貴州省貞豐縣核桃樹斷裂地熱資源賦存特征淺析

姚哈達，解 超，趙振遠

（貴州有色地質(zhì)工程勘察公司，貴州 貴陽 550000）

核桃樹斷裂位于貴州省黔西南州貞豐縣北西部，是一條自北西向南東展布的挽近期活動斷層，在靠近貞豐縣城處，切割貞豐背斜軸部，沿核桃樹斷裂與貞豐背斜軸部的組合處發(fā)現(xiàn)兩處地熱異常顯示，分別為貞豐地熱井（ZK1）、蘇麻田采礦巷道地熱水（ZK1-1），兩處人工揭露地熱異常點均揭

露了第五儲集單元中的二疊系中統(tǒng)棲霞—茅口組（P2q+m）熱儲層，目前水溫均為26℃左右，水化學(xué)類型按舒卡列夫分類為SO42-、HCO3-—Ca2+。兩處人工揭露的地熱異常充分顯示了核桃樹斷裂與貞豐背斜的組合對地熱水資源的控制作用[1]。筆者以貴州省貞豐背斜南東段地熱水資源調(diào)查評價報告為基礎(chǔ)，對貞豐縣核桃樹斷裂地熱特征進行初步分析。

1 地熱地質(zhì)條件

1.1 地質(zhì)構(gòu)造特征

核桃樹斷層屬挽近期活動斷裂，長28km，斷距近1000m，呈305°方向延伸，為多期活動的壓扭性斷層，傾向南西，傾角50°～60°，斷層破碎帶最寬處約30m，斷層角礫巖由灰?guī)r、白云巖組成，方解石脈發(fā)育，膠結(jié)緊密。斷層影響帶在觀音洞一帶達數(shù)百米，北東盤北北東向和北東向斷裂及大型節(jié)理發(fā)育。斷層位于貞豐背斜的“肩部”，切割上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M、長興組，下三疊統(tǒng)夜郎組，由西往東斷距逐漸變短，常被南北及東西向斷層切割。

貞豐背斜軸長40km，軸向315°軸跡僅在中段12km范圍可見，其為一不對稱的箱狀背斜，核部地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M，軸面傾向北東，橫剖面上為一膝狀撓曲，樞紐以30°～50°傾角向南東傾沒。其中北西向的核桃樹縱斷層規(guī)模較大，該斷層發(fā)育在背斜的“肩部”，由于斷層對背斜的改造作用，地層出露僅有三疊系下統(tǒng)夜郎組、永寧鎮(zhèn)組和安順組，巖層產(chǎn)狀較緩，傾角多在5°～15°間。

1.2 地熱埋藏條件

貞豐背斜軸部，主要的儲熱構(gòu)造為貞豐背斜，導(dǎo)熱導(dǎo)水構(gòu)造為核桃樹斷層，地表出露有二疊系上統(tǒng)至三疊系地層，第五儲集單元熱儲層為二疊系中統(tǒng)棲霞—茅口組（P2q+m），熱儲層厚度有600多米，從臨近區(qū)域巖芯地質(zhì)鉆探發(fā)現(xiàn)，巖石中裂隙較發(fā)育，溶蝕強烈發(fā)育，巖石的滲透性較好，地熱流體在其中的傳導(dǎo)性良好，埋藏深度800m～1600m，是該區(qū)域經(jīng)濟的地熱水資源開采深度，蓋層為三疊系下統(tǒng)及二疊系上統(tǒng)的一套碎屑巖及泥巖，最小厚度為500多米，保溫隔熱效果非常好[2]。第四儲集單元熱儲層石炭系上統(tǒng)馬平組（C3mp）～石炭系下統(tǒng)擺佐組（C1b）埋藏深度1700m～3000m。從安龍戈塘的興仁參數(shù)井鉆探資料石炭系的這一套碳酸鹽巖石的溶蝕仍較發(fā)育，熱儲層的厚度較大，賦存其間的地熱流體傳導(dǎo)性較好，該熱儲層的保溫層為二疊系中統(tǒng)梁山組，為一套碎屑巖及泥巖構(gòu)成，最小厚度為40m左右，保溫隔熱層的效果較好。

1.3 地溫變化特征

據(jù)貴州省地熱增溫率等值線圖，本區(qū)地熱梯度為全省較高的地區(qū)之一，其值達到2.5℃/100m～3.5℃/100m。地溫場平面變化規(guī)律總體表現(xiàn)為：從北西往南東方向，地熱增溫率呈增高趨勢，其中安龍—貞豐—紫云一線上地熱增溫率為3.0℃/100m。

據(jù)收集的資料來看，調(diào)查區(qū)西北側(cè)水銀洞金礦的鉆孔揭露資料顯示：恒溫層在50m～150m，地層為上二疊統(tǒng)長興組、龍?zhí)督M，以下地溫梯度為3.0～3.5℃/100m，揭露地層主要為中二疊統(tǒng)茅口組、棲霞組，此地層未打穿。

1.4 地熱傳導(dǎo)機制淺析

熱源、構(gòu)造通道、熱儲層和蓋層四方面是形成地熱水所需的四個條件。區(qū)內(nèi)熱源主要來自現(xiàn)代活動性斷裂帶的熱對流。調(diào)查區(qū)發(fā)育的核桃樹斷層及其次級斷裂溝通深部熱源，且多組斷裂與貞豐背斜形成的多組大型構(gòu)造節(jié)理相互交織、串聯(lián)溝通，為地熱水資源的形成提供了運輸通道，為熱源向上傳遞提供了必要條件。另一方面，調(diào)查區(qū)幾大碳酸鹽巖沉積期間均以碎屑巖和泥巖相間，上下疊置，組成多元的儲集結(jié)構(gòu)，各期碳酸鹽巖熱儲層之間沉積的碎屑巖，起到了阻水及保溫作用[3]。

概括的講，地下熱水的補、徑、排構(gòu)成了區(qū)域性的地下熱水循環(huán)系統(tǒng)，大氣降水在區(qū)域上沿斷裂帶、大型節(jié)理和碳酸鹽巖的溶蝕裂隙通道向地下深部運移，斷裂帶向下滲透通過地熱增溫，從圍巖獲得熱量，成為地熱流體，儲存于滲透性較好的熱儲層中，并在儲集通過熱巖石孔隙或裂隙進行熱傳導(dǎo)，使儲熱層在本水文地質(zhì)單元中變成一個地熱田。由于地面的大氣降水在不斷的沿斷裂入滲，為達到一個水力平衡，被增溫地熱流體因體積膨脹（密度變?。┒a(chǎn)生浮力向上運動，同時上部的低溫流體因密度大在重力作用下向下運動，由此構(gòu)成地下熱水的循環(huán)[4]。見貞豐溫泉熱儲構(gòu)造概念模型。（圖1）

圖1 貞豐溫泉熱儲構(gòu)造概念模型圖

圖2 Ⅰ線、Ⅱ線、Ⅲ線CSAMT二維反演三維截面圖

2 地球物理特征

貞豐背斜的核部與核桃樹斷層破碎帶兩側(cè)，走向上以背斜軸部傾伏端為界，南北兩側(cè)以溫泉點或物探測量異常為界，布設(shè)了三條可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）物探剖面，該區(qū)地球物理特征如下：

區(qū)內(nèi)第五儲集單元中儲熱含水層為二疊系中統(tǒng)棲霞組（P2q）和茅口組（P2m）、第四儲集單元中儲熱含水層為石炭系馬平組（C3mp）、黃龍組（C2hn）、擺佐組（C1b），巖性主要為灰?guī)r、白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r。其電阻率在n×103～104Ω·m，整體表現(xiàn)為高阻特征。調(diào)查區(qū)內(nèi)熱儲結(jié)構(gòu)中的儲熱含水層均為碳酸鹽巖，主要巖性為灰?guī)r、白云巖，正常情況下整體表現(xiàn)為高阻特征。但是，當儲熱含水層巖體中由于構(gòu)造造成巖石破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育，并富集地下水時，呈局部低阻異常特征。

區(qū)內(nèi)第五儲集單元中保溫蓋層為三疊系下統(tǒng)夜郎組至二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（T1y-P3l）、第四儲集單元中保溫蓋層為二疊系中統(tǒng)梁山組（P2l），巖性主要為頁巖、泥巖、砂巖、炭質(zhì)泥巖等碎屑巖。其電阻率在n×101～102Ω·m，整體表現(xiàn)為低阻特征，是區(qū)內(nèi)垂向地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的低阻標志層。

區(qū)內(nèi)發(fā)育的具有一定規(guī)模的斷裂破碎帶，其電阻率在n×101～103Ω·m，整體上沿斷裂破碎帶表現(xiàn)為中低阻特征。完整基巖導(dǎo)電性比較差，電阻率比較高，當基巖比較破碎時，在裂隙、破碎帶中因含有地下水，呈現(xiàn)出強的導(dǎo)電性，相對于視電阻率較高的圍巖而言，在電性上表現(xiàn)為相對低電阻率[5]。

由圖2對比可明顯看出核桃樹斷裂帶（FH）為東西向區(qū)域性線狀構(gòu)造，斷層破碎帶位于貞豐背斜的軸部附近，切割上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M、長興組，下三疊統(tǒng)夜郎組或下三疊統(tǒng)夜郎組或坡段組，橫貫整個普查區(qū)，由西往東斷距逐漸變短，常被南北及北東西向斷層切割。該斷層總體傾向南，傾角70°，下延深度2500m。斷裂帶三疊系、二疊系寒武系含水地層分布廣泛，厚度大。斷裂帶上電阻率較低，是地下水富集的有利部位，同時地溫異常明顯，是較好的導(dǎo)熱構(gòu)造。

參考文獻

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［2］ 張成忠.貴州省黔東南州北西部地熱水資源及成礦條件［J］.中國錳業(yè)，2016,34（5）：44-47.

［3］ 田小林.石阡斷裂地熱水賦存特征及開發(fā)利用［J］.四川地質(zhì)學(xué)報，2016,36（4）：623-626.

［4］ 張楊，尚小剛，李勝濤等.青海玉樹結(jié)古地區(qū)玉樹斷裂帶的地熱地質(zhì)意義［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2012,（6）：131-138.

［5］ 白福，馬根喜.蘭州地熱資源賦存特征淺析［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2005,（6）：3-5.