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产业技术研究隆起断裂型地下热水及地热成矿模式分析
李强*，易世友，涂明江，洪运胜，吉勒克补子
关键词：隆起断裂型；地下热水；形成条件；成矿模式
中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2020)04-0105-03
贵州地热资源丰富，分布广泛，地下热水类型多样、形成条件及地热成矿模式各异。本文以贵州茶花坪温泉为例，结合区内实施的DR1号地热井揭露地质结 构 特 征 ，井 深 2601m，降 深 54.5m，涌 水 量 Q 为2556.28m3 /d，井底温度 59.2℃，井口水温 48.5℃，通过开展地质测量、物探、地热钻探、测井、降压试验等工作，进行综合分析研究，全面阐述隆起断裂型地下热水的形成条件，分析了地热成矿模式，对贵州其它相似区域地下热水资源的勘查开发具有一定借鉴意义。
1.1 地层岩性
研究区发育地层主要为沉积岩，以石灰岩、白云岩为主的碳酸盐岩与粉砂岩、砂质页岩、泥岩为主的碎屑岩旋回沉积，其地表出露地层有第四系、三叠系、志留系、奥陶系、寒武系中上统，下伏地层有寒武系中下统、震旦系。
1.2 地质构造
研究区在大地构造单元上位处凤冈北北东向构造变形区，为构造应力集中区，以北北东向、北东向断裂构造发育为主，且多为压扭性。褶皱受北西、南东向构造控制，褶皱轴迹多呈北北东向展布,断裂多发育在背斜轴部及其附近，并常受先成构造体系牵制，构成了区内复杂构造形迹。
1.3 热异常显示特征
研究区内地表出露温泉1处（S1），水温28℃，流量
4L/s（345.6m3 /d）,水化学类型为：SO42--Ca2+、Mg2+型水，K+为11.4mg/L，Na+为4.2mg/L,Ca2+为284.22mg/L,Mg2+为66.46mg/L,HCO3-为169.81mg/L,SO42-为820.0mg/L。DR1地热井，井口水温48.5℃；pH值7.38；总硬度 1132.66mg/L；阴离子 HCO3-为 154. 04mg/L，Cl-为 0.96mg/L，SO42-为 100.00mg/L，F-为 3.50mg/L，NO3- 为 0.81mg /L。阳离子 Ca2+ 为 309.78mg /L，Mg2+为86.85mg/L，K+为17.00mg/L，Na+为14.30mg/L；总硫化氢1.44mg/L、锶5.74mg/L、偏硅酸22.29mg/L、锂0.27mg/L；水化学类型为HCO3-、SO42--Ca2+、Mg2+型。
2 地下热水的形成条件
2.1 储、盖层分析
区内热储构造为覃家坡背斜，DR1号地热井揭露显示，井深2601m，降深54.5m，涌水量Q为2556.28m3/d，井底温度59.2℃，井口水温48.5℃，受叠瓦状逆冲断层F4、F5、F6、F7断层影响，地层重复，仅揭露第二储集单元热 储 层（∈1q -∈2-3Ls）, 埋 深 728~2601m，厚 度 达1873m，渗透系数 K 为 0.0359m / d，单位涌水量 q 为0.544L/（s ·m）；保温盖层为寒武系下统金顶山组（∈1j），埋深562~728m，厚度为166m，相对较小，且在覃家坡背斜核部∈2-3Ls 白云岩已大面积暴露。总体上，区内热储层属于“开放型”侧向和垂向混合补给地热区，地下热水循环水文地质条件较好。
2.2 通道分析
“通”则指区域性大断裂及其次生断裂带沟通深部热源，区内发育的北北东向石盆冲断层（F5、F6）和北东向白岩山断层（F7）具有规模较大、切割深、延伸远等特征，同时平面上，石盆冲断层南端交接于挽近期活动断裂—德江纳雍走滑断裂束，白岩山断层北东端又与石
盆冲断层交接，相互产生了热联系，形成了普查区导热通道，ZK1号地热勘探孔揭露的石盆冲断层（F5、F6）埋深分别为 930m、1326m，白岩山断层（F7）埋深 2410m，地 球 物 理 测 井 资 料 显 示 ，断 层 带 电 阻 率 20977~40000Ω · m，电阻较高，表明断层带胶结紧密，含水性差，为压性断层，但石盆冲断层（F5、F6）和白岩山断层F7）上盘地层较为破碎，测井电阻率明显降低，声波时差增大较明显，解释的含水段大多分布于断层上盘。
2.3 热源、水源分析
区内热源主要来自于地幔热传导。石盆冲断层（F5、F6）、白岩山断层（F7）深部沟通热源，沿深大断裂带向地下深部下渗并赋存于储热含水层中的大气降水与来自于地幔热传导的热源汇合，并在与围岩相互作用中溶滤、溶解了岩石和气体中的化学组分而成为有开发价值的地热水。对于无特殊热源的中低温对流型地热系统，地下水深循环是形成地热系统的主要因素，要求具备地下水得以进行的地质构造条件（即断裂通道）外，充足的水源是关键，研究区地热资源补给区为覃家坡背斜核部大面积出露的寒武系中上统娄山关群（∈2-3Ls）碳酸盐岩分布区，而背斜核部应力集中，断裂和构造裂隙发育，有利于大气降水入渗补给，因此研究区地下热水系统的补给水源较为充足。
研究区地热系统是一个完整的“褶皱隆起断裂对流型”地热系统，大气降水沿覃家坡背斜核部碳酸盐岩分布区断裂、构造裂隙，由北西向南东进行深循环，地下水向深部下渗赋存于第二储集单元热储层清虚洞组（∈1q）至娄山关群（∈2-3Ls）灰岩、白云岩中，区内发育的区域性大断裂（石盆冲断层F5、F6、白岩山断层F7）将上地幔热流沟通向上导热，同时地下水不断吸收沿深大断裂从地壳深部向上传输的热流，被加温增热的地热流体上涌，因体积膨胀（密度变小）而产生浮力向上运动，上部的低温流体因密度大在重力作用下向下运动，构成了区内地热水深循环系统(图1)，因此地热资源主要富集于受石盆冲断层（F5、F6）和白岩山断层（F7）影响的上盘第二储集单元热储层破碎带。
4 结语
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