貴州省納雍地區(qū)地熱地質(zhì)特征初探

曹衛(wèi)剛 侯林洋 周祖虎 方永坤 陳治

摘要：2019年納雍縣城郊成功勘查出地熱井一口，本文結(jié)合地熱井揭露的地質(zhì)情況，對納雍地區(qū)地熱地質(zhì)特征進行初探。研究區(qū)第一熱儲單元可作為該區(qū)地熱勘查目的層進行勘查開發(fā)；地熱勘查井（ZK01）平均地層增溫率2.59℃/100m。地熱增溫率與所處的地層巖性組合密切相關(guān)；地熱水熱源主要來自深部軟流圈熱量向上的正常地熱增溫；水源來自碳酸鹽巖中的巖溶水及沿斷裂帶向地下深部下滲大氣降水及上覆含水巖層中的地下水。

關(guān)鍵詞：地熱；地質(zhì)特征；貴州納雍

1.引言

地熱資源是一種綠色、低碳、可循環(huán)的可再生資源，被廣泛應(yīng)用于采暖、熱供水、醫(yī)療、娛樂等方面[1-4]。納雍縣位于貴州省西北部，區(qū)內(nèi)經(jīng)濟較為落后，合理開發(fā)區(qū)內(nèi)地熱資源，一定程度上可促進地方經(jīng)濟發(fā)展。

2019年，納雍縣城郊成功勘查出地熱井一口（ZK01），井口水溫大于50℃，水量大于500m3[5]。本文結(jié)合已實施的地熱井情況，對納雍地區(qū)地熱地質(zhì)特征進行探討，為該區(qū)地熱資源的勘查、開發(fā)提供一定的理論基礎(chǔ)。

2.區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)區(qū)域大地構(gòu)造位置屬揚子陸塊，上揚子地塊，黔北隆起區(qū)，織金穹盆構(gòu)造變形區(qū)，區(qū)域上構(gòu)造行跡以北東東向及近東西向為主。研究區(qū)北面為德江—納雍走滑斷裂束，總體走向近東西向，南面為陽長—王家寨走滑斷裂，總體走向北東東向，兩條斷裂均具挽近期活動性質(zhì)[6]。（圖1）

3.熱儲單元特征

研究區(qū)地表出露地層主要為三疊系下統(tǒng)（T1）、二疊系龍?zhí)督M至大隆組（P3l-d）、峨眉山玄武巖組（P2-3em），ZK01開孔地層為峨眉山玄武巖組，井深2102m。根據(jù)ZK01揭露地層情況（表1），研究區(qū)包括三個熱儲單元。

第四熱儲單元：熱儲含水層為二疊系茅口組（P2m）、棲霞組（P2q），巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，累計厚度約475m；熱儲蓋層為二疊系峨眉山玄武巖組（P2-3em）、龍?zhí)督M（P3l），厚度大于300m。該熱儲單元接近地表，埋深較淺，且受剝蝕等影響，熱儲蓋層厚度不穩(wěn)定，隔熱保溫效果較差，含水水溫較低，該熱儲單元在研究區(qū)內(nèi)開發(fā)利用價值較低。

第三熱儲單元：熱儲含水層為跨石炭系二疊系馬平組（C2P1mp）、石炭系黃龍組（C2hn）、擺佐組（C1-2b），厚度85m；熱儲蓋層為二疊系梁山組（P2l），厚度10m。由于熱儲蓋層厚僅10m左右，隔熱保溫效果一般，且隔水性較差，通常情況下，該熱儲單元熱儲含水層與第四熱儲單元熱儲含水層已貫通，熱儲含水層水溫通常較低。該熱儲單元在研究區(qū)內(nèi)開發(fā)利用價值較低。

第二熱儲單元：在研究區(qū)內(nèi)缺失。

第一熱儲單元：熱儲含水層為跨震旦系寒武系燈影組（Pt33b∈1dy）、震旦系陡山沱組（Pt33d），厚度800m，熱儲蓋層為寒武系金頂山組（∈2j）、明心寺組（∈2m）、寒武系牛蹄塘組（∈1-2n），厚度445m。在早寒武系，震旦系燈影組（Pt33b∈1dy）沉積以后，受桐彎運動的影響，研究區(qū)燈影組（Pt33b∈1dy）地層經(jīng)歷暴露剝蝕，遭受古巖溶作用，巖層溶蝕裂隙、管道、構(gòu)造節(jié)理、裂隙發(fā)育[7]，具備良好的儲水空間，該熱儲層含水性良好；且熱儲蓋層厚度大，隔熱、保溫、隔水效果良好。該熱儲單元在研究區(qū)內(nèi)可作為地熱勘查目的層進行勘查開發(fā)。

4.地熱增溫率特征

ZK01地熱井井溫物探測井共2080m，井底溫度74.5℃（圖2、表2），平均地層增溫率2.59℃/100m。結(jié)果顯示，從地表向地下深部，地熱增溫率并不是一個均勻的數(shù)值，主要與所處的地層巖性組合密切相關(guān)：

（1）由碎屑巖層（熱儲蓋層）進入碳酸鹽巖巖層（熱儲含水層）時，地熱增溫率明顯較大。如：由棲霞組（P2q）穿過梁山組（P2l）進入馬平組（C2P1mp），增溫率達4.25℃/100m（720m～800m）；由牛蹄塘組（∈1- 2n）碎屑巖進入燈影組（Pt33b∈1dy）碳酸鹽巖時，井溫急劇升高，增溫率達9.0℃/100m（1300m～1360m）；在燈影組（Pt33b∈1dy）底部與下伏的陡山沱組（Pt33d）組成的碎屑巖與碳酸鹽巖的巖性組合內(nèi)，地熱增溫率也比較大，為3.42℃/100m（1760m～2000m）。

這反映了碎屑巖巖層良好的隔熱保溫作用，有效減少了熱儲含水層熱量向上運移。

（2）在碳酸鹽巖巖層（熱儲含水層）內(nèi)，地熱增溫率明顯較小。如：茅口組及棲霞組（P2q+m）內(nèi)地熱增溫率僅為1.29℃/100m（340m～720m）；黃龍組（C2hn）及擺佐組（C1-2b）內(nèi)地熱增溫率僅為2.00℃/100m（800m～860m）；燈影組（Pt33b∈1dy）內(nèi)地熱增溫率為2.48℃/100m（1360m～1760m），均低于該井平均地熱增溫率2.59℃/100m。說明碳酸鹽巖巖層具有較高的熱導率和導熱性，水在碳酸鹽巖內(nèi)的流動性及連通性較好。

5.熱源

地熱水熱源類型分為有附加熱源類型和無附加熱源類型兩種[8]，根據(jù)研究區(qū)地層巖性分布及構(gòu)造特征等，區(qū)內(nèi)不存在淺部的巖漿侵入等附加熱源，區(qū)內(nèi)地熱水熱源主要來自深部軟流圈熱量向上的正常地熱增溫。

6.水源

ZK01井以跨震旦系及寒武系燈影組（Pt33b∈1dy）及震旦系陡山沱組（Pt33d）為目的熱儲含水層，研究區(qū)地熱水水源有兩個方面：

（1）跨震旦系及寒武系燈影組（Pt33b∈1dy）及震旦系陡山沱組（Pt33d）主要由碳酸鹽巖組成，地層中的巖溶水是地熱水水源之一。

（2）研究區(qū)北面為德江—納雍走滑斷裂束及南面為陽長—王家寨走滑斷裂對區(qū)內(nèi)地熱水源的集中匯流起著控制作用，斷裂帶破碎的巖石形成的節(jié)理、裂隙，為大氣降水及上覆含水巖層中的地下水沿斷裂帶向地下深部下滲提供通道。

7.結(jié)論

（1）研究區(qū)共分布有三個熱儲單元，第四熱儲單元、第三熱儲單元開發(fā)利用價值較低；第一熱儲單元熱儲蓋層厚度大，隔熱、保溫、隔水效果良好，熱儲含水層具備良好的儲水空間，熱儲層含水性良好，可作為地熱勘查目的層進行勘查開發(fā)。

（2）地熱勘查井（ZK01）平均地層增溫率2.59℃/100m。地熱增溫率與所處的地層巖性組合密切相關(guān)。由碎屑巖層（熱儲蓋層）進入碳酸鹽巖巖層（熱儲含水層）時，地熱增溫率明顯較大；在碳酸鹽巖巖層（熱儲含水層）內(nèi)，地熱增溫率明顯較小。

（3）研究區(qū)地熱水熱源主要來自深部軟流圈熱量向上的正常地熱增溫。

（4）研究區(qū)地熱水水源來自碳酸鹽巖中的巖溶水及沿斷裂帶向地下深部下滲大氣降水及上覆含水巖層中的地下水。

參考文獻：

[1]張晗彬，鄧旭升，王波，唐佐其，陳武.貴州石阡—花橋斷裂構(gòu)造特征及其對地熱資源的控制作用[J].貴州地質(zhì)， 2018， 35（02）： 131-137.

[2]藺文靜，劉志明，王婉麗，王貴玲.中國地熱資源及其潛力評估[J].中國地質(zhì)， 2013， 40（01）：312-321.

[3]王貴玲，張薇，梁繼運，藺文靜，劉志明，王婉麗.中國地熱資源潛力評價[J].地球?qū)W報， 2017， 38（04）：449-450+134+451-459.

[4]毛健全.大力開發(fā)清潔、可持續(xù)利用的貴州地熱資源[A].貴州省科學技術(shù)協(xié)會.“建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會——節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展”研討會論文集[C].貴州省科學技術(shù)協(xié)會， 2006：6.

[5]貴州省地礦局地球物理地球化學勘查院.納雍鵬淇房地產(chǎn)地下熱水勘查成井報告[R]. 2019.

[6]貴州省地質(zhì)調(diào)查院.中國區(qū)域地質(zhì)志·貴州志.北京：地質(zhì)出版社. 2017.

[7]曹建文，梁彬，張慶玉，淡永.黔中隆起及周緣地區(qū)燈影組古巖溶儲層發(fā)育特征和控制因素[J].地質(zhì)通報， 2012， 31（11）：1902-1909.

[8]趙璐，鄔立，羅湘贛.貴陽市烏當區(qū)地熱田成因及水質(zhì)特征分析[J].中國地質(zhì)， 2011， 38（03）：724-730.