質工程地質大隊.1999:32—40.

　　［3］黃尚瑤胡素敏馬蘭編著.火山溫泉地熱能［M］.北京:地質出版社,1986:90,102—103.

　　［4］曾馬蓀南昌地熱地質條件分析及東崗橋地熱項目勘查方法簡介［A］.呂細保.江西地學新進展［C］.南昌.江西科學技術出版社,2010:140.

　　［5］中國科學院地質研究所地熱室編著.礦山地熱概論［M］.北京:煤炭工業出版社,1981:141.

　　第一作者簡介：連志寧（1963～），男，江西省南昌，工程師，從事水文地質工作。

　　第二作者簡介：張沁瑞（1980～），男，北京市，工程師，從事水文地質工作。

　　作者聯系方法：1、連志寧地址江西省南昌市高新區紫陽大道江西省勘察設計研究院郵編330096手機13870997577。

　　2、張沁瑞地址北京市海淀區田村路39號北京市地熱研究院郵編100143手機18601040279。