贵州省安顺市大坝地热水成矿规律研究_刘勇.pdf

：贵贵州州省省安安顺顺市市大大坝坝地地热热水水成成矿矿规规律律研研究究刘勇，张彪，潘金权（贵州省有色金属和核工业地质勘查局五总队，贵州 安顺）摘要贵州省安顺市地热水资源整装勘查成功实施的大坝地热水井（）位于猫营背斜北部倾伏端，该区地质构造复杂、相变强烈，地热储结构不完整。该点热储类型以断裂构造带状热储为主，兼具层状热储的混合型热储类型。文章探索研究了该地热水成矿规律，认为区内挽近期活动断裂及次生断层与区内背斜交接复合部位是本区内地热水资源的主要成矿区带，为研究和开发双堡 猫营背斜地热水资源潜力提供参考。关键词地热水；热储结构；断裂；背斜；热储类型；成矿规律中图分类号 文献标识码文章编号 （）收稿日期 作者简介刘勇（），男，贵州思南人，高级工程师，主要从事地质工程工作。引言研究区及其周边分布有贵州黄果树和龙宫 级风景名胜区，人文旅游有三国古战场、明朝屯堡文化等。但区内无地热异常，致使区内地热水资源开发和利用晚，研究程度低。年，贵州省安顺市地热水资源整装勘查于安顺市西秀区大坝成功实施了一口地热井，井深 ，涌水量 ，井口水温 。区域地质背景研究区大地构造位置处于羌塘 扬子 华南板块（）扬子陆块（）江南复合造山带（）黔南坳陷区（）都匀南北向隔槽式褶皱变形区（）北西部。该区地质构造复杂，主要发育北东向双堡 猫营背斜，近东西向区域松桃 碧痕营走滑断裂的次级北东向双堡 猫营断裂构造带。且该断裂为挽近期活动断裂多期复活所致。地热地质特征 地热地层岩性研究区内出露地层为第四系（）、二叠系（）、石炭系（）和泥盆系（），缺失二叠系下统和上统峨嵋山玄武岩组。二叠系中统梁山组（）地层变薄为 左右。其地热地层岩性特征详见表。地热地质构造 褶皱该区褶皱主要为北东 近南北向的猫营背斜，该背斜轴向于研究区内呈北东约 ，南部为近南北走向，总长约 。局部表现为倒转，倒转区地层倾角较陡约，并出现紧窄现象，于南部则表现为宽缓。同时该背斜多次被断层切割，尤其是区内多次被同走向发育的 断层切割。表 地热地层岩性特征简表系统组地层代号厚度 地热岩性特征简要描述第四系二叠系石炭系泥盆系上统中统上统下统上统中统 残坡积、冲洪积粘土、砂质粘土和砂土等吴家坪组 灰岩、燧石灰岩，泥岩、泥质粉砂岩、夹煤层（与龙潭组相变）茅口组 灰岩、燧石灰岩，下为泥灰岩及灰质白云岩栖霞组 灰岩含少量燧石团块灰岩，顶为白云岩夹灰岩梁山组 炭质及粘土质页岩夹薄层灰岩及泥灰岩马平组 灰白色灰岩、晶洞白云岩黄龙组 灰白色灰岩、白云质灰岩、白云岩摆佐组 灰白色灰岩、鲕状灰岩、下部白云岩、白云质灰岩大塘组 灰白色灰岩、白云岩、白云质灰岩（岩性相变）代化组 灰色中厚层泥质条带灰岩为主夹厚层白云质灰岩桑郎组 灰岩夹少量泥质灰岩生物灰岩及白云质灰岩独山组 钙质砂岩、硅质岩、泥页岩夹灰岩和生物碎屑灰岩（与火烘组相变）断层区内断层构造主要发育北东向断层，均属于双堡 猫营断裂束，尤其是双堡 鸡场断层（）被后期发育的近南北向 断层切割。年 月第 卷 第 期 地下水o ，o.断层属贵州省内近东西向区域松桃 碧痕营走滑断裂束的次级断裂构造，倾向南东，倾角 左右，长约 ，区内表现为正断层，具有典型的张性特征。破碎带宽窄变化较大，错动地层较多，最大垂直断距为 ，最大水平断距为 。上盘于大坝一带出现倒转，兼具扭性特征，因此该断层为张扭性质断裂。断层（含矿）为北西向，倾向北东，倾角陡倾 左右，破碎带宽约 ，断层角砾较明显，表现为右行走滑断裂性质。区内切割了多条北东向的断层和猫营背斜。挽近期活动断裂区内挽近期活动断裂为松桃 碧痕营走滑断裂和紫云 垭都深大断裂。黄果树、郎宫人工机井和两出露温泉与紫云 垭都深大断裂有关。而安顺市区内人工机井均与松桃 碧痕营走滑断裂有关，该挽近期活动断裂，具有规模大、切割深等特点。位于双堡 猫营断裂束（含）表现为挽近期多期复活断裂，该断裂具有规模较大、切割较深等特点，该断裂在切割松桃 碧痕营走滑断裂同时，亦沟通了热源和水源通道。地热水资源成矿规律地热水资源形成一般具有“储、盖、通、源”条件，即具备热储层、热储盖层、地热通道，以及热水源四个条件。热储结构热储结构的划分与热储集层和热储盖层及其岩性组合相关，结合贵州省地热水资源热储集单元研究及其划分。贵州省第二热储集单元为寒武系清虚洞组、娄山关群、奥陶系桐梓组、红花园组，其盖层为奥陶系湄潭组、志留系中、下统砂页岩；第三热储集单元为泥盆系桑郎组、望城坡组（区内代化组），盖层为石炭系下统旧司 上司组（区内大塘组）和岩关组；第四热储层石炭系上、下统，盖层为二叠系中统梁山组；第五热储层为二叠系栖霞组、茅口组，盖层为二叠系上统龙潭组（本区为吴家坪组）。研究区分布第三、四和五热储集单元，但由于相变原因，导致研究区内热储结构均不完整，但猫营背斜南部第四、五热储集单元较完整。结合 钻孔揭露地层岩性情况，第三热储集单元的热盖层主要为石炭系下统大塘组和岩关组（断层影响未出露和揭露），热储层为泥盆系上统灰岩及其 断 层 破 碎 带。其 研 究 区 内 热 储 结 构 特 征 和 机 井（）对比见表。综上表，始钻地层为石炭系上统马平组和黄龙组灰岩和白云质灰岩，往深部依次为石炭系下统摆佐组）、大塘组，泥盆系上统尧梭组和桑郎组灰岩和白云岩、中统独山组碎屑岩和下统舒家坪 丹林组碎屑岩夹灰岩。第三热储集单元埋深过浅、盖层薄，未能形成有效热储结构，而第二热储单元埋深过大或相变缺失。故本机井热储结构为第二至第三热储集单元之间，以泥盆系中统独山组钙质砂岩、硅质岩、页岩为热盖层，以下统舒家坪 丹林组灰岩和断层破碎带为热储集层的热储结构。该热储结构为猫营背斜区地热水资源提供了新的理论和找矿方向。表 猫营背斜区和 热储结构特征对比表热储集单元热储结构地 层系统组代号岩性特征区域地层厚度 地层厚度 深度厚度三三二盖层石炭系下统热储集层泥盆系上统盖层泥盆系中统热储集层泥盆系下统大塘组灰岩、白云岩、白云质灰岩 岩关组灰岩、炭质页岩（未出露）尧梭组白云岩 桑郎组灰岩、白云岩 独山组钙质砂岩、硅质岩、页岩为主，夹灰岩和泥灰岩、生物碎屑灰岩 舒家坪 丹林组 中部为厚约 的灰岩，上下部均为石英砂岩未出露 物质来源根据 机井 气体、水化学类型和矿化度等，对其热源进行分析和研究。结合氢和氧同位素与全国雨水线一致度进行水源分析和研究。热源根据区内已有机井和 水化学资料分析对比研究，结合第四纪岩浆侵入活动或火山作用有关的地下热水水化学类型为 、和 型水。而区内地热水的水质类型主要为硫酸盐型水和重碳酸盐型水，矿化度 。结合表 得出：一是本区的水质类型与火山作用或第四纪岩浆侵入活动的所形成地热水的差异大，同时气体成分中也缺少岩浆侵入活动和火山作用有关的、气体。故该区地热水的热源与岩浆侵入活动和火山作用无关；二是 地热水化学类型以 、型水，地热流体主要赋存围岩地质背景为碳酸盐岩地层。此外区内各地质时期未发现花岗岩侵入，即缺乏放射性热源的物质基础。通过放射性检测，该区地热水不存在放射性热源。故 热源主要来自沟通深部热源的现代活动性断裂带的热对流。第 卷第 期地下水 年 月表 区内与 机井地热水主要化学组分及其含量统计对比表样品名称 地热井 水源氢、氧同位素组成是寻找地热水水源的天然示踪剂，将地热水各种可能补给源的氢和氧稳定同位素组成进行对比分析，以此研究地热水的补给来源。根据区内已有机井和 的 和 测定结果，其氢氧稳定同位素均落在克雷格雨水线上或近侧。通过对区内地热水的稳定同位素氢、氧的研究表明，和 的关系基本与全国雨水线一致，点均落在大气降水线附近，为直接接受大气降水入渗补给。其补给途径一是当热储层出露于地表时，直接接受大气降水补给；二是出露位置较高的岩溶含水层获得大气降水补给后，沿断裂向深部运移，补给深部热储含水层。地热水水源主要为第二种，即出露位置较高的岩溶含水层获得大气降水补给后，沿断裂向深部运移循环，从而补给深部热储含水层。储热构造该区热储构造为双堡 猫营背斜和 断裂带，结合热源和水源研究结果，该区碳酸盐岩含水层获得大气降水补给后，沿断层 向深部运移，从而补给深部热储含水层。并以热对流的方式把大部分热能储存于以泥盆系中统独山组钙质砂岩、硅质岩、页岩为热盖层的猫营背斜内。地热通道该区发育的 断层为挽近期多期复活断裂，且沟通了区域松桃 碧痕营走滑深大断裂的同时，还将上地幔热流沟通向上导热，地下水又以断裂破裂带及溶蚀裂隙、溶孔为通道下渗，下渗后的地下水通过从围岩中不断获取地热加温后成为热源载体。故双堡 猫营断裂束及其 断层为该区地热水资源的形成提供了运移通道，亦为热源向上传递提供了首要的保障条件，同时后期发育的右行走滑断层（）切割了 断层，沟通了地热水的主要通道，当钻孔 揭穿该断层后，该地热机井实施成功。地热水资源成矿规律大坝地热水形成主要为双堡 猫营挽近期活动断裂沟通了区域松桃 碧痕营走滑深大断裂带，且 断层为地表水下渗提供了通道，并通过热对流的形式形成地热水资源贮存于双堡 猫营背斜的含水层及其断层破碎带内，从而形成地热水资源的富集区带。该区地热水资源类型带状热储为主兼具层状热储的混合热储型（型）。经对比研究区内地热水资源的富集区规律，其富集区主要为封闭条件较好的背斜与挽近期活动断裂及次生深大断裂构造交接复合地带，形象的比喻为“背斜夹一刀”的地热水成矿模式，这些区域亦是本区内地热水资源的重要成矿区带。同时双堡 猫营背斜地热水资源的富集区主要是分布在猫营背斜与双堡猫营挽近期活动断裂及次生断裂构造的交接复合部位。年 月于该背斜南倾伏端狗场成功实施的人工机井已验证了该区地热水的成矿规律和成矿模式。综上，区内挽近期活动断裂及次生断层与区内背斜交接复合部位是本区内地热水资源的主要成矿区带，北西向挽近期活动断裂及次生断裂或近南北向的区域性深大断裂与背斜褶皱构造的交接复合部位次之。结语（）该区地热异常不明显，区域地质背景复杂，且地热增温率偏低约 。（）该区地质构造复杂，发育双堡 猫营背斜的同时，发育了双堡 猫营断裂层。该断裂带沟通区域松桃 碧痕营走滑深大断裂带的同时，还为地热水的形成和运移提供了热源和水源通道。（）该区热储结构虽不完整，但具备了地热水资源赋存的热储层和热盖层，且猫营背斜成为了该区较好贮热构造。（）该区热源主要来自沟通深部热源的活动性断裂带的热对流，水源则为碳酸盐岩含水层获得大气降水补给后，沿断裂向深部运移，从而补给深部热储含水层及断层破碎带。（）猫营背斜地热水资源的富集区主要为猫营背斜与双堡猫营挽近期活动断裂及次生断层的交接复合部位。其地热水资源类型为带状热储为主兼具层状热储的混合热储型（型）。参考文献张世 从，陈 履 安 贵 州 热 矿 水 贵 阳：贵 州 科 技 出 版 社王明章，王诗扬 挽近期活动断裂带的地下水微动态特征及研究意义 贵州地质（）：陈萍，张宝明，金波 贵州省黄果树郎宫风景名胜区热储结构研究及其意义 贵州地质（）：张林，陈刚，李强，等 贵州省遵义市中部地热水形成条件及找矿远景 贵州地质（）：第 卷第 期地下水 年 月