商城县汤泉池温泉地质条件分析

贺 华，郭东兴

(河南省地质环境勘查院，河南 郑州 450051)

汤泉池温泉，是河南省著名温泉疗养区，位于商城县西南15 km的雷山南侧山脚下，鲇鱼山水库中段西侧，西距信阳市150 km，公路连接省道S339和S216，交通方便。

汤泉池温泉为一自流上升泉，在90 m×60 m的斜方形范围内出露有八个温泉，呈泉群，当地居民分别称:后吊升、洗菜井、女池后井、女池、洗脸井、老池、新池、稻田泉。1972年测量，各泉井涌水量在 0.07～1.27 L/S，总涌水量约为 5 L/S，1980 年泉群总流量 22.1 m3/h，水温 42℃ ～ 57℃ ，流量、水温均较稳定，不受季节气候影响。1972年建鲇鱼山水库，汤泉池所出露八个温泉全部淹没，为开发利用温泉，将女池后井、女池、后吊井三个泉修建了集水塔，塔底面高程为98 m，内径2.5 m，塔高16.5 m，现今所用集水塔为一号泉，从1980年至现在，一号泉常年水温为 54℃左右，流量为7.3 m3/h(水位高程106.97 m)，平均开采量约180 m3/d，1972年至今水质检测，泉水的化学类型均为硫酸钠型水，水质变化保持相对稳定，二号泉(二号集水塔)水温48℃，日前没有利用，其它泉被封在水库中没有启用。

汤泉池位于大别山中段北麓，区域地形南高北低，调查区为低山地形。山脉走向呈近东西向延伸，海拔高程90～300 m，为构造剥蚀丘陵地貌。

汤泉池属亚热带半湿润、半干燥大陆性气候，四季分明，降雨 量 充 沛，年 平 均 气 温 15.4℃ ，最 高 39.3℃ ，最 低-20.5℃，年平均降水量 1 225.9 mm，为一宜居景区。

1 地质概况

汤泉池位于华北与扬子板块碰撞俯冲形成的秦岭纬向复杂断褶带的东段中部，在区域桐柏一商城大断裂带的东段南侧约4 km，出露地层除低洼沟谷分布有厚度小于8 m的第四系全新统残坡积碎石质砂土、洪冲积砂质粘土、粉土外，区内出露地层主要为中浅变质岩的中元古界浒湾组(pt2-h)白云斜长片麻岩，眼球状混合岩，夹斜长角闪片岩、浅粒岩，石英岩等，产状 44°∠60°。(图 1)

汤泉池褶皱构造不发育，为一倾向北东单斜层，断裂构造发育，主要有:

商城一麻城断裂(F4):分布于汤泉池以东约1 000 m，为区域性深大断裂，属华夏构造体系。由湖北麻城进入河南，沿灌河向北，经商城西，至河风桥，向北没入淮河平原，长大于100 km，切割了元古界、古生界泥盆系、石炭系地层，纵穿燕山期商城花岗岩体。断层走向 10°～20°，倾向 280°～295°，倾角75°。断层沿走向呈舒缓波状，断裂带宽约20～250 m，带内岩石强烈破碎，产生各种碎裂岩及糜棱岩化岩石，磨光面发育，断面附近可见宽约20 m的断层角砾岩带。断裂通过商城花岗岩体时，发育走向15°密集节理带，与主干商一麻断裂平行。断裂带内次生蚀变硅化强烈。该断裂早期为压扭性，经历长期多次活动，后期表现为张性。史料记载，沿该断裂带在商城县境内曾发生过震级3.9级以下地震5次，表明商城—麻城断裂仍处于活动状态。

图1 商城县汤泉池温泉地质图

汤泉池断裂(F5):分布于汤泉池北侧雷山顶，规模较小，长约7 km，总体走向55°，(其间在扎皮岭处为70°，小雷山处为 75°，大雷山东山脚处为 65°)倾向 145°，倾角 78°，与主干断裂商城一麻城断裂(F4)呈入字型交汇，沿汤泉池断裂岩石破碎，硅化强烈，形成硅化构造角砾岩，有分叉复合现象，宽窄不一，扎皮岭处宽约10 m，小雷山处宽约20 m，大雷山东山脚处宽约50 m，角砾成分主要为硅质碎块、玉髓碎块、片岩碎块、花岗岩碎块等，角砾大小不一，小者0.1 cm，大者达20 cm或更大，呈不规则棱角状。

扎皮沟断裂(F6):分布于汤泉池一号集水塔北扎皮岭东侧冲沟内，为一推测隐伏(第四系覆盖)断层。依据，①1:1万地形图，扎皮岭东沟、山体呈南北向协凋展布;②汤泉池断裂(F5)，扎皮岭沟以西走向55°，沟东走向75°;片岩、花岗岩向北错动;③码头西500 m激发极化电测深，视电阻率RO曲线呈45°上升，视极化率 M，M5值高达80% ～150%;④码头一景区大门高密度电阻率层析成像(地电CT)，在二维反演成果图出现明显的电阻率间断面，推测分别为扎皮沟断裂(F6)、汤泉池断裂(F5)的反映。⑤码头一景区大门，放射性氡气测量，距码头600～650 m，对应扎皮沟断裂(F6)位置，山现Rn达40 000～60 000C(Bq/m3)高异常。⑥码头西400 m，对应扎皮沟断裂(F6)位置，浅层地温测量，(测深1 m)，出现了地温30℃高点。⑦对应扎皮沟断裂(F6)，金穗宾馆水井水温30℃，金穗宾馆北部职工之家水井水温 18℃，常温。因此，推测扎皮沟断裂(F6)，为一左旋走滑正断层，走向345°，倾向 75°，倾角 85°，规模小，长约 1 000 m，宽约 5 m，于深500 m与汤泉池断裂(F5)交汇处，在90 m×60 m范围内形成了八个上涌溢出地表温泉。

汤泉池周边岩浆岩发育，主要为燕山期侵入岩，呈岩基产山，规模宏大，称商城岩体，出露面积912 km2，主要为灰白色、浅肉红色花岗岩组成，似斑状结构、不等粒花岗结构和花岗结构，块状构造，矿物成份主要为斜长石、钾长石、石英及黑云母等。岩体的岩相发育，中心相为中粗粒花岗岩;过渡相为似斑状中粒黑云母(角闪石)花岗岩;边缘相为细粒黑云母花岗岩、花岗闪长岩及细粒黑云二长花岗岩，其中过渡相岩石分布广，最为发育。汤泉池分布中细粒黑云二长花岗岩，北界在温泉一号集水塔北约80 m处通过，与浒湾组的片岩呈犬牙交错接触。花岗岩节理裂隙发育，风化历害，全风化厚度3～5 m，花岗岩中高岭土化明显，石英脉发育。

根据汤泉池地层岩石分布特点，浅层地下水类型有两种:浅表有厚度小于8米薄层第四系松散岩类孔隙水:第四系下有弱的基岩(片岩、花岗岩)裂隙水。水化学类型 HCO3·Na水型。

2 地热地质条件

根据前人有关资料、野外调查，按地热资源形成机理比对，汤泉池为一自流上升井低温裂隙脉(带)状承压水，是一典型的断裂深循环(对流)型地热资源。(图2)

汤泉池温泉群，受控于走向北东向汤泉池断裂(F5)与走向南北向扎皮沟断裂(F6)在深500 m交汇处，地热水沿交汇处构造岩，晚期花岗岩岩脉和硅化蚀变岩脉界面通道上涌，溢出地表形成了汤泉池群泉温泉。据此，认为汤泉池温泉热储层就是汤泉池断裂(F5)与扎皮沟断裂(F6)交汇处的构造角砾岩、碎裂岩。热储盖层为断层泥和有断层泥(浅表有少量泥沙粘土、围岩风化物)胶结的碎裂岩。热储层北部相对阻水边界为中元古界浒湾组片岩:南部相对阻水边界为燕山期花岗岩，汤泉池断裂(F5)西段是导水、控水主要区段，岩石破碎渗透性好，富水性弱，降水、侧渗水沿汤泉池断裂(F5)下渗，受地热作用地热水，由西向东呈带状运移，遇扎皮沟断裂(F6)形成热储。由于汤泉池断裂(F5)长度小于10 km，规模小，导致汤泉池温泉为一小型、中低温地热水。汤泉池断裂(F5)东延与区域性北东向商城一麻城断裂(F4)交汇为相对阻水段。取水样得知，汤泉池温泉水化学类型为HCO3SO4-Na型水，为一优质医疗、洗浴热矿水，不宜作生活、农灌、养殖用水。

图2 汤泉池温泉A-A’地质剖面图

3 开发潜力展望

汤泉池温泉，为一受走向北东，倾向南东，陡倾斜的汤泉池断裂(F5)控制的断裂深循环对流型地热资源。热储层属裂隙脉(带)状。史料，1972年测量，原有8个自流泉总涌水量约为5 L/S:1980年泉群总流量为22.1 m3/h，水温42°～57℃;1972年修建水库所建的一号集水塔流量为7.3 m3/h，水温54°C，水温、流量稳定。2007年调查资料，一号集水塔日平均开采量约180 m3/d，小于自流量336 m3/d，按地球化学温标计算热储温度为120℃。据此，为助力信阳市商城县经济可持续快速发展，满足、扩大汤泉池温泉的宾馆、医疗、洗浴等多项开发利烈的需要，根据汤泉池地热地质条件，有开发潜力，即以一号集水塔(一号泉)为中心，按方向150°，即距一号集水塔南东方向150°，约180 m的孤岛上，施工一个孔深1 200 m钻孔，穿过汤泉池断裂(F5)(图2)。预计可获得水温大于60℃，涌水量大于500 m3/d的地热资源。

为较科学有依据布设探采汤泉池地热水，施钻前要进行1:1万地质调查工作，面积 6 km2(东西长 3 km，南北宽 2 km):在扎皮沟职工之家处开展东西向物探大地屯测测深工作，二条线长1.2 km;在扎皮岭、小雷山、大雷山按150°方向分别进行电磁测深工作，三条线长0.6 km，点距50 m。同时进行浅层水、水井水温调查等工作。

[1]地热资源地质勘查规范(GBll615—89).

[2]河南省地质局区测队1:20万区域地质普查报告(商城幅).1980.

[3]河南省地质环境监测院河南省地热资源调查与开发利用保护.2006.

[4]河南省地质环境监测院河南省商城县汤泉池地热资源调查报告.2007.