本文選自北大核心級(jí)期刊《油氣田地面工程》，《油氣田地面工程》創(chuàng)刊于1978年，國際、國內(nèi)連續(xù)出版物號(hào)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(tuán)公司主管，大慶油田有限責(zé)任公司主辦，大慶油田工程有限公司(大慶油田設(shè)計(jì)院)承辦，是經(jīng) 國家科學(xué)技術(shù)部和國家新聞出版總署批準(zhǔn)出版的國內(nèi)外公開發(fā)行的技術(shù)類石油科技期刊。

　　摘要：南昌市厚田—生米地?zé)崾芸赜谥?mdash;新生代沉降盆地。蓋層為白堊紀(jì)南雄組紅色碎屑巖，熱儲(chǔ)層為三疊紀(jì)—石炭紀(jì)地層，賦存碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙溶洞地?zé)崴�。地�(zé)崴�補(bǔ)給條件差，水化學(xué)類型以氯化鈉型咸水為主，具備古沉積水特征。區(qū)內(nèi)地溫梯度低，熱源來自深部大地?zé)崃鳌５責(zé)犷愋蛯俪两禂噢峙璧貍鲗?dǎo)型。

　　關(guān)鍵詞：古沉積水,熱儲(chǔ)層,地溫梯度,地?zé)犷愋?/p>

　　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(zhèn)一帶。是南昌盆地地?zé)峥辈榈谝粋�(gè)優(yōu)選靶區(qū)，經(jīng)5個(gè)深部鉆孔驗(yàn)證，成功地尋找到地下熱水。填補(bǔ)了南昌市無地?zé)豳Y源的空白，也成為江西省首個(gè)在中—新生代盆地內(nèi)尋找到傳導(dǎo)型熱儲(chǔ)的案例。通過對(duì)本區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)特征的分析，將有助于江西省盆地地?zé)岬目辈榕c開發(fā)。

　　1區(qū)域地質(zhì)概況

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

　　區(qū)域地質(zhì)按構(gòu)造旋迥，分屬三個(gè)的構(gòu)造層。

　　晉寧構(gòu)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(zhì)建造，褶皺變形強(qiáng)烈，斷裂發(fā)育。為區(qū)域結(jié)晶基底層。

　　印支構(gòu)造層：包括晚古生代至早三疊世海相地層，覆于晉寧構(gòu)造層之上。處在區(qū)域性萍鄉(xiāng)──樂平拗陷帶中段。地層總體褶皺強(qiáng)烈，以緊密線型褶皺為主，背、向斜交替出現(xiàn)，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(fā)育。

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

　　2本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造

　　區(qū)域印支構(gòu)造層形成之后，本區(qū)在白堊紀(jì)早期——晚白堊紀(jì)南雄期，首先經(jīng)歷了強(qiáng)烈的差異性斷塊掀斜活動(dòng)，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(nèi)的大幅度下陷運(yùn)動(dòng)，沉積了一套穩(wěn)定的、巨厚的中—新生代陸相紅色碎屑巖“紅層”，造就了現(xiàn)今的南昌盆地。

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

　　2.1.地層

　　區(qū)內(nèi)地層分為：底部“前震旦系雙橋山群”變質(zhì)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(zhì)巖（Pt2sh）

　　是本區(qū)結(jié)晶基底。為一套陸源碎屑夾火山碎屑沉積的淺變質(zhì)巖系，巖石類型為絹云母千枚巖、粉砂質(zhì)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(dá)293m。

　　三疊紀(jì)—石炭紀(jì)地層（C—T）

　　是區(qū)域性海陸過渡相地層，在盆緣及區(qū)外均有出露。基本連續(xù)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(zhì)巖夾灰白色白云質(zhì)灰?guī)r；

　　中部：灰黑色炭質(zhì)粉砂巖夾薄層灰?guī)r；

　　上部：青灰色灰?guī)r，灰白色灰?guī)r。

　　地層由西向東，隨基底呈臺(tái)階式下沉，層面落差233m，層底落差達(dá)293m。大致以北西向斷（Fb）為界，西側(cè)地層層序正常，厚度450m；東側(cè)受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，層序出現(xiàn)混亂，插入有變質(zhì)巖楔體，厚度達(dá)516m。

　　白惡紀(jì)上統(tǒng)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(xì)砂巖，一般無底礫巖。膠結(jié)物為泥質(zhì)和鈣質(zhì)。呈厚──中厚層狀，發(fā)育水平層理、斜層理、交錯(cuò)層理、波狀層理，巖層傾角一般＜5～10°，為河湖陸相沉降連續(xù)沉積。地層沉積厚度受古地理環(huán)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(gòu)造層和變質(zhì)巖基底層，為盆地穩(wěn)定蓋層。

　　2.2構(gòu)造

　　區(qū)內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)在印支層構(gòu)造層和燕山——喜山構(gòu)造層。印支層構(gòu)造活動(dòng)表現(xiàn)于北東向的褶皺和斷裂。燕山——喜山構(gòu)造層表現(xiàn)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(jì)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(gè)盆地。層內(nèi)地層完整，無大的構(gòu)造形跡。

　　蓋層之下的中生代—古生代地層和雙橋山變質(zhì)巖，構(gòu)造作用強(qiáng)烈，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，發(fā)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(qū)域性萍鄉(xiāng)──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(dòng)轉(zhuǎn)化為北東向盆地?cái)嗔选?/p>

　　F20斷層［2］：即為厚田凹陷的北部邊界，也為本區(qū)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(guī)模較小，推測(cè)為逆斷層，可能被后期北西向Fb錯(cuò)斷。斷層造成了R3#鉆孔中灰?guī)r與炭質(zhì)粉砂巖巖性層在層序上出現(xiàn)混亂（重復(fù)），部分地段還插入有變質(zhì)巖楔體。

　　F8斷層［2］：高角度傾向北西，規(guī)模較大。推測(cè)為印支層褶皺軸部縱向張性破碎帶，歸屬區(qū)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(gòu)造，系控盆同生斷裂，是本區(qū)內(nèi)重要的斷裂構(gòu)造。

　　Feg1斷層［2］：為本區(qū)盆地西界，也為區(qū)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?xùn)|側(cè)，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(cè)斷層規(guī)模較大，性質(zhì)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(qū)盆地基底形態(tài)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(gè)南昌盆地的形成和演化，也是本區(qū)和象湖凸起、厚田凹陷的東部邊界。

　　隱伏斷裂切割了三疊紀(jì)—石炭紀(jì)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(guī)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(fù)合部位，地層破碎嚴(yán)重；R1#和R3#孔雖遇Fa斷層，但破碎程度遠(yuǎn)不及R4#鉆孔；R2#孔未發(fā)現(xiàn)明顯的破碎帶,地層層序正常。

　　5地?zé)岬刭|(zhì)條件

　　本區(qū)盆地淺部無地?zé)岙惓ｏ@示，也無巖漿巖分布。

　　區(qū)域地質(zhì)條件和本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造決定了本區(qū)地?zé)嵝纬傻幕�礎(chǔ)條件。

　　5.1蓋層

　　白堊紀(jì)南雄組紅色碎屑巖，分布廣泛，地層穩(wěn)定，厚度大，為相對(duì)隔水層，無熱儲(chǔ)條件，適合熱儲(chǔ)蓋層條件。

　　5.2熱儲(chǔ)層

　　埋藏于蓋層之下的三疊紀(jì)—石炭紀(jì)地層普遍含可溶性碳酸鹽巖，是區(qū)域性含水層巖組，在南部區(qū)外豐城市圳頭──瀘田的石炭紀(jì)地層中還出露有溫泉（水溫24～31.9℃）［2］。在本區(qū)所實(shí)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(fā)生1.5m掉鉆，鉆進(jìn)循環(huán)液大量漏失，被迫終孔。R1#和R3#孔雖遇Fa斷層破碎帶，但循環(huán)液漏失量相對(duì)較低；R2#孔基本無循環(huán)液漏失。抽水試驗(yàn)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(qū)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(fā)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(yàn)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(yàn)（Q、S、T）歷時(shí)曲線形態(tài)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(tái)階狀持續(xù)緩慢下降（曲線下降斜率總體保持一致）。抽水降深穩(wěn)定時(shí)間一般不超過24小時(shí)。抽水試驗(yàn)結(jié)束后水位恢復(fù)時(shí)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(bǔ)給不足所導(dǎo)致。

　　除R1#與R2#孔發(fā)生水力聯(lián)系外，各孔之間基本不發(fā)生水力聯(lián)系，系控盆斷層圍限造成。

　　抽水試驗(yàn)出水溫度54～56.2℃，為低溫地?zé)崴��?/p>

　　受蓋層條件限制，含水層無法直接接受大氣降水補(bǔ)給。只能接受側(cè)向徑流補(bǔ)給。推測(cè)補(bǔ)給源在較遠(yuǎn)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(qū)地?zé)崴�只能接受�?cè)向逕流補(bǔ)給，補(bǔ)給邊界遠(yuǎn)，補(bǔ)給不足。是同生盆地造成補(bǔ)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(chǔ)基底

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

　　5.4地?zé)犷愋?/p>

　　根據(jù)鉆孔測(cè)溫計(jì)算的地?zé)崽荻瘸晒�詳見�?。

　　表3顯示，蓋層和熱儲(chǔ)層平均地溫梯度分別為1.73℃/100m、1.75℃/100m,兩者基本相當(dāng)，低于正常地?zé)崽荻龋?］。

　　熱儲(chǔ)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(qū)最高地溫位于最深孔底(1980m)67.2℃。鉆孔垂向測(cè)溫曲線形態(tài)，由上至下基本為一漸增型的直線［5］。地溫和地?zé)崽荻茸韵峦�上，逐漸降低，代表了熱傳梯方向。說明熱源來自下伏大地?zé)崃鳎?］，并以傳導(dǎo)方式導(dǎo)熱。

　　全區(qū)平均地溫梯度為1.82℃/100m，低于正常地溫梯度。按此計(jì)算含水層溫度與實(shí)際抽水溫度大體接近。表明實(shí)測(cè)含水層溫度可作為熱儲(chǔ)溫度。

　　根據(jù)熱傳導(dǎo)方式和熱儲(chǔ)條件，本區(qū)熱儲(chǔ)類型符合沉降斷拗盆地正常傳導(dǎo)地?zé)犷愋停?］。

　　6地?zé)崴�水化學(xué)特征

　　碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙溶洞地?zé)崴�，無色——淡綠色，隨礦化度的增高顏色變綠。除R4#孔地?zé)崴疅o味外，一般口感微咸。地?zé)崴�透明，均釋放出H2S刺激性氣味，僅是濃度不同。地?zé)崴�主要化學(xué)指標(biāo)詳見表2。

　　地?zé)崴甆aCl濃度一般較高，水化學(xué)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?zé)崴�均呈中性、極硬水。該類型地?zé)崴�系地下水循環(huán)交替條件差而造成，也反映出地下水的補(bǔ)給條件差。

　　南部R4#孔處在破碎帶中，發(fā)育有溶洞。地?zé)崴�的�?chǔ)水空間和循環(huán)通道遠(yuǎn)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(xué)類型為重碳酸—硫酸鈉鈣型淡水。

　　區(qū)內(nèi)地?zé)崴�含有多種對(duì)人體有益的微量元素，各孔地?zé)崴�均可成為有醫(yī)療價(jià)值礦水。其中氟、偏硅酸、鋰和鍶含量較高，一般可達(dá)到（GB/T13727-92）標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的有醫(yī)療價(jià)值礦水濃度，有的可命名為氟水、鋰水和鍶型水。

　　水化學(xué)類型和特征表明，地?zé)崴�深循環(huán)條件總體較差，補(bǔ)給受限。近似于古沉積水［3］，系同生沉降盆地形成。

　　7結(jié)論

　　（1）南昌市厚田—生米地?zé)崾芸赜谀喜龜嘞菖璧亍�區(qū)域地質(zhì)條件和本區(qū)盆地地質(zhì)構(gòu)造是地?zé)嵝纬傻幕�礎(chǔ)條件。前震旦系雙橋山群淺變質(zhì)巖成為本區(qū)熱儲(chǔ)基底，區(qū)域性三疊紀(jì)—石炭紀(jì)地層，賦存碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙溶洞水，構(gòu)成本區(qū)熱儲(chǔ)層。穩(wěn)定的，厚度巨大的、廣泛分布的白堊紀(jì)南雄組紅色碎屑巖，是良好的熱儲(chǔ)蓋層。

　　（2）熱儲(chǔ)層的透水性和富水性隨斷裂裂隙和巖溶發(fā)育程度而不均。水力性質(zhì)為承壓水，地?zé)崴�的補(bǔ)給通道不暢，水交替速度緩慢，只能接受側(cè)向逕流補(bǔ)給，補(bǔ)給邊界遠(yuǎn)。地?zé)崴�一般NaCl濃度高，中等礦化度，水化學(xué)類型以Cl--Na+（氯化鈉）型咸水水為主。具備有古沉積水特征。

　　地?zé)崴�含多種微量元素，特別富含氟、偏硅酸、鍶、鋰等化學(xué)元素，具備醫(yī)療礦水價(jià)值。

　　（3）本區(qū)平均地溫增溫率1.82℃/100m，低于正常地溫梯度。蓋層和熱儲(chǔ)層平均地溫梯度基本相當(dāng)（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?zé)崃鳎�以傳�?dǎo)方式由基底向上導(dǎo)熱。

　　地?zé)崴疄榈蜏氐責(zé)崴��?4～56.2℃）。熱儲(chǔ)層溫度與抽水試驗(yàn)出水溫度基本相當(dāng)，實(shí)測(cè)熱儲(chǔ)層溫度可作為熱儲(chǔ)溫度。

　　（4）本區(qū)地?zé)釣橥�生沉降斷拗盆地，傳�?dǎo)型地?zé)犷愋汀?/p>

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　　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(zhì)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(zhì)工作。

　　作者聯(lián)系方法：1、連志寧地址江西省南昌市高新區(qū)紫陽大道江西省勘察設(shè)計(jì)研究院郵編330096手機(jī)13870997577。

　　2、張沁瑞地址北京市海淀區(qū)田村路39號(hào)北京市地?zé)嵫芯吭亨]編100143手機(jī)18601040279。