貴州省南明區(qū)龍洞堡有色七總隊基地一帶地熱水資源遠景評價

辛堂，曹小龍，姚博，馬步英

（西藏自治區(qū)地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質大隊，格爾木 816099）

1 地質背景

研究區(qū)位于貴陽市龍洞堡有色七總隊基地及周邊范圍,大地構造位置屬于構造復雜變形區(qū)谷腳褶曲帶永樂向斜北西翼西南揚起端與相鄰的烏當短軸背斜過渡地帶，為南北向構造與北東向構造的交匯部位，見圖1。區(qū)域內主要為近北東向褶皺構造及近東西向黃泥哨斷層（F18）、南北向打魚寨斷層F17和葉家莊斷層（F5）構造[1]。區(qū)域出露地層有寒武系婁山關群、奧陶系、志留系中～上統(tǒng)、泥盆系、石炭系下～中統(tǒng)、二疊系、三疊系、白堊系，第四系有零星分布。

2 地熱地質特征

2.1 地熱地質條件

2.1.1 水文地質特征

圖1 構造綱要圖Fig.1 Sketch map of tectonic

研究區(qū)魚梁河為地下水的排泄基面。從《1:20萬貴陽幅區(qū)域水文地質普查報告》中資料分析，中上寒武統(tǒng)婁山關群～下奧陶統(tǒng)的桐梓、紅花園組地層零星分布于烏當附近，出露面積約3km2[2]。巖性以白云巖為主，厚度約620m，水量貧乏～中等，為HCO3-Ca型水。地處龍洞堡片區(qū)的有色七總隊基地位于永樂向斜的西北翼，含水巖組為三疊系石灰?guī)r，富水等級為水量中等的碳酸鹽巖巖溶水區(qū)，地下水有自東南翼向北西翼運動現(xiàn)象。據(jù)1:5萬貴陽市水文地質調查報告，研究枯季地下徑流模數(shù)6.56～7.36L/s·km2，鉆孔單位涌水量0.25L/s·m。所調查的基地周邊泉點上升泉和下降泉均有分布見表1。

表1 研究區(qū)周邊泉點統(tǒng)計表Tab.1 Statistical table of the surrounding Springs in the research area

2.1.2 區(qū)域地熱異常特征

表2 地熱異常區(qū)溫泉情況一覽表Tab.2 Summary of Hot Springs in Geothermal Abnormal Areas

表3 地熱異常區(qū)地熱鉆孔情況一覽表Tab.3 Summary of geothermal boreholes in geothermal anomaly areas

圖2 區(qū)域水文地質圖Fig.2 Hydrogeological maps of the region

據(jù)對新添寨-東風鎮(zhèn)地熱異常區(qū)調查，北到新天寨小河口、茶店、高田寨，南至花溪水壩、甘莊、下壩，研究區(qū)內及周邊已施工地熱鉆孔3個，外圍共發(fā)現(xiàn)有溫泉2個，所見溫泉點多屬裂隙下降泉，中溫承壓熱水與低溫淺層地下水混合流出地表見表2、表3。

2.1.3 研究區(qū)熱儲構造及導熱分析

研究區(qū)位于貴陽復雜變形區(qū)與黔南臺陷的交界部位，即北東向構造帶與南北向構造帶的交匯部位[3]。根據(jù)區(qū)域地質構造、水文地質條件和近年來的地熱開發(fā)資料成果分析，永樂向斜、烏當斷層、近南北向的壓扭性斷層為區(qū)內主要熱儲構造。

沿烏當大斷層有地熱異常顯示，斷層附近地表溫泉出露點及施工的地熱井均發(fā)現(xiàn)地熱水，說明松桃—碧痕營走滑斷裂束（新添地區(qū)烏當大斷層）是區(qū)域性的導熱構造。受東西向應力的擠壓，貴陽向斜與永樂向斜之間產(chǎn)生了一系列近南北向的壓扭性斷裂（F16、F17、F5）為研究區(qū)的地熱賦存提供了有利條件。其中北端與烏當大斷層相交的葉家莊斷層（F5）被高視斷層錯斷后在東側出現(xiàn)向南延伸在有色七總隊基地西側通過與黃泥哨斷層（F18）交匯，該斷層成為研究區(qū)有利的導熱構造見圖2。

研究區(qū)內近南北向的葉家莊斷層（F5）附近成功實施的地熱井（保利1#、天邑溫泉地熱井、正業(yè)巖土勘察設計有限公司試驗基地試驗基地地熱井及多彩貴州城地熱井）可以證明這條F5斷層是主要的導熱含水構造。

熱礦水的循環(huán)是一個區(qū)域的循環(huán)系統(tǒng)，熱礦水的補、逕、排也是在區(qū)域范圍內形成完成的。大氣降水在區(qū)域上沿斷裂帶等向地下深部下滲變熱，在地質構造控制下熱流作深層的循環(huán)，并沿滲流通道向地殼薄弱地帶運移[4]。

2.2 熱儲結構特征

根據(jù)已施工鉆孔所揭露地層情況及對區(qū)域及區(qū)內地層結構分析，認為研究區(qū)有三個儲熱層見表4。

表4 地熱異常區(qū)熱水儲、蓋層特征表Tab.4 Characteristics of Hot Water Storage and Cover Layer in Geothermal Abnormal Area

第一儲集單元：晚震旦世燈影組碳酸鹽巖為其儲熱層厚241m～410m，寒武系牛蹄塘組-金頂山組碎屑巖為其保溫蓋層厚800m，保溫層保存完好，儲熱層含水性好，息烽溫泉即產(chǎn)出于該儲集層，區(qū)內本儲集層埋深3000m以上，開采難度大。

第二儲集單元：由中上寒武統(tǒng)婁山關群至下奧陶統(tǒng)紅花園組組成儲熱層，奧陶系湄潭組-泥盆系蟒山群碎屑巖組成保溫蓋層。保溫蓋層以湄潭組碎屑巖為直接蓋層，下志留統(tǒng)高寨田群、泥盆系蟒山群為間接蓋層，總厚度900m左右，蓋層保存完好，厚度大，保溫效果好。

第三儲集單元：分布于烏當斷層北盤，由上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M碎屑巖為保溫蓋層厚307m，保溫條件較好。擺佐組至茅口組碳酸鹽巖組成儲熱層厚426m，含水性較好，但熱儲層埋藏淺，溫度低，開發(fā)價值不大。

綜上所述，第二儲集單元儲熱層含水性好，根據(jù)永樂向斜及相鄰烏當背斜中施工地熱井揭露的斷層帶在該段均出現(xiàn)大量涌水。因此，研究區(qū)內地熱水的賦存與第二熱儲層和斷裂帶關系十分密切。

2.3 地熱資源類型

由于研究區(qū)內構造裂隙發(fā)育，沿斷層破碎帶呈帶狀零星分布規(guī)模較小的碎裂淺變質巖，如經(jīng)過水口寺附近的圖云關斷層、貴陽市森林公園附近的經(jīng)典天成住宅小區(qū)處的葉家莊斷層（F5）帶內均分布有角礫巖和斷層泥。由碎裂淺變質作用所產(chǎn)生的淺變質巖的物理性質一方面主要受應力的性質和強度控制，另一方面也受沿碎裂帶循環(huán)的水溶液、摩擦熱和作用時間的影響。由此，認為研究區(qū)地熱類型為淺變質巖區(qū)構造裂隙型。

3 地熱資源評述

3.1 地熱增溫率

根據(jù)貴州省地熱增溫率等值線圖見圖3，貴陽地區(qū)增溫一般為2.0～2.5℃/100m，研究區(qū)位于貴陽地區(qū)北東，結合天邑溫泉、冶金設計院試驗基地地熱井及多彩貴州城等地熱勘探井資料，研究區(qū)地熱增溫率為2.1℃/100m。

圖3 貴州省地熱增溫率等值線圖Fig.3 Isograph of geothermal temperature increase rate in Guizhou Province

3.2 熱儲溫度與深度

研究區(qū)地熱目的層為第二儲集單元層，熱儲層為寒武系婁山關群、下奧陶統(tǒng)紅花園組（O1h）和桐梓組（O1）t，是地熱異常區(qū)內目前最具開發(fā)條件及開發(fā)價值的地熱含水單元，也是區(qū)內勘查工作的目的地層單元。采用增溫率公式計算本區(qū)熱儲溫度，常溫點計算深度為30m，當?shù)仄骄鶜鉁貫?5℃，勘查熱儲溫度計算如下：

t=(h-30)×1.8/100m+14℃

t：熱儲溫度（℃）

h：熱儲埋深（m）

通過計算，第二熱儲層熱儲溫度為73.8℃。

3.3 熱儲層水量預測

第二熱儲層寒武系婁山關群白云巖，依據(jù)該層出露泉流量，結合區(qū)域鉆探孔揭露涌水量和地區(qū)經(jīng)驗，第二熱儲層下奧陶統(tǒng)紅花園組（O1h）～寒武系婁山關群鉆探孔涌水量預測為400～600m3/d，水溫55℃～58℃。

3.4 地熱水資源開發(fā)對環(huán)境影響

在地熱水資源開發(fā)的過程中，只要開采量控制在允許開采量范圍以內，就不會造成地熱水的水位持續(xù)下降，因此只要控制好開采量和加強地表地質災害監(jiān)測工作，開發(fā)地熱水資源不會使研究區(qū)及周邊地區(qū)的地質環(huán)境造成明顯影響。

地熱水資源開發(fā)利用可以大量節(jié)約燃煤、節(jié)約能源，減少煤礦開采量和能源消耗量，減少能源消耗過程中對大氣環(huán)境的污染，從而更加有效的保護自然生態(tài)環(huán)境。

4 結論

通過對龍洞堡片區(qū)邊已施工地熱井及地熱異常特征與研究區(qū)地質特征對比分析，認為近南北向的壓扭性斷裂（F16、F17、F5斷層）為研究區(qū)和周邊地熱賦存提供了有利條件。其中北端與烏當大斷層相交的葉家莊斷層（F5）被高視斷層錯斷后在東側出現(xiàn)向南延伸在有色七總隊基地西側通過與黃泥哨斷層（F18）交匯，該斷層成為研究區(qū)有利的導熱含水構造。

通過分析熱儲結構特征，研究區(qū)地熱類型為淺變質巖區(qū)構造裂隙型，地熱水的賦存與第二熱儲層和斷裂帶關系十分密切[5]。第二儲熱層含水性好，蓋層保存完好，厚度大，保溫效果好；該層是地熱異常區(qū)內目前最具開發(fā)條件及開發(fā)價值的地熱含水單元，也是研究區(qū)內勘查工作的目的層。

結合貴陽地區(qū)地熱增溫率和龍洞堡片區(qū)地熱勘探井資料，第二熱儲層下奧陶統(tǒng)紅花園組（O1h）～寒武系婁山關群鉆探孔涌水量預測為400～600m3/d，水溫55℃～58℃。

綜上所述，研究區(qū)處于地質構造有利的組合部位，具有良好的熱儲結構；結合地熱地質條件及當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展對地熱資源需求程度，對于尋找中低溫地熱田具有一定的指導作用[6]。

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