樂山市地?zé)豳Y源分布特征及成因模式研究

黃澤森 任敬 祝小平 黃文 常一博

摘要：樂山市位于四川盆地西南邊緣，區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源豐富，但開發(fā)利用程度較低。從區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及地?zé)岬刭|(zhì)背景出發(fā)，對樂山市地?zé)豳Y源類型以及其地質(zhì)構(gòu)造條件、分布、產(chǎn)出特征和成因模式進行研究。結(jié)果表明：① 樂山市區(qū)域內(nèi)地?zé)豳Y源分布明顯受區(qū)域大型分區(qū)構(gòu)造控制，以豐都廟斷層為界，西側(cè)多為盆緣斷塊型地?zé)幔瑬|側(cè)多為盆內(nèi)自流斜坡型地?zé)?。?樂山市區(qū)域內(nèi)地下熱水“補徑排”系統(tǒng)完善，其中補給主要為大氣降水及地表水；徑流嚴(yán)格受地下儲層分布以及深循環(huán)儲水構(gòu)造控制；排泄主要受剛性斷層控制，地下熱水沿導(dǎo)礦斷裂上升至地面或相鄰含水層，其次為深循環(huán)形成的熱礦泉水儲存在熱儲層之中，處于承壓停滯狀態(tài)由鉆孔揭露。研究成果可為該地區(qū)地?zé)豳Y源合理開發(fā)利用提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地?zé)犷愋停?成因模式； 分布規(guī)律； 樂山市

中圖法分類號： P314

文獻標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.S1.020

0引 言

樂山市位于四川盆地西南邊緣，大地構(gòu)造位置處于峨邊穹斷束、威遠(yuǎn)-龍女寺臺穹、自貢臺穹結(jié)合部。其中峨邊穹斷束位于盆地周緣，區(qū)內(nèi)構(gòu)造運動具多旋迥、多期性特點，構(gòu)造作用強烈且復(fù)雜；威遠(yuǎn)-龍女寺臺穹、自貢臺穹位于盆地內(nèi)，受構(gòu)造作用相對較弱，主要多表現(xiàn)為寬緩的褶皺。樂山市內(nèi)深部賦存有豐富的地?zé)崴?、熱礦水和熱鹵水，這些地下熱水均屬沉積盆地型地?zé)豳Y源［1-2］。樂山市區(qū)域內(nèi)共已發(fā)現(xiàn)19處地?zé)豳Y源，地?zé)豳Y源豐富，但開發(fā)利用程度較低［3］，目前主要用于洗浴、保健和旅游等。本文針對樂山市地?zé)豳Y源類型、分布及成因模式進行研究，以為今后改善樂山市地?zé)豳Y源的利用率，尋找可接替地?zé)豳Y源提供依據(jù)。

1地?zé)岬刭|(zhì)背景

1.1地形地貌

研究區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，總體趨勢是西高、東低，南西高、北東低。區(qū)內(nèi)最高為峨眉山萬佛頂，標(biāo)高3 098.8 m，從峨眉山向南、東方向延伸，標(biāo)高逐漸降低，在10～30 km距離內(nèi)，標(biāo)高降至1 200～2 000 m；再向北東、南方向延伸，標(biāo)高更加降低，形成廣闊的低山區(qū)（標(biāo)高800～1 000 m）、丘陵區(qū)（標(biāo)高310～500 m）及河谷平原區(qū)（標(biāo)高520～306 m）。

1.2地層巖性

研究區(qū)基底為元古界晉寧期峨眉山花崗巖，西側(cè)峨邊、金口河一帶為中元古界前震旦系峨邊群變質(zhì)沉積碎屑巖及碳酸鹽巖，夾基-酸性變質(zhì)火山巖，厚約4 000 m?；字系貙影l(fā)育較齊全，震旦系至第四系除缺失志留、泥盆、石炭系外，其他各系地層均有，沉積總厚度近10 000 m。晚震旦世至中三疊世為海相碳酸鹽、碎屑巖沉積，晚三疊世后為陸相碎屑巖沉積。

1.3地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)位于峨邊穹斷束（Ⅳ1）、威遠(yuǎn)-龍女寺臺穹（Ⅳ2）、自貢臺凹（Ⅳ3）的接合部位（圖1）。其中峨邊穹斷束（Ⅳ1）及威遠(yuǎn)-龍女寺臺穹（Ⅳ2）以豐都廟斷層為界，西側(cè)為峨邊穹斷束（Ⅳ1），構(gòu)造活動強烈，褶皺緊湊，斷層構(gòu)造發(fā)育；威遠(yuǎn)-龍女寺臺穹（Ⅳ2）位于樂山中部，呈向北傾斜的平緩單斜斜坡構(gòu)造，出露侏羅系、白堊系紅層；自貢臺凹（Ⅳ3）位于樂山市南東部，北西與威遠(yuǎn)-龍女寺臺穹相鄰，西與峨邊穹斷束為鄰?？傮w構(gòu)造為一傾向東的寬緩斜坡構(gòu)造，次級構(gòu)造線西部為南北向，沐川以北，岷江以西為近東西向，岷江以東轉(zhuǎn)為北東向，沐川以南構(gòu)造線由近東西向轉(zhuǎn)為北西。主要褶皺構(gòu)造有馬邊向斜、大窩頂隆起、孝姑向斜、麻柳場背斜、五指山背斜和天宮堂背斜等，區(qū)內(nèi)總的特點是背斜構(gòu)造緊湊，向斜構(gòu)造寬緩，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

2水文地質(zhì)條件

依據(jù)地下水的賦存條件、水動力特征，樂山市境內(nèi)地下水主要可分為松散巖孔隙水、碳酸鹽巖溶水、碎屑巖及碳酸鹽裂隙巖溶水、基巖（火成巖、碎屑巖）裂隙水等4個類型。

松散巖類孔隙水：賦存于第四系更新統(tǒng)（Q1-3apl、Q1-3fgl）沖洪積層、冰水堆積層及全新統(tǒng)（Q4apl）沖洪積層的砂卵石層之中。出露分布于大渡河、青衣江及岷江兩岸，組成Ⅰ級階地及河漫灘區(qū)；峨眉山、眉山-峨眉槽谷區(qū)組成內(nèi)疊及上疊型階地。

碳酸鹽巖溶水：賦存于三疊系中統(tǒng)雷口坡組（T2l），下統(tǒng)嘉陵江組上亞組（T1j2），二疊系下統(tǒng)矛口組（P1m）、棲霞組（P1q）及震旦系上統(tǒng)燈影組（Zbd）地層之中。巖性為石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r、膏鹽巖。出露主要分布于樂山地區(qū)西部、大渡河兩岸及峨眉山區(qū)。地表常見溶蝕形成的槽谷、陡崖、漏斗、落水洞、溶洞等巖溶地貌，并見暗河及巖溶大泉地下水露頭。該類型地下水，據(jù)其徑流特點，在研究區(qū)內(nèi)可分為淺循環(huán)及深循環(huán)系統(tǒng)。

碎屑巖及碳酸鹽裂隙巖溶水：賦存于寒武系∈2-3地層之中。巖性以白云巖為主，其間有砂巖、粉砂巖及頁巖。出露分布于樂山市西部，大渡河兩岸及峨眉山區(qū)。白云巖層巖溶現(xiàn)象順層發(fā)育，并與裂隙走向有關(guān)。由于巖性差異，含水層與隔水層相間產(chǎn)出。該層地下水受降雨、溪溝水及河水補給，受構(gòu)造控制，順層徑流，淺部在溝谷底部呈泉水排泄。

基巖（火成巖、碎屑巖）裂隙水：賦存于峨眉山花崗巖（rz）、震旦系喇嘛崗（Zbl）、奧陶系下統(tǒng)（O1）、二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組（P2β）、宣威組（P2x）、三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）、上統(tǒng)須家河組（T3xj）、侏羅系中下統(tǒng)自流井組（J1-2z）、中統(tǒng)沙溪廟組（J2s）、上統(tǒng)遂寧組（J3sn）、蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）、白堊系上統(tǒng)夾關(guān)組（K2j）及灌口組（K2g）地層之中。巖性為砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)黏土巖、黏土巖、煤層及花崗巖、玄武巖。出露分布于樂山市中部、東部廣大地區(qū)，按裂隙成因又分為構(gòu)造裂隙孔隙水及風(fēng)化裂隙水。

3地下熱水特征及賦存規(guī)律

3.1分布特征

研究區(qū)位于四川盆地西南邊緣，峨邊穹斷束（Ⅳ1）、威遠(yuǎn)-龍女寺臺穹（Ⅳ2）、自貢臺凹（Ⅳ3）的接合部位，以豐都廟斷層為界，西側(cè)多為盆緣斷塊型地?zé)幔舶l(fā)現(xiàn)11處，東側(cè)多為盆內(nèi)自流斜坡型地?zé)幔舶l(fā)現(xiàn)8處；從地?zé)岱植紖^(qū)域來看，樂山市各區(qū)縣均有地?zé)豳Y源分布，但峨眉山市、馬邊縣、犍為縣明顯較多，開發(fā)利用率也相對較高［4-6］（表1、圖2）。

3.2控水構(gòu)造特征

樂山市西部發(fā)育盆緣斷塊型溫泉，峨眉山附近地?zé)豳Y源受峨眉山背斜和范店背斜主控。在其兩翼及兩翼附近，發(fā)育有多個復(fù)背向斜（牛背山背斜、掛花場向斜、四峨山背斜、平等背斜等）構(gòu)造，是局部地段熱礦泉水形成的控水構(gòu)造。該區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運動表現(xiàn)為劇烈上升，導(dǎo)致地面隆升，標(biāo)高大都在1 000 m以上，最高達(dá)3 000 m。在該區(qū)內(nèi)熱水儲層裸露，主要接受補給。背斜軸走向，大多為南北向及北西向，傾沒端多數(shù)向北，少數(shù)向東，熱礦泉水也易順軸傾沒方向徑流。峨眉山背斜東翼較為完整，西翼破壞較大，從而控制了區(qū)內(nèi)地下水徑流方向，主要向東及北東方向流動。次級的小背向斜，則控制局部地段熱礦泉水的形成及徑流方向；峨邊黑竹溝溫泉斷裂構(gòu)造控制明顯，溫泉出露整體受老鷹咀向斜控制，地下水受金巖斷層壓扭性斷裂阻隔，無法徑流，在官料河附近出露地表［7］；馬邊附近雪口山溫泉、沙匡溫泉受苦竹壩-沙匡斷層壓扭性斷層控制，斷層切穿陳子巖背斜核部，斷裂為控礦及導(dǎo)礦構(gòu)造。

樂山市東中部分布有泉水背斜、老龍壩背斜、鐵山背斜等次級褶皺構(gòu)造，形成近東西向的隆起，其軸向大都為北東或近東西向，近東西向隆起控制著北部及南部沉降區(qū)熱礦泉水的徑流方向及熱礦泉水的儲存，隆起區(qū)內(nèi)小背斜軸部地段一般無熱礦泉水分布。

樂山市北部及南部為沉降區(qū)，形成由南西向北東及東傾斜的斜坡構(gòu)造，隨之主要含水地層則形成向北東及東傾斜的層間自流水斜地。該斜地局部地段尚受近東西向及北東東向的次級小背斜、向斜形態(tài)控制，從而使熱礦泉水儲存分布存在一定的差異性，如五指山背斜、馬邊向斜。

樂山市境內(nèi)存在多個主要的控水構(gòu)造，如樂山自流斜坡、犍為自流斜坡、高橋自流斜坡、牛背山背斜及桂花場向斜翼部自流斜坡、馬邊-沐川帚狀構(gòu)造之五指山背斜自流斜坡等控水構(gòu)造。

3.3熱源、水量、水溫特征

（1） 熱源。研究區(qū)內(nèi)熱礦水主要為深部循環(huán)水地壓增溫型［1-2］。地下深處熱量以熱傳導(dǎo)為主，熱儲溫度直接受地溫梯度控制。不同年代地層地溫梯度差異明顯，這與不同時代地層巖性、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造等因素有關(guān)，整體趨勢以豐都廟斷層為界，盆內(nèi)自流斜坡型地溫梯度較高，向西側(cè)逐漸降低，特別是犍為孝姑井附近存在熱異常，地溫梯度最大超過3℃/100 m［6］（表2）。

（2） 水量、水溫特征。由表1可知，盆緣斷塊型地?zé)豳Y源水量高于盆內(nèi)自流斜坡型，盆緣斷塊型中最高水量為馬邊沙匡溫泉、馬邊雪口山溫泉，均大于10 000 m3/d，盆內(nèi)自流斜坡型中最高水量為犍為孝姑井，出水量為1 560 m3/d。盆緣斷塊型地?zé)崴疁鼗驹?2～57 ℃之間，盆內(nèi)自流斜坡型地?zé)崴疁鼗驹?2～47 ℃之間。

3.4熱儲層特征

樂山地區(qū)分布有3個儲熱水層位，即上熱儲層包括三疊系中統(tǒng)雷口坡組及下統(tǒng)嘉陵江組上亞組；中熱儲層為二疊系下統(tǒng)（P1），包括茅口組（P1m）和棲霞組（P1q）；下熱儲層為震旦系上統(tǒng)燈影組（Zbd）及寒武系下統(tǒng)麥地坪組（∈1m）。之外尚有寒武系中上統(tǒng)（∈2-3）在局部地段也可以形成熱儲層［8-10］。

3.5熱儲層蓋層

研究區(qū)內(nèi)熱儲層主要為白堊、侏羅系厚度大的紅色砂巖、泥巖互層；二疊系上統(tǒng)沙灣組泥巖、峨眉山玄武巖組和三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組砂巖、泥巖、寒武系筇竹寺組巨厚層砂巖、泥巖互層。由于層間黏土物質(zhì)和泥巖等相對隔水層的存在，其相互間沒有明顯的水力聯(lián)系，構(gòu)成了樂山地區(qū)地?zé)崴己玫谋馗羲w層，一般蓋層厚度大、完整性較好，隔熱保溫作用好。

3.6熱礦水補給、徑流、排泄條件

（1） 補給。3個熱儲層的露頭區(qū)為其補給區(qū)，均分布在研究區(qū)的南西部及西部，下、中、上 3個熱儲層，由西向東依次分布出露。主要接受大氣降水及地表水補給。在補給區(qū)內(nèi)地勢較高，地形切割強烈，地表水體流經(jīng)熱儲層補給區(qū)（包括大渡河），利于向下滲透補給。區(qū)內(nèi)降水豐沛，年均降水量達(dá)1 300 mm以上，地表溝谷交叉分布，匯集了區(qū)內(nèi)降水，對熱儲層地下水進行補給。而熱儲層位的巖溶裂隙特別發(fā)育，極易接受大氣降水及地表水補給，局部地段出現(xiàn)地表溝水向下滲流，導(dǎo)致地表水?dāng)嗔鳌?/p>

（2） 徑流。熱礦泉水的徑流嚴(yán)格受深循環(huán)儲水構(gòu)造控制。但局部受小背斜及斷裂影響，其徑流方向也不同，但徑流方向嚴(yán)格受熱儲層分部與區(qū)域構(gòu)造展布特征控制。

（3） 排泄。地下水通過補給徑流經(jīng)深循環(huán)形成熱礦泉水后，一般繼續(xù)向深部循環(huán)，當(dāng)含熱礦泉水層位被斷層錯斷時，若斷層屬剛性的導(dǎo)水?dāng)鄬訋?，在一定的水動力條件下熱礦泉水會沿斷層帶上升，補給相鄰含水層，甚至上升到地表（一般在溝谷低勢點）形成溫泉排泄，例如峨眉山市的柿1井、荷3井、荷5井、峨眉山兩河口氡水溫泉、W16 號及梅子灣溫泉、峨邊黑竹溝溫泉及馬邊沙匡溫泉。其次為深循環(huán)形成的熱礦泉水則儲存在熱儲層之中，處于承壓停滯狀態(tài)。少量經(jīng)鉆孔揭露，則沿鉆孔上升，流出地表，以熱礦泉水井形式排泄。例如沙灣區(qū)的老龍1井、樂山市中區(qū)的鐵10井及犍為縣的孝姑井、川14井等。

3.7水化學(xué)特征

研究區(qū)內(nèi)3個熱儲層中水化學(xué)類型多為HCO3-Ca+Mg型，向深部循環(huán)漸變?yōu)镾O4-Ca及Cl-Na型。Ca2+、Na2+及SO42-、Cl-離子含量與徑流距離及深度有關(guān)，隨流距增長及深度增加而含量增加，其中上熱儲層礦化度由最初的0.21 g/L，逐漸向上升至12.3 g/L；中熱儲層礦化度由最初的0.09 g/L，逐漸向上升至4.13 g/L；下熱儲層礦化度由最初的0.18 g/L，逐漸向上升至0.89 g/L。

4典型地區(qū)地?zé)嵝纬蓷l件及模式分析

4.1盆緣斷塊型（以峨邊黑竹溝溫泉為例）

峨邊黑竹溝溫泉大地構(gòu)造位置位于峨邊穹斷束（Ⅳ1），形成于老鷹咀向斜東翼，溫泉熱儲層為震旦系燈影組白云巖，上部蓋層為巨厚層的寒武系和奧陶系砂泥巖建造。熱儲層向斜核部埋深約2 000 m以上，向斜西翼出露地表較高，大氣降水補給，熱儲層溶系、裂縫發(fā)育，降雨入滲后，受重力影響，往向斜核部運移，形成深循環(huán)巖溶地下水，當(dāng)深循環(huán)的熱礦水運移至官料河附近時，受金巖斷層（壓扭性斷層，阻礦構(gòu)造）影響，地下水沿上盤白云巖構(gòu)造破碎帶及巖溶裂縫上升，以上升泉群形式出露地表（圖3），現(xiàn)場測試黑竹溝泉群最高水溫57℃，合計流量大于1 000 m3/d。

4.2盆內(nèi)自流斜坡型（以馬邊縣民建1井為例）

馬邊縣民建1井大地構(gòu)造位置位于自貢臺穹（Ⅳ3），區(qū)域上臨近馬邊向斜西翼，構(gòu)造線走向為近南北走向，地層傾向北西，傾角12°～20°，呈平緩單斜構(gòu)造，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

含水層上、下均有良好的隔水頂、底板，從而形成了一個向北西傾斜的單斜承壓層間儲水構(gòu)造，并利于地下水的徑流及匯集。蓋層為白堊系、侏羅系砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，層厚大于1 000 m，此內(nèi)蓋層透水性弱，且巨厚，有良好的隔熱保溫作用。補給區(qū)位于民建1井西側(cè)為三疊系中統(tǒng)雷口坡組（T2l）及下統(tǒng)嘉陵江組二段（T1j2）地層，在水碾村、天花水村出露，受區(qū)域構(gòu)造作用影響，呈近南北向分布，補給區(qū)地層發(fā)育落水洞、溶蝕溝壑、山前洼地及層間溶蝕裂隙，其下溶蝕溶洞通道發(fā)育及貫通度較好，有利于地下水滲透、徑流，形成深循環(huán)巖溶地下水（圖4）。區(qū)內(nèi)熱儲構(gòu)造簡單、完整，沒有大的斷層和起伏，地下水的縱橫向通道良好，有利于地?zé)崴男纬?、匯集、保存。民建1井在1 682 m鉆遇雷口坡組（T2l），在2 322 m鉆穿嘉陵江組二段（T1j2），熱儲層厚642 m，根據(jù)測井結(jié)果，其產(chǎn)水段厚15 m，底板深2 167.8 m，經(jīng)抽水試驗測得其最大流量為3.767 m3/h，抽水穩(wěn)定后測得井口水溫保持在 47 ℃。

5結(jié) 論

（1） 依據(jù)樂山市區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及地?zé)岬刭|(zhì)背景特征，可將樂山市的地?zé)豳Y源劃分為盆緣斷塊型和盆內(nèi)自流斜坡型兩種成因模式。

（2） 樂山市區(qū)域內(nèi)地?zé)豳Y源分布明顯受區(qū)域大型分區(qū)構(gòu)造控制，以豐都廟斷層為界，西側(cè)多為盆緣斷塊型地?zé)?，東側(cè)多為盆內(nèi)自流斜坡型地?zé)?/p>

（3） 結(jié)合研究區(qū)區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)背景和區(qū)內(nèi)典型地?zé)豳Y源成因模式研究。區(qū)內(nèi)蓋層為白堊、侏羅系、二疊系、寒武系巨厚層黏性物質(zhì)及泥巖等相對隔水層；儲層有三疊系中統(tǒng)雷口坡組及下統(tǒng)嘉陵江組上亞組；中熱儲層為二疊系下統(tǒng)（P1），包括茅口組（P1m）和棲霞組（P1q）；下熱儲層為震旦系上統(tǒng)燈影組（Zbd）及寒武系

下統(tǒng)麥地坪組（∈1m）。之外尚有寒武系中上統(tǒng)（∈2-3）在局部地段也可以形成熱儲層；熱儲層中水化學(xué)類型多為HCO3～Ca·Mg型，向深部循環(huán)漸變?yōu)镾O4-Ca及Cl-Na型。樂山市區(qū)域內(nèi)熱地下水“補徑排”系統(tǒng)完善，其中補給主要為大氣降水及地表水補給，徑流嚴(yán)格受地下儲層分布以及深循環(huán)儲水構(gòu)造控制。排泄主要受剛性斷層控制，熱地下水沿導(dǎo)礦斷裂上升至地面或相鄰含水層；其次為深循環(huán)形成的熱礦泉水儲存在熱儲層之中，處于承壓停滯狀態(tài)由鉆孔揭露。

參考文獻：

［1］梁云甫，黃世英，張允明.四川的地?zé)崴Y源［J］.四川地質(zhì)學(xué)報，1997，17（2）：136-141.

［2］羅敏，任蕊，袁偉.四川地?zé)豳Y源類型、分布及成因模式［J］.四川地質(zhì)學(xué)報，2016，36（1）：47-50.

［3］闞艷伶，王成鋒，陳怡西.四川盆地中西部紅層區(qū)地?zé)豳Y源賦存規(guī)律研究［J］.地下水，2019，41（2）：35-39.

［4］賈疏源，李曉.峨眉山柿子坪熱田地表熱異常特征初探［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報，1999，26（1）：58-63.

［5］齊春梅，線恒林.四川峨眉山荷5井地?zé)崴卣骷捌涑梢蚍治觯跩］.成都理工學(xué)院學(xué)報，2000，27（3）：308-311.

［6］虞修競，賈疏源.峨眉山柿子坪熱田地下水碳氧同位素特征初步研究［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報，2000，27（4）：394-397.

［7］李金璽，孫東，李智武，等.四川盆地水熱型地?zé)豳Y源構(gòu)造成因模式［J］.地質(zhì)科學(xué)，2023，58（2）：438-460.

［8］卞從勝，汪澤成，江青春，等.四川盆地川西地區(qū)雷口坡組巖溶儲層特征與分布［J］.中國石油勘探，2019，24（1）：82-94.

［9］崔希林.四川盆地中西部溫泉成因模式研究［D］.成都：成都理工大學(xué)，2014.

［10］李偉，楊金利，姜均偉.四川盆地中部上三疊系地層水成因與天然氣地質(zhì)意義［J］.石油勘探與開發(fā)，2009，3（4）：428-435.

（編輯：劉 媛）