基于水化学特征的赣东南石城-寻乌断裂带地热水成因模式

石城-寻乌断裂带控制了红层盆地分布、花岗岩侵入与深部热水的运移,是江西温泉分布最密集的区域,也是赣南最主要的控热构造。但目前研究仅限于零散地热田,缺乏从区域构造带尺度对地热水成因进行系统研究。为了探明石城-寻乌断裂带地热水成因,文章研究了石城-寻乌断裂带已有的14个地热田,采用水化学组分、同位素等方法手段开展研究。结果表明:(1)石城-寻乌断裂带整体可分为北段邵武-石城断裂,中段会昌浅层次热隆伸展构造及南段的寻乌断裂带三部分,地热水分别受上述3条主断裂控制,且断裂带活动程度由北向南增强,导致不同地热田的热储特征存在较大差异;(2)地热水属中性偏弱碱性水,在石城及会昌盆地段阳离子以钠和钙离子为主,阴离子以硫酸根、重碳酸根为主;在南部寻乌断裂带阳离子则以钠离子为主,阴离子以重碳酸根为主。水化学组分主要来源于水岩相互作用,蒸发岩与硅酸盐岩是主要离子的物源;(3)地热水来源于周边山脉雨水的就近补给。研究区地热水对应表观年龄较长,且构造带由北向南有热水年龄、幔源物质比例与热储温度同步增大的趋势;(4)断裂带热水属未成熟水,但随断裂带向南延伸有逐渐成熟的趋势。热储温度在54~144℃之间,最低温在石城沔坊,最高温在寻乌南桥东,呈现向南升温的趋势,对应热水循环深度也向南逐渐增加,最大可超过3 km深(寻乌南桥东)。沿断裂带地热水空间分异明显,水岩相互作用强度、地热水成熟度、热储温度、循环深度及水年龄、大地热流值、岩浆活动、地震活动等均与断裂带活跃程度相关,且随断裂带向南延伸而增加。断裂带南桥东地热田潜力最大,可作为断裂带深循环中高温地热勘查优先区。