四川廣安銅鑼山背斜熱儲(chǔ)性質(zhì)及地?zé)岢梢蚰Ｊ?/h1>
2020-12-12 14:17:18李明輝袁建飛黃從俊劉慧中
水文地質(zhì)工程地質(zhì) 2020年6期
李明輝，袁建飛，黃從俊，劉慧中，郭 鏡
(中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081)
在能源短缺、環(huán)境污染嚴(yán)重的今天，新能源和可再生能源的勘探與開發(fā)成為世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的前提[1]。地?zé)崴且环N集熱能、礦物質(zhì)和水于一體的新型清潔能源和特殊礦產(chǎn)資源，具有分布廣泛、可再生性等特征[2-3]，其開發(fā)利用對(duì)構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)、保障國家能源安全、改善能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)節(jié)能減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有重要戰(zhàn)略意義[4-7]。
廣安市地處四川盆地東部，其東部為川東褶皺構(gòu)造帶[8]，構(gòu)造帶北東端的達(dá)州市及南西端的“中國溫泉之都”重慶市均有較好的地?zé)豳Y源勘探與開發(fā)背景[7,9-21]，但構(gòu)造帶中段的廣安地區(qū)地?zé)豳Y源勘探成效不大，致使區(qū)域熱儲(chǔ)性質(zhì)及成因模式研究尚屬空白。2019年中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心在銅鑼山背斜西翼的廣安市鄰水縣牟家鎮(zhèn)劉家溝實(shí)施了1口井深2 503 m地?zé)嵩囼?yàn)井，鉆獲日涌水量16 000 m3、孔口水溫42 ℃、孔口壓力1.4 MPa的自流地?zé)崴?，為川渝兩地涌水量最大的地?zé)峋?。本文基于地?zé)峋某晒?shí)施和前人資料綜合分析研究，探討了廣安銅鑼山背斜熱儲(chǔ)性質(zhì)及成因模式，進(jìn)一步豐富和完善了川東褶皺帶控?zé)釞C(jī)理，為廣安市地?zé)豳Y源勘探、開發(fā)和利用提供了科學(xué)依據(jù)。
1 研究區(qū)概況
1.1 自然地理
鄰水縣地處廣安市東部，交通便捷，為川東門戶，成渝雙城經(jīng)濟(jì)圈川渝合作最前沿。屬四川盆地東北部的川東平行嶺谷地貌，以中、低山及丘陵為主，境內(nèi)華鎣山、銅鑼山、明月山由西向東平行展布，大洪河、御臨河蜿蜒其間，形成“三山兩槽”的獨(dú)特地貌。廣安銅鑼山地區(qū)地?zé)峋挥卩徦h牟家鎮(zhèn)劉家溝村。
1.2 氣象與水文
鄰水縣屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均降水量 1 206.8 mm，全年各季降水量分配不均，夏季平均降水量528.8 mm，冬季平均降水量66.5 mm。多年平均氣溫16.9 ℃，1月平均氣溫6.1 ℃， 7月平均氣溫27.3 ℃。區(qū)內(nèi)水文網(wǎng)較密集，水量豐沛，河流均由北東流向南西平行排列，為長江水系的支流，主要有御臨河、白水河、大洪河等。
1.3 地質(zhì)與構(gòu)造
廣安市屬四川中坳陷構(gòu)造區(qū)域，NE向構(gòu)造為主，以華鎣山大斷裂為界可劃分為2個(gè)型式及強(qiáng)度迥異的次級(jí)構(gòu)造區(qū)[8]。華鎣山以西屬于川中褶皺帶、以東屬于川東褶皺帶。川東褶皺帶屬晚三疊世以來由SSE往NWW方向推擠，于華鎣山大斷裂一帶受阻后逐漸隆起并褶皺的地帶，其構(gòu)造形跡主要表現(xiàn)為一系列相互平行的長條形不對(duì)稱褶曲和走向壓性斷裂，主要由華鎣山背斜、銅鑼?shí){背斜、明月峽背斜等3條呈北東南西向延伸的長大緊閉背斜近平行排列組成，寬一般 5～7 km，形成線形構(gòu)造鮮明的褶皺帶，其間為相對(duì)寬緩的向斜，寬10～20 km，具“隔擋式”構(gòu)造型式(圖1)。華鎣背斜在西南部呈現(xiàn)向西南撇開的似帚狀構(gòu)造帶，形成瀝鼻峽、溫塘峽和觀音峽3個(gè)分支背斜。背斜核部多出露中下三疊統(tǒng)碳酸鹽巖地層，翼部及向斜部位出露上三疊統(tǒng)和侏羅系碎屑巖，第四系地層零星分布(圖1)。巖漿巖僅有二疊系峨眉山玄武巖，但在銅鑼山地表未見出露。
圖1 銅鑼山背斜地質(zhì)構(gòu)造、地?zé)犸@示與鉆孔及采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Map showing geological structure, geothermal features and sampling points in the Tongluoshan anticline(a)研究區(qū)區(qū)域位置及構(gòu)造綱要圖；(b)牟家鎮(zhèn)劉家溝地?zé)峋卓谧粤髡掌?c)研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖與剖面圖(A-A′)
1.4 水文地質(zhì)
研究區(qū)屬川東褶皺帶復(fù)雜水文地質(zhì)區(qū)，根據(jù)地下水賦存條件、水動(dòng)力特征，結(jié)合含水介質(zhì)組合狀況，可將地下水類型劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶洞水和基巖裂隙水4類。根據(jù)巖性結(jié)構(gòu)特征，其中碎屑巖類孔隙裂隙水可劃分為碎屑巖孔隙裂隙層間承壓水、紅層承壓水和相對(duì)隔水巖層；碳酸鹽巖類裂隙溶洞水可劃分為碳酸鹽巖裂隙溶洞水、碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙溶洞水2個(gè)亞類；基巖裂隙水可劃分為構(gòu)造裂隙水和風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水，見表1。
區(qū)內(nèi)與地?zé)嵯嚓P(guān)的主要是碳酸鹽巖類裂隙溶洞水，主要分布在三疊系中、下統(tǒng)碳酸鹽巖地層的裂隙、溶隙、溶蝕孔洞及溶穴中。根據(jù)研究區(qū)巖溶水的徑流模式、埋藏深度、水文地球化學(xué)特征及出露方式，可劃分為淺層巖溶水和深部巖溶熱水2個(gè)系統(tǒng)[22-23]。
淺層巖溶水埋深較淺，水溫和常溫接近。主要接受大氣降水補(bǔ)給，向當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面運(yùn)動(dòng)，受隔水底板頂托或受河流切割影響排泄于陡崖邊、河谷底板或地勢(shì)低洼處，具“分散補(bǔ)給、統(tǒng)一徑流、集中排泄”的特征[12-23]。
深部巖溶水埋深大，補(bǔ)給來自遠(yuǎn)處可溶巖地層地表露頭的大氣降水入滲，降水在背斜巖溶槽谷內(nèi)順構(gòu)造線沿可溶巖地層向深部徑流[12-23]，于背斜兩翼加熱形成熱水，埋藏深度一般在深度500～2 000 m。
2 研究方法
本次采用地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查、地球物理勘探、地?zé)徙@探和水文地球化學(xué)方法對(duì)廣安銅鑼山背斜熱儲(chǔ)性質(zhì)及其熱水成因模式開展研究工作。
2.1 地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查
為了掌握廣安銅鑼山背斜地?zé)犸@示特征及熱儲(chǔ)性質(zhì)，采用一般區(qū)域和重點(diǎn)區(qū)域兩種形式的地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查工作。前者是了解銅鑼山背斜地?zé)崧额^及熱儲(chǔ)性質(zhì)，后者則是查明地?zé)釘M開發(fā)區(qū)塊內(nèi)熱儲(chǔ)儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)、熱水補(bǔ)徑排特征及開發(fā)潛力，以指導(dǎo)地?zé)峥碧皆囼?yàn)井實(shí)施。
在擬布鉆孔區(qū)開展1∶10 000地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查約40 km2,完成1∶5 000地?zé)岬刭|(zhì)剖面1條(剖面長度7.5 km)，同時(shí)進(jìn)行泉、井、地表水及巖溶地貌點(diǎn)調(diào)查48處。
2.2 地球物理勘探
布設(shè)4條剖面開展音頻大地電磁(AMT)勘探，以掌握該區(qū)深部地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造展布及含水巖組特征[24]。剖面1(M1)自華鎣山背斜西翼至銅鑼山背斜東翼，長約20 km，點(diǎn)距200 m，采集103個(gè)點(diǎn)；剖面2(M2)自華鎣山背斜東翼至銅鑼山中西部，長約10 km，點(diǎn)距200 m，采集45個(gè)點(diǎn)；剖面3(M3)自鄰水向斜至銅鑼山背斜東翼，長約10 km，點(diǎn)距200 m，采集23個(gè)點(diǎn)；剖面4(M4)于銅鑼山西翼布設(shè)，長約 4.5 km，點(diǎn)距200 m，采集23個(gè)點(diǎn)。
本次使用加拿大鳳凰公司生產(chǎn)的V5-2000系列，包括2臺(tái)主機(jī)、2臺(tái)分機(jī)、2套AMT磁探頭、1套MT磁探頭。工作前，對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定和一致性實(shí)驗(yàn)，以保證儀器精度滿足要求。
使用加拿大生產(chǎn)的SCIP樣品測(cè)試儀對(duì)244 塊巖石開展電性測(cè)定，結(jié)果見圖2。從圖2可知，研究區(qū)巖石電性存在明顯差異，灰?guī)r電阻率最大，砂巖次之，泥巖最小。
2.3 地?zé)徙@探
2019年8月，中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心在廣安銅鑼山背斜中段鄰水縣牟家鎮(zhèn)劉家溝村馬渡河左岸組織實(shí)施了1口井2 503 m深的地?zé)峋?。開孔地層為侏羅系自流井組，終孔地層為二疊系長興組，先后揭穿4層含水層、3層熱儲(chǔ)層，成井后井口水溫為 42 ℃，日涌水量為16 000 m3，為川渝地區(qū)出水量最大的地?zé)峋?/p>
表1 廣安銅鑼山地區(qū)地下水類型及含水巖組特征
圖2 研究區(qū)巖石電性測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果Fig.2 Statistics of electrical properties of rocks in the study area
2.4 水文地球化學(xué)
2019年8月—11月共采集水樣19組，其中，雨水樣1組，地?zé)崴畼?組，地下冷水9組，河水3組，采樣點(diǎn)分布見圖1。所有水樣當(dāng)日采用0.45 μm 的微孔濾膜進(jìn)行抽濾，并分成3份，分別用于氫氧同位素分析(δD和δ18O)、陰離子測(cè)試和陽離子測(cè)試。其中，用于陽離子測(cè)試的水樣加入優(yōu)級(jí)純硝酸至pH值小于2。
3 結(jié)果與分析
3.1 研究區(qū)地?zé)釤醿?chǔ)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)
3.1.1熱源及熱水類型
研究區(qū)內(nèi)無現(xiàn)代火山巖漿(侵入巖及噴出巖)活動(dòng)，最近的巖漿巖為上古生界晚二疊系噴發(fā)的峨眉山玄武巖，其形成時(shí)代久遠(yuǎn)，殘余熱量已經(jīng)消失殆盡。因此，與熔融熱源關(guān)系不大。
鑒于該區(qū)無特殊熱源，地溫場(chǎng)熱源主要屬深循環(huán)地?zé)幔責(zé)釡囟入S深度增加而增加，在常溫帶以下按一定梯度升高。區(qū)內(nèi)地?zé)釄?chǎng)與區(qū)域地?zé)釄?chǎng)基本一致。地?zé)崴纬蓹C(jī)制與盆地內(nèi)其它地區(qū)相似，主要為地下水通過深循環(huán)接受地溫場(chǎng)正常增溫，根據(jù)對(duì)項(xiàng)目鄰區(qū)地?zé)峋恼{(diào)查表明，區(qū)內(nèi)地溫梯度值每百米為1.8～2.0 ℃。在背斜的緩翼，地?zé)崴疁囟燃暗責(zé)崽荻容^核部和陡翼高，這是由于背斜核部相對(duì)平緩，碳酸鹽巖地層出露，巖溶發(fā)育，屬于地下水補(bǔ)給區(qū)，而背斜陡翼一帶，受地層產(chǎn)狀影響，地下水徑流速度快，吸收巖石熱量增溫程度偏弱。
區(qū)內(nèi)地?zé)崴男纬蓪儆凇暗蜏貙?duì)流型地?zé)嵯到y(tǒng)”，即含水層在露頭區(qū)接受大氣降水及地表徑流補(bǔ)給后，沿層間裂隙、構(gòu)造裂隙、溶隙、溶洞等順層間由上而下向深部徑流，并吸收圍巖溫度和可溶鹽類組分后，匯集形成地?zé)崴?/p>
3.1.2熱水儲(chǔ)層及蓋層
區(qū)內(nèi)地表出露的主要熱儲(chǔ)含水層有三疊系上統(tǒng)須家河組(T3x)砂巖、頁巖層間裂隙含水巖組，三疊系中下統(tǒng)雷口坡組、嘉陵江組(T2l+T1j)碳酸鹽巖類裂隙溶洞含水巖組和二疊系茅口組、棲霞組(Pm+Pq))古巖溶含水巖組，共三大含水巖組。
區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)蓋層有侏羅系的沙溪廟組(Js)、新田溝組(Jx)和自流井組(Jz)，巖性以砂巖、泥巖及其互層為主，含水性、透水性差，厚度幾百至上千米。由于須家河組埋深不夠，一般作為第一蓋層處理。
3.1.3典型地?zé)峋畬?duì)廣安銅鑼山背斜熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的揭露
(1)音頻大地電磁法解譯內(nèi)容
AMT解譯成果見圖3和圖4。通過該方法確定了銅鑼山背斜中段西翼地區(qū)多條隱伏斷裂，且部分?jǐn)嗔褱贤ㄐ暂^好，為深部熱水運(yùn)移和儲(chǔ)存提供了良好通道或空間。該方法對(duì)牟家鎮(zhèn)劉家溝地?zé)峋哂休^好的解譯，其推斷含水?dāng)嗔盐恢门c鉆探熱水出水段位置吻合較好(圖4)，說明AMT解譯斷裂具備導(dǎo)水與儲(chǔ)水雙向性質(zhì)，斷裂間的連通為地?zé)峋€(wěn)定涌水量提供重要條件[24]。
圖3 牟家鎮(zhèn)劉家溝地?zé)峋纛l大地電磁測(cè)深剖面三維切片圖Fig.3 3D slice diagram of the profile of AMT for the geothermal well in Liujiagou Village of the Moujia Town
圖4 牟家鎮(zhèn)劉家溝地?zé)峋纛l大地電磁測(cè)深剖面與地?zé)峋貙又皟?chǔ)水層對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig.4 Correlation between stratigraphic column, geothermal reservoir and the profile of AMT for the geothermal well in Liujiagou Village of the Moujia Town
(2)地?zé)徙@探獲取熱儲(chǔ)性質(zhì)
牟家鎮(zhèn)劉家溝村地?zé)峋膶?shí)施準(zhǔn)確刻畫了廣安銅鑼山背斜西翼地層柱(表3)及儲(chǔ)水層特征。該井揭露了4層含水層，分別是侏羅系珍珠沖組含水層，井段118～126 m，層厚8 m，巖性為灰綠色砂巖，出水量為1.6～2.3 m3/h,水溫34 ℃；須家河組含水層，井段577～726 m，層厚149 m，巖性為白色砂巖，出水量為 7 000 m3/d，水溫37 ℃。銅鑼山背斜須家河含水層為
表3 牟家鎮(zhèn)地?zé)峋貙蛹皫r性特征
孔隙含水層，出水量每天為幾十至上千立方米不等，劉家溝地?zé)峋衣兜捻毤液雍畬铀枯^以往地?zé)峋衣锻蔚貙拥拇笤S多，可能為斷層水，這與物探解譯相吻合。同時(shí)，水化學(xué)組分及同位素信息亦顯示須家河組熱水和雷口坡、嘉陵江組熱水相似，說明其較好的連通性，進(jìn)一步說明斷裂構(gòu)造對(duì)該井的連通作用。此外，完井后物探測(cè)溫曲線亦說明斷裂構(gòu)造對(duì)熱儲(chǔ)地層的影響(圖5)。雷口坡組含水層，井段841～857 m，巖性為灰?guī)r、泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，出水量達(dá)2 000 m3/d，水溫40 ℃；嘉陵江組四段含水層，井段998～1 052 m，巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和泥灰?guī)r，廣泛出露于銅鑼山背斜兩翼，巖溶發(fā)育，補(bǔ)給區(qū)域面積大，出水量大于10 000 m3/d，水溫為42 ℃。
完井測(cè)試?yán)卓谄?、嘉陵江組水量為16 000 m3/d，井口水溫42 ℃(圖5)。
圖5 牟家鎮(zhèn)劉家溝村地?zé)峋疁y(cè)溫曲線Fig.5 Temperature measurement curve of the geothermal well in Liujiagou Village of the Moujia Town
3.2 研究區(qū)地下水水化學(xué)類型及組分特征
圖6 研究區(qū)地?zé)崴⒌叵吕渌?、河水和雨水主要組分含量圖Fig.6 Plot of the major hydrochemical components of thermal water, cold groundwater, river water and rain water in the study area
圖7 研究區(qū)地下水Piper圖Fig.7 Piper diagrams of the groundwater samples in the study area★ 地?zé)崴畼?；?地下水樣；□ 河水樣；△ 雨水樣
3.3 研究區(qū)地?zé)崴a(bǔ)徑排特征
3.3.1地?zé)犸@示及其特征
銅鑼?shí){背斜地?zé)崴S富，溫泉出露有兩種形式，一是天然出露的溫泉，二是鉆井揭露的溫泉以及坑道溫泉(表4)。從表4可知銅鑼山背斜北段達(dá)州地區(qū)和南段重慶地區(qū)已有大量溫泉和地?zé)峋目碧胶烷_發(fā)，銅鑼山背斜成熱背景較好。
3.3.2地?zé)崴a(bǔ)給
氫氧同位素常用于示蹤地下水和地?zé)崴难a(bǔ)給來源，并判斷地下水和地?zé)崴膹搅鲝?qiáng)弱，識(shí)別地下水和地?zé)崴\(yùn)移過程中與圍巖礦物的水巖作用過程[25-26]。
表4 銅鑼山背斜地?zé)峋疁睾土髁刻卣?/p>
研究區(qū)采集水樣的δD和δ18O值在δD-δ18O關(guān)系圖上的位置可以反映其不同的來源或成因(圖8)。廣安銅鑼山背斜地?zé)崴摩腄值介于-51.9‰～-66.77‰，平均值為-61.25‰；δ18O值介于-8.02‰～-11.07‰，平均值為-9.42‰。地下冷水的δD值介于-38.93‰～-57.69‰，平均值為 -44.59‰；δ18O值介于-6.57‰～-8.84‰，平均值為-7.45‰。地下熱水較地下冷水貧重同位素，說明地?zé)崴a(bǔ)給高程較高，徑流途徑較長。
內(nèi)陸性大氣降水的δD和δ18O值具有顯著的高程效應(yīng)[23,27-28]。據(jù)此可以估算地?zé)崴难a(bǔ)給區(qū)及補(bǔ)給高程。廣安銅鑼山背斜地?zé)崴a(bǔ)給高程的計(jì)算公式為：
H=h+(D-Dr)/gradD
式中：H——地?zé)崴a(bǔ)給高程/m；
h——地?zé)崴蓸狱c(diǎn)參考高程/m；
D——地?zé)崴摩腄值/‰；
Dr——參考點(diǎn)水樣的δD值/‰，本文取所采集地下冷水δD值的平均值(-44.59‰)；
gradD——高程點(diǎn)的遞減梯度/(‰·(100 m)-1)，本文取-3‰/100 m。
通過估算，銅鑼山背斜地?zé)崴难a(bǔ)給高程超過 1 100m，而廣安市銅鑼山高程小于1 000m，推測(cè)該構(gòu)造帶地?zé)崴a(bǔ)給區(qū)可能位于北邊大巴山一帶，徑流途徑較長，為深循環(huán)地?zé)崴?，這與前期重慶地區(qū)地?zé)崴畯搅餮芯砍晒辔呛蟍12-21]。
圖8 研究區(qū)水樣氫氧同位素組成Fig.8 Oxygen and hydrogen isotopes of the groundwater samples in the study area注：全球降水曲線方程：δD=8δ18O-10。
3.3.3徑流條件
地?zé)崴倪\(yùn)移主要沿背斜翼部熱儲(chǔ)層中的縱橫裂隙系統(tǒng)向下滲透補(bǔ)給深部的地?zé)崴?，然后沿深部的巖溶裂隙通道由北向南作縱向徑流[29]。
根據(jù)銅鑼山背斜的構(gòu)造特點(diǎn)，結(jié)合已出露的牟家鎮(zhèn)、統(tǒng)景、銅鑼?shí){及南延斜接的南溫泉背斜的南泉、小泉、橋口壩等溫泉(或地?zé)崴@井)水年齡測(cè)定結(jié)果表明，銅鑼?shí){地?zé)崴?H濃度為6±1 TU，說明地?zé)帷肮潘敝杏鞋F(xiàn)代水的混入；14C測(cè)定結(jié)果表明，統(tǒng)景地?zé)崴^對(duì)年齡為10 800 a，銅鑼?shí){為11 000 a，南溫泉地?zé)崴疄?1 300 a，橋口壩地?zé)崴疄?3 000 a[4]。說明銅鑼山背斜至南溫泉背斜中儲(chǔ)藏地?zé)崴哪挲g具有由北往南逐漸增大的特點(diǎn)，即地?zé)崴杀毕蚰献骺v向逕流，這與氫氧同位素估算高程而獲得的信息相吻合。
3.3.4排泄條件
地?zé)崴诳v向運(yùn)動(dòng)過程中，常在構(gòu)造轉(zhuǎn)折端、構(gòu)造鞍部所開啟的“減壓天窗”地段，尤其是在河流深切峽谷地段泄流[29]。如銅鑼?shí){背斜的銅鑼?shí){(長江)、統(tǒng)景溫泉(溫塘河)和響水凼溫泉(御臨河)。
3.4 研究區(qū)地?zé)崴梢蚰Ｊ?/h3>
廣安銅鑼山核部主要為三疊系嘉陵江組和雷口坡組的白云巖、灰?guī)r，在地下水的運(yùn)移過程中不斷溶蝕，形成大量的溶洞、溶穴和溶槽，并溝通形成巖溶通道，從而為地?zé)崴峁┝己玫倪\(yùn)移通道和儲(chǔ)存空間，地?zé)崴哂袇^(qū)域流動(dòng)、局部受斷裂影響的特點(diǎn)，地?zé)崴\(yùn)移形成多個(gè)地溫?zé)醿?chǔ)層[22,30](圖9)。銅鑼山背斜地?zé)崴梢蚰Ｊ綖椋涸诟叱碳s1 100 m的川東平行嶺谷北段灰?guī)r裸露區(qū)或構(gòu)造有利區(qū)段、槽谷區(qū)域，大氣降水入滲補(bǔ)給深層巖溶水系統(tǒng)，并經(jīng)歷較長的流動(dòng)途徑和滯留時(shí)間，在地層增溫梯度條件下吸收巖體熱量，并在運(yùn)移過程中溶解灰?guī)r地層中的膏鹽礦物，形成具有一定穩(wěn)定流量和溫度的硫酸型地?zé)崴?。處于良好封閉環(huán)境中的巖溶型地?zé)崴?，在長時(shí)間長距離的運(yùn)移過程中，部分巖溶熱水在大河深切峽谷出露成泉(鄰水縣御臨鎮(zhèn)響水凼溫泉)，或經(jīng)地?zé)峋衣缎纬勺粤鞯責(zé)崴?鄰水縣牟家鎮(zhèn)劉家溝村地?zé)峋?。
圖9 廣安銅鑼山背斜地?zé)崴畞碓磁c補(bǔ)給機(jī)制示意圖Fig.9 Schematic diagram showing the origin and recharge mechanism of geothermal water in the Tongluoshan anticline near Guang’an
4 結(jié)論
(1)廣安銅鑼山背斜地?zé)釋偕钛h(huán)低溫地?zé)崴?/p>
(2)地?zé)醿?chǔ)層主要為三疊系中下統(tǒng)嘉陵江組、雷口坡組碳酸鹽巖熱儲(chǔ)層；上覆上三疊統(tǒng)的須家河組至侏羅系紅色的砂頁巖、煤層、泥巖構(gòu)成隔水保溫層；而下伏的三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組泥質(zhì)巖夾灰?guī)r，其中的泥頁巖層孔隙度低、滲透率小、熱導(dǎo)率低，可有效控制地?zé)崴蛏畈窟\(yùn)移，形成隔水底板。三者共同構(gòu)成了完整的銅鑼山背斜的熱儲(chǔ)構(gòu)造。
(3)劉家溝地?zé)峋枯^大，且須家河組含水層水化學(xué)特征與下伏碳酸鹽巖水化學(xué)特征基本一致，說明有斷裂貫通了幾層地?zé)崴?，與物探解譯結(jié)果吻合。
(4)銅鑼山背斜西翼劉家溝地?zé)峋^高，水源補(bǔ)給遠(yuǎn)。據(jù)δD和δ18O分析數(shù)據(jù)，銅鑼山背斜劉家溝地?zé)峋責(zé)崴难a(bǔ)給高程超過1 100 m，地?zé)崴a(bǔ)給區(qū)可能位于北邊更高的大巴山一帶，地?zé)崴哂袕谋睎|往南西順構(gòu)造線作縱向徑流的特點(diǎn)，與重慶地區(qū)銅鑼?shí){背斜地?zé)崴a(bǔ)給高程和14C 測(cè)年表明的結(jié)果一致，說明銅鑼山背斜縱向上可能是一個(gè)完整、統(tǒng)一的地下熱水系統(tǒng)。
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李明輝，袁建飛，黃從俊，劉慧中，郭 鏡
(中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081)
在能源短缺、環(huán)境污染嚴(yán)重的今天，新能源和可再生能源的勘探與開發(fā)成為世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的前提[1]。地?zé)崴且环N集熱能、礦物質(zhì)和水于一體的新型清潔能源和特殊礦產(chǎn)資源，具有分布廣泛、可再生性等特征[2-3]，其開發(fā)利用對(duì)構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)、保障國家能源安全、改善能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)節(jié)能減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有重要戰(zhàn)略意義[4-7]。
廣安市地處四川盆地東部，其東部為川東褶皺構(gòu)造帶[8]，構(gòu)造帶北東端的達(dá)州市及南西端的“中國溫泉之都”重慶市均有較好的地?zé)豳Y源勘探與開發(fā)背景[7,9-21]，但構(gòu)造帶中段的廣安地區(qū)地?zé)豳Y源勘探成效不大，致使區(qū)域熱儲(chǔ)性質(zhì)及成因模式研究尚屬空白。2019年中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心在銅鑼山背斜西翼的廣安市鄰水縣牟家鎮(zhèn)劉家溝實(shí)施了1口井深2 503 m地?zé)嵩囼?yàn)井，鉆獲日涌水量16 000 m3、孔口水溫42 ℃、孔口壓力1.4 MPa的自流地?zé)崴?，為川渝兩地涌水量最大的地?zé)峋?。本文基于地?zé)峋某晒?shí)施和前人資料綜合分析研究，探討了廣安銅鑼山背斜熱儲(chǔ)性質(zhì)及成因模式，進(jìn)一步豐富和完善了川東褶皺帶控?zé)釞C(jī)理，為廣安市地?zé)豳Y源勘探、開發(fā)和利用提供了科學(xué)依據(jù)。
1 研究區(qū)概況
1.1 自然地理
鄰水縣地處廣安市東部，交通便捷，為川東門戶，成渝雙城經(jīng)濟(jì)圈川渝合作最前沿。屬四川盆地東北部的川東平行嶺谷地貌，以中、低山及丘陵為主，境內(nèi)華鎣山、銅鑼山、明月山由西向東平行展布，大洪河、御臨河蜿蜒其間，形成“三山兩槽”的獨(dú)特地貌。廣安銅鑼山地區(qū)地?zé)峋挥卩徦h牟家鎮(zhèn)劉家溝村。
1.2 氣象與水文
鄰水縣屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均降水量 1 206.8 mm，全年各季降水量分配不均，夏季平均降水量528.8 mm，冬季平均降水量66.5 mm。多年平均氣溫16.9 ℃，1月平均氣溫6.1 ℃， 7月平均氣溫27.3 ℃。區(qū)內(nèi)水文網(wǎng)較密集，水量豐沛，河流均由北東流向南西平行排列，為長江水系的支流，主要有御臨河、白水河、大洪河等。
1.3 地質(zhì)與構(gòu)造
廣安市屬四川中坳陷構(gòu)造區(qū)域，NE向構(gòu)造為主，以華鎣山大斷裂為界可劃分為2個(gè)型式及強(qiáng)度迥異的次級(jí)構(gòu)造區(qū)[8]。華鎣山以西屬于川中褶皺帶、以東屬于川東褶皺帶。川東褶皺帶屬晚三疊世以來由SSE往NWW方向推擠，于華鎣山大斷裂一帶受阻后逐漸隆起并褶皺的地帶，其構(gòu)造形跡主要表現(xiàn)為一系列相互平行的長條形不對(duì)稱褶曲和走向壓性斷裂，主要由華鎣山背斜、銅鑼?shí){背斜、明月峽背斜等3條呈北東南西向延伸的長大緊閉背斜近平行排列組成，寬一般 5～7 km，形成線形構(gòu)造鮮明的褶皺帶，其間為相對(duì)寬緩的向斜，寬10～20 km，具“隔擋式”構(gòu)造型式(圖1)。華鎣背斜在西南部呈現(xiàn)向西南撇開的似帚狀構(gòu)造帶，形成瀝鼻峽、溫塘峽和觀音峽3個(gè)分支背斜。背斜核部多出露中下三疊統(tǒng)碳酸鹽巖地層，翼部及向斜部位出露上三疊統(tǒng)和侏羅系碎屑巖，第四系地層零星分布(圖1)。巖漿巖僅有二疊系峨眉山玄武巖，但在銅鑼山地表未見出露。
圖1 銅鑼山背斜地質(zhì)構(gòu)造、地?zé)犸@示與鉆孔及采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Map showing geological structure, geothermal features and sampling points in the Tongluoshan anticline(a)研究區(qū)區(qū)域位置及構(gòu)造綱要圖；(b)牟家鎮(zhèn)劉家溝地?zé)峋卓谧粤髡掌?c)研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖與剖面圖(A-A′)
1.4 水文地質(zhì)
研究區(qū)屬川東褶皺帶復(fù)雜水文地質(zhì)區(qū)，根據(jù)地下水賦存條件、水動(dòng)力特征，結(jié)合含水介質(zhì)組合狀況，可將地下水類型劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶洞水和基巖裂隙水4類。根據(jù)巖性結(jié)構(gòu)特征，其中碎屑巖類孔隙裂隙水可劃分為碎屑巖孔隙裂隙層間承壓水、紅層承壓水和相對(duì)隔水巖層；碳酸鹽巖類裂隙溶洞水可劃分為碳酸鹽巖裂隙溶洞水、碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙溶洞水2個(gè)亞類；基巖裂隙水可劃分為構(gòu)造裂隙水和風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水，見表1。
區(qū)內(nèi)與地?zé)嵯嚓P(guān)的主要是碳酸鹽巖類裂隙溶洞水，主要分布在三疊系中、下統(tǒng)碳酸鹽巖地層的裂隙、溶隙、溶蝕孔洞及溶穴中。根據(jù)研究區(qū)巖溶水的徑流模式、埋藏深度、水文地球化學(xué)特征及出露方式，可劃分為淺層巖溶水和深部巖溶熱水2個(gè)系統(tǒng)[22-23]。
淺層巖溶水埋深較淺，水溫和常溫接近。主要接受大氣降水補(bǔ)給，向當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面運(yùn)動(dòng)，受隔水底板頂托或受河流切割影響排泄于陡崖邊、河谷底板或地勢(shì)低洼處，具“分散補(bǔ)給、統(tǒng)一徑流、集中排泄”的特征[12-23]。
深部巖溶水埋深大，補(bǔ)給來自遠(yuǎn)處可溶巖地層地表露頭的大氣降水入滲，降水在背斜巖溶槽谷內(nèi)順構(gòu)造線沿可溶巖地層向深部徑流[12-23]，于背斜兩翼加熱形成熱水，埋藏深度一般在深度500～2 000 m。
2 研究方法
本次采用地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查、地球物理勘探、地?zé)徙@探和水文地球化學(xué)方法對(duì)廣安銅鑼山背斜熱儲(chǔ)性質(zhì)及其熱水成因模式開展研究工作。
2.1 地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查
為了掌握廣安銅鑼山背斜地?zé)犸@示特征及熱儲(chǔ)性質(zhì)，采用一般區(qū)域和重點(diǎn)區(qū)域兩種形式的地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查工作。前者是了解銅鑼山背斜地?zé)崧额^及熱儲(chǔ)性質(zhì)，后者則是查明地?zé)釘M開發(fā)區(qū)塊內(nèi)熱儲(chǔ)儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)、熱水補(bǔ)徑排特征及開發(fā)潛力，以指導(dǎo)地?zé)峥碧皆囼?yàn)井實(shí)施。
在擬布鉆孔區(qū)開展1∶10 000地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查約40 km2,完成1∶5 000地?zé)岬刭|(zhì)剖面1條(剖面長度7.5 km)，同時(shí)進(jìn)行泉、井、地表水及巖溶地貌點(diǎn)調(diào)查48處。
2.2 地球物理勘探
布設(shè)4條剖面開展音頻大地電磁(AMT)勘探，以掌握該區(qū)深部地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造展布及含水巖組特征[24]。剖面1(M1)自華鎣山背斜西翼至銅鑼山背斜東翼，長約20 km，點(diǎn)距200 m，采集103個(gè)點(diǎn)；剖面2(M2)自華鎣山背斜東翼至銅鑼山中西部，長約10 km，點(diǎn)距200 m，采集45個(gè)點(diǎn)；剖面3(M3)自鄰水向斜至銅鑼山背斜東翼，長約10 km，點(diǎn)距200 m，采集23個(gè)點(diǎn)；剖面4(M4)于銅鑼山西翼布設(shè)，長約 4.5 km，點(diǎn)距200 m，采集23個(gè)點(diǎn)。
本次使用加拿大鳳凰公司生產(chǎn)的V5-2000系列，包括2臺(tái)主機(jī)、2臺(tái)分機(jī)、2套AMT磁探頭、1套MT磁探頭。工作前，對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定和一致性實(shí)驗(yàn)，以保證儀器精度滿足要求。
使用加拿大生產(chǎn)的SCIP樣品測(cè)試儀對(duì)244 塊巖石開展電性測(cè)定，結(jié)果見圖2。從圖2可知，研究區(qū)巖石電性存在明顯差異，灰?guī)r電阻率最大，砂巖次之，泥巖最小。
2.3 地?zé)徙@探
2019年8月，中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心在廣安銅鑼山背斜中段鄰水縣牟家鎮(zhèn)劉家溝村馬渡河左岸組織實(shí)施了1口井2 503 m深的地?zé)峋?。開孔地層為侏羅系自流井組，終孔地層為二疊系長興組，先后揭穿4層含水層、3層熱儲(chǔ)層，成井后井口水溫為 42 ℃，日涌水量為16 000 m3，為川渝地區(qū)出水量最大的地?zé)峋?/p>
表1 廣安銅鑼山地區(qū)地下水類型及含水巖組特征
圖2 研究區(qū)巖石電性測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果Fig.2 Statistics of electrical properties of rocks in the study area
2.4 水文地球化學(xué)
2019年8月—11月共采集水樣19組，其中，雨水樣1組，地?zé)崴畼?組，地下冷水9組，河水3組，采樣點(diǎn)分布見圖1。所有水樣當(dāng)日采用0.45 μm 的微孔濾膜進(jìn)行抽濾，并分成3份，分別用于氫氧同位素分析(δD和δ18O)、陰離子測(cè)試和陽離子測(cè)試。其中，用于陽離子測(cè)試的水樣加入優(yōu)級(jí)純硝酸至pH值小于2。
3 結(jié)果與分析
3.1 研究區(qū)地?zé)釤醿?chǔ)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)
3.1.1熱源及熱水類型
研究區(qū)內(nèi)無現(xiàn)代火山巖漿(侵入巖及噴出巖)活動(dòng)，最近的巖漿巖為上古生界晚二疊系噴發(fā)的峨眉山玄武巖，其形成時(shí)代久遠(yuǎn)，殘余熱量已經(jīng)消失殆盡。因此，與熔融熱源關(guān)系不大。
鑒于該區(qū)無特殊熱源，地溫場(chǎng)熱源主要屬深循環(huán)地?zé)幔責(zé)釡囟入S深度增加而增加，在常溫帶以下按一定梯度升高。區(qū)內(nèi)地?zé)釄?chǎng)與區(qū)域地?zé)釄?chǎng)基本一致。地?zé)崴纬蓹C(jī)制與盆地內(nèi)其它地區(qū)相似，主要為地下水通過深循環(huán)接受地溫場(chǎng)正常增溫，根據(jù)對(duì)項(xiàng)目鄰區(qū)地?zé)峋恼{(diào)查表明，區(qū)內(nèi)地溫梯度值每百米為1.8～2.0 ℃。在背斜的緩翼，地?zé)崴疁囟燃暗責(zé)崽荻容^核部和陡翼高，這是由于背斜核部相對(duì)平緩，碳酸鹽巖地層出露，巖溶發(fā)育，屬于地下水補(bǔ)給區(qū)，而背斜陡翼一帶，受地層產(chǎn)狀影響，地下水徑流速度快，吸收巖石熱量增溫程度偏弱。
區(qū)內(nèi)地?zé)崴男纬蓪儆凇暗蜏貙?duì)流型地?zé)嵯到y(tǒng)”，即含水層在露頭區(qū)接受大氣降水及地表徑流補(bǔ)給后，沿層間裂隙、構(gòu)造裂隙、溶隙、溶洞等順層間由上而下向深部徑流，并吸收圍巖溫度和可溶鹽類組分后，匯集形成地?zé)崴?/p>
3.1.2熱水儲(chǔ)層及蓋層
區(qū)內(nèi)地表出露的主要熱儲(chǔ)含水層有三疊系上統(tǒng)須家河組(T3x)砂巖、頁巖層間裂隙含水巖組，三疊系中下統(tǒng)雷口坡組、嘉陵江組(T2l+T1j)碳酸鹽巖類裂隙溶洞含水巖組和二疊系茅口組、棲霞組(Pm+Pq))古巖溶含水巖組，共三大含水巖組。
區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)蓋層有侏羅系的沙溪廟組(Js)、新田溝組(Jx)和自流井組(Jz)，巖性以砂巖、泥巖及其互層為主，含水性、透水性差，厚度幾百至上千米。由于須家河組埋深不夠，一般作為第一蓋層處理。
3.1.3典型地?zé)峋畬?duì)廣安銅鑼山背斜熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的揭露
(1)音頻大地電磁法解譯內(nèi)容
AMT解譯成果見圖3和圖4。通過該方法確定了銅鑼山背斜中段西翼地區(qū)多條隱伏斷裂，且部分?jǐn)嗔褱贤ㄐ暂^好，為深部熱水運(yùn)移和儲(chǔ)存提供了良好通道或空間。該方法對(duì)牟家鎮(zhèn)劉家溝地?zé)峋哂休^好的解譯，其推斷含水?dāng)嗔盐恢门c鉆探熱水出水段位置吻合較好(圖4)，說明AMT解譯斷裂具備導(dǎo)水與儲(chǔ)水雙向性質(zhì)，斷裂間的連通為地?zé)峋€(wěn)定涌水量提供重要條件[24]。
圖3 牟家鎮(zhèn)劉家溝地?zé)峋纛l大地電磁測(cè)深剖面三維切片圖Fig.3 3D slice diagram of the profile of AMT for the geothermal well in Liujiagou Village of the Moujia Town
圖4 牟家鎮(zhèn)劉家溝地?zé)峋纛l大地電磁測(cè)深剖面與地?zé)峋貙又皟?chǔ)水層對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig.4 Correlation between stratigraphic column, geothermal reservoir and the profile of AMT for the geothermal well in Liujiagou Village of the Moujia Town
(2)地?zé)徙@探獲取熱儲(chǔ)性質(zhì)
牟家鎮(zhèn)劉家溝村地?zé)峋膶?shí)施準(zhǔn)確刻畫了廣安銅鑼山背斜西翼地層柱(表3)及儲(chǔ)水層特征。該井揭露了4層含水層，分別是侏羅系珍珠沖組含水層，井段118～126 m，層厚8 m，巖性為灰綠色砂巖，出水量為1.6～2.3 m3/h,水溫34 ℃；須家河組含水層，井段577～726 m，層厚149 m，巖性為白色砂巖，出水量為 7 000 m3/d，水溫37 ℃。銅鑼山背斜須家河含水層為
表3 牟家鎮(zhèn)地?zé)峋貙蛹皫r性特征
孔隙含水層，出水量每天為幾十至上千立方米不等，劉家溝地?zé)峋衣兜捻毤液雍畬铀枯^以往地?zé)峋衣锻蔚貙拥拇笤S多，可能為斷層水，這與物探解譯相吻合。同時(shí)，水化學(xué)組分及同位素信息亦顯示須家河組熱水和雷口坡、嘉陵江組熱水相似，說明其較好的連通性，進(jìn)一步說明斷裂構(gòu)造對(duì)該井的連通作用。此外，完井后物探測(cè)溫曲線亦說明斷裂構(gòu)造對(duì)熱儲(chǔ)地層的影響(圖5)。雷口坡組含水層，井段841～857 m，巖性為灰?guī)r、泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，出水量達(dá)2 000 m3/d，水溫40 ℃；嘉陵江組四段含水層，井段998～1 052 m，巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和泥灰?guī)r，廣泛出露于銅鑼山背斜兩翼，巖溶發(fā)育，補(bǔ)給區(qū)域面積大，出水量大于10 000 m3/d，水溫為42 ℃。
完井測(cè)試?yán)卓谄?、嘉陵江組水量為16 000 m3/d，井口水溫42 ℃(圖5)。
圖5 牟家鎮(zhèn)劉家溝村地?zé)峋疁y(cè)溫曲線Fig.5 Temperature measurement curve of the geothermal well in Liujiagou Village of the Moujia Town
3.2 研究區(qū)地下水水化學(xué)類型及組分特征
圖6 研究區(qū)地?zé)崴⒌叵吕渌?、河水和雨水主要組分含量圖Fig.6 Plot of the major hydrochemical components of thermal water, cold groundwater, river water and rain water in the study area
圖7 研究區(qū)地下水Piper圖Fig.7 Piper diagrams of the groundwater samples in the study area★ 地?zé)崴畼?；?地下水樣；□ 河水樣；△ 雨水樣
3.3 研究區(qū)地?zé)崴a(bǔ)徑排特征
3.3.1地?zé)犸@示及其特征
銅鑼?shí){背斜地?zé)崴S富，溫泉出露有兩種形式，一是天然出露的溫泉，二是鉆井揭露的溫泉以及坑道溫泉(表4)。從表4可知銅鑼山背斜北段達(dá)州地區(qū)和南段重慶地區(qū)已有大量溫泉和地?zé)峋目碧胶烷_發(fā)，銅鑼山背斜成熱背景較好。
3.3.2地?zé)崴a(bǔ)給
氫氧同位素常用于示蹤地下水和地?zé)崴难a(bǔ)給來源，并判斷地下水和地?zé)崴膹搅鲝?qiáng)弱，識(shí)別地下水和地?zé)崴\(yùn)移過程中與圍巖礦物的水巖作用過程[25-26]。
表4 銅鑼山背斜地?zé)峋疁睾土髁刻卣?/p>
研究區(qū)采集水樣的δD和δ18O值在δD-δ18O關(guān)系圖上的位置可以反映其不同的來源或成因(圖8)。廣安銅鑼山背斜地?zé)崴摩腄值介于-51.9‰～-66.77‰，平均值為-61.25‰；δ18O值介于-8.02‰～-11.07‰，平均值為-9.42‰。地下冷水的δD值介于-38.93‰～-57.69‰，平均值為 -44.59‰；δ18O值介于-6.57‰～-8.84‰，平均值為-7.45‰。地下熱水較地下冷水貧重同位素，說明地?zé)崴a(bǔ)給高程較高，徑流途徑較長。
內(nèi)陸性大氣降水的δD和δ18O值具有顯著的高程效應(yīng)[23,27-28]。據(jù)此可以估算地?zé)崴难a(bǔ)給區(qū)及補(bǔ)給高程。廣安銅鑼山背斜地?zé)崴a(bǔ)給高程的計(jì)算公式為：
H=h+(D-Dr)/gradD
式中：H——地?zé)崴a(bǔ)給高程/m；
h——地?zé)崴蓸狱c(diǎn)參考高程/m；
D——地?zé)崴摩腄值/‰；
Dr——參考點(diǎn)水樣的δD值/‰，本文取所采集地下冷水δD值的平均值(-44.59‰)；
gradD——高程點(diǎn)的遞減梯度/(‰·(100 m)-1)，本文取-3‰/100 m。
通過估算，銅鑼山背斜地?zé)崴难a(bǔ)給高程超過 1 100m，而廣安市銅鑼山高程小于1 000m，推測(cè)該構(gòu)造帶地?zé)崴a(bǔ)給區(qū)可能位于北邊大巴山一帶，徑流途徑較長，為深循環(huán)地?zé)崴?，這與前期重慶地區(qū)地?zé)崴畯搅餮芯砍晒辔呛蟍12-21]。
圖8 研究區(qū)水樣氫氧同位素組成Fig.8 Oxygen and hydrogen isotopes of the groundwater samples in the study area注：全球降水曲線方程：δD=8δ18O-10。
3.3.3徑流條件
地?zé)崴倪\(yùn)移主要沿背斜翼部熱儲(chǔ)層中的縱橫裂隙系統(tǒng)向下滲透補(bǔ)給深部的地?zé)崴?，然后沿深部的巖溶裂隙通道由北向南作縱向徑流[29]。
根據(jù)銅鑼山背斜的構(gòu)造特點(diǎn)，結(jié)合已出露的牟家鎮(zhèn)、統(tǒng)景、銅鑼?shí){及南延斜接的南溫泉背斜的南泉、小泉、橋口壩等溫泉(或地?zé)崴@井)水年齡測(cè)定結(jié)果表明，銅鑼?shí){地?zé)崴?H濃度為6±1 TU，說明地?zé)帷肮潘敝杏鞋F(xiàn)代水的混入；14C測(cè)定結(jié)果表明，統(tǒng)景地?zé)崴^對(duì)年齡為10 800 a，銅鑼?shí){為11 000 a，南溫泉地?zé)崴疄?1 300 a，橋口壩地?zé)崴疄?3 000 a[4]。說明銅鑼山背斜至南溫泉背斜中儲(chǔ)藏地?zé)崴哪挲g具有由北往南逐漸增大的特點(diǎn)，即地?zé)崴杀毕蚰献骺v向逕流，這與氫氧同位素估算高程而獲得的信息相吻合。
3.3.4排泄條件
地?zé)崴诳v向運(yùn)動(dòng)過程中，常在構(gòu)造轉(zhuǎn)折端、構(gòu)造鞍部所開啟的“減壓天窗”地段，尤其是在河流深切峽谷地段泄流[29]。如銅鑼?shí){背斜的銅鑼?shí){(長江)、統(tǒng)景溫泉(溫塘河)和響水凼溫泉(御臨河)。
3.4 研究區(qū)地?zé)崴梢蚰Ｊ?/h3>
廣安銅鑼山核部主要為三疊系嘉陵江組和雷口坡組的白云巖、灰?guī)r，在地下水的運(yùn)移過程中不斷溶蝕，形成大量的溶洞、溶穴和溶槽，并溝通形成巖溶通道，從而為地?zé)崴峁┝己玫倪\(yùn)移通道和儲(chǔ)存空間，地?zé)崴哂袇^(qū)域流動(dòng)、局部受斷裂影響的特點(diǎn)，地?zé)崴\(yùn)移形成多個(gè)地溫?zé)醿?chǔ)層[22,30](圖9)。銅鑼山背斜地?zé)崴梢蚰Ｊ綖椋涸诟叱碳s1 100 m的川東平行嶺谷北段灰?guī)r裸露區(qū)或構(gòu)造有利區(qū)段、槽谷區(qū)域，大氣降水入滲補(bǔ)給深層巖溶水系統(tǒng)，并經(jīng)歷較長的流動(dòng)途徑和滯留時(shí)間，在地層增溫梯度條件下吸收巖體熱量，并在運(yùn)移過程中溶解灰?guī)r地層中的膏鹽礦物，形成具有一定穩(wěn)定流量和溫度的硫酸型地?zé)崴?。處于良好封閉環(huán)境中的巖溶型地?zé)崴?，在長時(shí)間長距離的運(yùn)移過程中，部分巖溶熱水在大河深切峽谷出露成泉(鄰水縣御臨鎮(zhèn)響水凼溫泉)，或經(jīng)地?zé)峋衣缎纬勺粤鞯責(zé)崴?鄰水縣牟家鎮(zhèn)劉家溝村地?zé)峋?。
圖9 廣安銅鑼山背斜地?zé)崴畞碓磁c補(bǔ)給機(jī)制示意圖Fig.9 Schematic diagram showing the origin and recharge mechanism of geothermal water in the Tongluoshan anticline near Guang’an
4 結(jié)論
(1)廣安銅鑼山背斜地?zé)釋偕钛h(huán)低溫地?zé)崴?/p>
(2)地?zé)醿?chǔ)層主要為三疊系中下統(tǒng)嘉陵江組、雷口坡組碳酸鹽巖熱儲(chǔ)層；上覆上三疊統(tǒng)的須家河組至侏羅系紅色的砂頁巖、煤層、泥巖構(gòu)成隔水保溫層；而下伏的三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組泥質(zhì)巖夾灰?guī)r，其中的泥頁巖層孔隙度低、滲透率小、熱導(dǎo)率低，可有效控制地?zé)崴蛏畈窟\(yùn)移，形成隔水底板。三者共同構(gòu)成了完整的銅鑼山背斜的熱儲(chǔ)構(gòu)造。
(3)劉家溝地?zé)峋枯^大，且須家河組含水層水化學(xué)特征與下伏碳酸鹽巖水化學(xué)特征基本一致，說明有斷裂貫通了幾層地?zé)崴?，與物探解譯結(jié)果吻合。
(4)銅鑼山背斜西翼劉家溝地?zé)峋^高，水源補(bǔ)給遠(yuǎn)。據(jù)δD和δ18O分析數(shù)據(jù)，銅鑼山背斜劉家溝地?zé)峋責(zé)崴难a(bǔ)給高程超過1 100 m，地?zé)崴a(bǔ)給區(qū)可能位于北邊更高的大巴山一帶，地?zé)崴哂袕谋睎|往南西順構(gòu)造線作縱向徑流的特點(diǎn)，與重慶地區(qū)銅鑼?shí){背斜地?zé)崴a(bǔ)給高程和14C 測(cè)年表明的結(jié)果一致，說明銅鑼山背斜縱向上可能是一個(gè)完整、統(tǒng)一的地下熱水系統(tǒng)。
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