石阡縣中壩地?zé)岬V水控礦條件初探及建議

羅曉毅

（貴州省石阡縣水利局，貴州 石阡 551000）

1 概況

石阡縣中壩地?zé)岬V水礦區(qū)位于石阡縣城南西約12Km，石阡——鎮(zhèn)遠縣級公路通過礦區(qū)，交通方便。地表出露地?zé)岬V水泉點有2個（其鄰區(qū)有泉群出露），分布于中壩南西木瓜溪河床中，為低溫溫泉，水溫分別為21℃有地表水混入）、27℃。本文通過對該區(qū)地?zé)岬V水特征、控礦條件等進行分析，初步探討其形成原因。

2 區(qū)域水文地質(zhì)條件

2.1 構(gòu)造

中壩地?zé)岬V水礦區(qū)大地構(gòu)造位于揚子準(zhǔn)地臺黔北臺隆貴陽復(fù)雜變形區(qū)與風(fēng)岡北北東向構(gòu)造變形區(qū)過渡地帶、北北東向石阡斷裂與北東向紅石斷裂交接部位，構(gòu)造發(fā)育。由一系列北東向，北北東向斷裂、褶皺組成。

2.1.1 褶皺

佛頂山背斜：礦區(qū)位于該背斜北東傾伏端，背斜軸向北東，兩翼地層傾角7-55°，軸部地層為巨厚的板溪群變質(zhì)巖，南東翼受石阡斷層截切后在江河以南地區(qū)使寒武系下統(tǒng)地層與板溪群直接接觸，北西翼受紅石斷層截切，在平望以南，寒武系下、中統(tǒng)地層與板溪群接觸，傾伏端兩翼小規(guī)模撓曲構(gòu)造發(fā)育。

塘頭向斜：位于地?zé)岬V區(qū)北西，走向北北東，核部由二疊系、三迭系地層組成，兩翼由寒武系、奧陶系、志留系地層組成。該向斜兩翼及南西轉(zhuǎn)折端附近發(fā)育一系列北東向斷裂，其中北東向紅石斷裂斜切該轉(zhuǎn)折端并在其附近與近南北向石阡斷裂交匯。

2.1.2 斷層

紅石斷層（F1斷層）：為走向北東、傾向北西，延長規(guī)模大、切割深度大的區(qū)域性壓扭性斷層，斷層傾角80°，斷層兩側(cè)擠壓拖拉撓曲，破碎帶角礫巖，硅化發(fā)育，破碎帶寬兩米多，影響帶寬200-300m，斷距200-1500m，區(qū)域切割最老地層為板溪群。該斷層形成于雪峰期，此后長期活動，燕山期活動最強，干擾和切斷了一系列褶皺和斷裂，在礦區(qū)南西的木瓜溪及北東端見有低溫溫泉出露。

郭栗壓性斷層（F2斷層）：走向北東，傾向北西，傾角50-80°，在花橋與紅石斷層復(fù)合。

石阡斷層（F3斷層）：走向北北東，性質(zhì)壓性，縱貫全區(qū)，亦具S性彎曲，石阡以北，多傾向北西西，傾角45-75°，石阡以南，傾向南東東，傾角70°左右。斷裂破碎帶寬20-150m，常見角礫巖，撓曲和派生小斷層。沿該斷裂及影響帶有5個溫泉出露點。該斷層在石阡南切割F1，F(xiàn)2兩斷層。

2.2 地層巖性

主要出露地層有板溪群至二疊系和第四系殘、坡、洪積層。由上至下分述如下：

2.2.1 第四系（Q）

由粘土、砂土、砂礫組成。厚0-10m，分布于Ⅰ、Ⅱ級階地上。

2.2.2 二疊系（P）

棲霞組（P1q）：灰，深灰色，中至厚層結(jié)晶石灰?guī)r，含較多的燧石結(jié)核和團塊，并夾炭質(zhì)頁巖。厚150m左右。

梁山組（P1l）：灰白色粉砂巖，碳質(zhì)頁巖，夾劣質(zhì)煤，厚10m左右。與下伏地層為假整合接觸。

2.2.3 志留系（S）

韓家店群（S2-3hn）：主要由砂巖及砂質(zhì)、粉砂質(zhì)頁巖組成，厚約300m。

石牛攔群（S2sh）：上為灰色中厚層狀含生物結(jié)晶灰?guī)r夾頁巖；下部為灰綠色含云母鈣質(zhì)頁巖夾灰?guī)r團塊。厚約150m。與下伏地層為假整合接觸。

2.2.4 奧陶系（O）

十字鋪組（O2sh）：灰色中厚層含生物碎屑瘤狀灰?guī)r夾泥灰?guī)r，厚約11m。

寶塔組（O2b）：灰色中厚層龜裂紋狀含泥質(zhì)灰?guī)r，厚約60m。

湄潭組（O1m）：為灰色、黃綠色泥、砂質(zhì)頁巖，鈣質(zhì)頁巖，下部夾多層薄層（或透鏡狀）生物碎屑灰?guī)r，厚度約300m。

紅花園組（O1h）：灰色厚層及塊狀結(jié)晶灰?guī)r，含大量生物碎屑，厚50m左右。

桐梓組（O1t）：為灰色薄層至中厚層白云巖，厚約250m。

2.2.5 寒武系（∈）

婁山關(guān)群（∈2-3ls），石冷水組（∈2s）：淺灰色，薄至中厚層結(jié)晶白云巖夾少量白云質(zhì)灰?guī)r。厚約256-330m。

高臺組（∈2g）：灰黃色薄層白云巖及泥質(zhì)砂質(zhì)白云巖，厚約40m。

清虛洞組（∈1q）：上為淺灰色中厚層泥質(zhì)白云巖；中為淺灰色中至厚層白云質(zhì)灰?guī)r，具豹皮狀結(jié)構(gòu)；下為灰色薄層鈣質(zhì)頁巖、薄層含泥質(zhì)灰?guī)r。厚200-300m。

把榔組（∈1p）：為一套淺灰、灰綠色頁巖，厚290-640m。

金頂山組（∈1j）：上為灰綠色薄至厚層狀細粒石英砂巖，云母質(zhì)砂巖；下為黑色碳質(zhì)、砂質(zhì)頁巖。厚288-338m。

明心世組（∈1m）：為一套深灰色砂質(zhì)、鈣質(zhì)頁巖夾泥灰?guī)r。厚71-378m。

牛蹄塘組（∈1n）：為薄層硅質(zhì)頁巖、碳質(zhì)砂質(zhì)頁巖。厚約100m。

2.2.6 震旦系（Z）

燈影組（Z2d）：由灰色薄層狀白云巖，硅質(zhì)粘土巖組成。厚60-131m。

南沱組（Z1n）：主要為冰磧礫巖夾含礫絹云母板巖、含礫石石英砂巖，厚約80-200m。與下伏地層為角度不整合接觸。

2.2.7 青白口系（Qb）

主要出露于佛頂山背斜軸部，由淺灰、灰色中厚層變余砂巖，灰綠色絹云母板巖，粉砂質(zhì)板巖，變余砂巖組成，厚萬米以上

2.3 地下水的補、徑、排

區(qū)域上地下水以大氣降水補給為主，大氣降水至地面，以斷層及背斜軸沿張裂隙、溶隙、溶洞、落水洞及巖層古蝕面，以及兩翼斷層裂隙為下滲通道滲入地下，受構(gòu)造控制向北東徑流，至紅石、石阡、郭粟三斷層交匯部，在此富集帶，地下水除下滲補給深部含水空間外，部分以井、泉、機井等方式排泄于地表，匯流于地表流。

3 地?zé)岬V水控礦地質(zhì)條件

3.1 斷層的挽近期活動

地?zé)嵋话闩c挽近期構(gòu)造運動關(guān)系密切，本區(qū)也不例外。沿紅石斷層（F1）、郭栗壓性斷層（F2）、石阡斷層（F3）的破碎帶及影響帶和次級斷層與之交匯帶附近，見多處低、中溫泉出露。區(qū)內(nèi)構(gòu)造晚近期運動的活動跡象明顯,如斷層崖、斷層多期次磨擦面、成帶狀分布的溫泉群等等，為該區(qū)地?zé)岬V水形成提供了有利的構(gòu)造條件。

3.2 有利的構(gòu)造配置和巖性組合

礦區(qū)處于區(qū)域性紅石斷層與石阡斷層兩條深大斷裂帶的交匯部位,具有良好的導(dǎo)熱條件和地下水循環(huán)補給條件。在區(qū)內(nèi)發(fā)育一巨厚的碳酸鹽巖組合（∈1q-O1h），是很好的含水層；其上則為一套巨厚的泥砂質(zhì)巖夾少量碳酸鹽巖組合（O1m-P1l），具很好的蓋層條件。因此，該區(qū)具備較好的地?zé)岬V水“生、儲、蓋、通”構(gòu)造組合條件。

3.3 地?zé)醾鲗?dǎo)構(gòu)造

3.3.1 斷裂構(gòu)造

礦區(qū)位于紅石斷層（F1）、郭栗斷層（F2）、石阡斷層（F3）三條區(qū)域性深大斷裂的交接部位，斷裂的相互切割，為本區(qū)地?zé)岬膫鲗?dǎo)提供了通道。

3.3.1.1 紅石斷層

該斷層分布于黃平上塘——石阡佛頂山隆起（背斜）北西翼，為燕山期以來長期活動的壓扭性斷層，斷裂切割深度大，有利于地?zé)嵯蛏蟼鲗?dǎo)。其旁側(cè)次生斷裂及破碎帶發(fā)育，為地下水的向下滲入提供了通道及循環(huán)條件，有利對深部熱源獲取。物探成果顯示該斷層傾向北西，破碎帶寬60-80m，北西盤600m深度極化率高達16%，極電阻值小，等極線稀少，為低阻異常，可推測為熱礦水較富集帶。因此，由于該斷層與石阡斷層構(gòu)造復(fù)合，為熱礦水的補、儲、通、循具備了有利條件。

3.3.1.2 郭栗斷層：也為活動斷層，斷層傾向北西、傾角由北東的80°至南西漸變?yōu)?0-55°。從該斷層面產(chǎn)狀變化特征分析：北東段深部導(dǎo)熱條件優(yōu)于南西段。

3.3.1.3 石阡斷層：為一活動強、切割深，向上導(dǎo)熱條件好的斷裂構(gòu)造。從區(qū)域上地?zé)岬V水泉點分布可以看出，該斷裂對本區(qū)地?zé)醾鲗?dǎo)起著控制作用。

3.3.2 褶皺

礦區(qū)位于佛頂山背斜北東傾伏端，該傾伏端位于紅石斷層（F1）、郭栗斷層（F2）、石阡斷層（F3）、木瓜溪斷層（F4）四條斷層夾塊內(nèi)，中壩鎮(zhèn)一帶為該傾伏端與十萬屯向斜復(fù)合部位，具備有地?zé)徇\移、儲存、循環(huán)、熱流線密集條件。

4 地?zé)岬V水形成原因分析

4.1 地?zé)嵩?/h3>

前已述及，地?zé)崴纬傻囊蛩刂饕獰嵩?、水源、蓋層、通道。該區(qū)及區(qū)域上挽近期沒有巖漿巖活動現(xiàn)，礦區(qū)處于揚子準(zhǔn)地臺四級構(gòu)造單元貴陽復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)，是一個相對隆起的構(gòu)造帶，地?zé)岬V水泉點發(fā)育，其熱源應(yīng)主要是來自地殼內(nèi)地殼巖石中分布集中的放射性元素（U238、U235、Th232、K40等）衰變時釋放的巨大熱能的熱能，為本區(qū)主要熱源；其次也可能為巖石中的部分鐵、錳、鋅、銅、鉛、金、銀等金屬及富鉀、鍶、碘等產(chǎn)生的高礦化熱能。

4.2 地?zé)醿釋?/h3>

根據(jù)區(qū)域地層巖性分析，本區(qū)的紅花園組（O1h）、桐梓組（O1t）、婁山關(guān)群至清虛洞組（∈2-3ls-∈1q）、燈影組（Z2d）主要由碳酸鹽巖組成，該類巖組具有較理想的孔隙率，溶孔、溶裂隙較發(fā)育，頂?shù)撞看嬖诠湃芪g面，熱導(dǎo)率相對較高（9-11.9cal/socmo℃），富水性良好，是本區(qū)的地?zé)醿釋印?/p>

4.3 地?zé)岣魺釋?/h3>

韓家店群（S2-3hn）、石牛攔群（S2sh）、十字鋪組（O2sh）、寶塔組（O2b）、湄潭組（O1m）、把榔組（∈1p）、金頂山組（∈1j）、明心寺組（∈1m）、牛蹄塘組（∈1n）、南沱組（Z1n）、青白口系（Qb）主要由泥質(zhì)巖類組成，該類地層巖性含水性較貧乏，熱導(dǎo)率相對低（4.7-6.2cal/socmo℃），富水性差，起保溫作用，是本區(qū)的隔熱層。

4.4 儲熱單元

據(jù)本區(qū)地層巖性組合結(jié)構(gòu)及隔、含熱層空間分布特點，由上至下劃分為兩個儲熱單元。

（1）第二儲熱單元：隔熱層為梁山組（P1l）、韓家店群（S2-3hn）、石牛攔群（S2sh）、十字鋪組（O2sh）、寶塔組（O2b）、湄潭組（O1m）地層構(gòu)成，結(jié)構(gòu)較完整，厚度600-800m。儲熱含水層為紅花園組（O1h）、桐梓組（O1t）、婁山關(guān)群（∈2-3ls）、石冷水組（∈2s）、高臺組（∈2g）、清虛洞組（∈1q）地層組成，厚度大于1000m。

中壩一帶該儲熱單元地層組合結(jié)構(gòu)完整，而且具備厚度大、封閉良好的隔熱層和巖溶構(gòu)造發(fā)育、厚度大、儲水深度大、富水條件好的儲熱含水層。因此，該儲熱單元是本區(qū)主要的儲熱構(gòu)造。

（2）第一儲熱單元：上部隔熱層為把榔組（∈1p）、金頂山組（∈1j）、明心寺組（∈1m）、牛蹄塘組（∈1n）；儲熱含水層為燈影組（Z1d）；下部隔熱層為南沱組（Zan），青白口系（Qb）。該儲熱單元地層組合結(jié)構(gòu)完整，而且隔熱層厚度大于1000m，封閉良好，但儲熱含水層厚度僅百余米。因此，該儲熱單元是本區(qū)主要的次要儲熱構(gòu)造。

4.5 地?zé)岬V水熱循環(huán)機理

地?zé)岬姆植贾饕艿刭|(zhì)構(gòu)造的控制，根據(jù)板塊構(gòu)造學(xué)說觀點，地?zé)岙惓е饕譃榘寰墸ò彘g）地?zé)釒Ш桶鍍?nèi)地?zé)釒纱箢愋汀０鍍?nèi)地?zé)釒t進一步劃分為隆起斷裂帶型與沉降盆地型。根據(jù)礦區(qū)所處的大地構(gòu)造位置，結(jié)合該區(qū)域地?zé)岬V水控礦規(guī)律，分析認(rèn)為：中壩一帶地?zé)岬V水應(yīng)屬板內(nèi)（歐亞板塊）地?zé)釒∑饠嗔研?，地?zé)岬V水多沿構(gòu)造帶呈帶狀分布。

地?zé)岬V區(qū)位于區(qū)域性塘頭向斜南西轉(zhuǎn)折端與佛頂山背斜北東傾伏端的交接部位。大氣降水主要通過塘頭向斜暴露的含水層和斷裂破碎帶補給地下水，冷地下水一部份在含水層（熱儲層）中側(cè)向流動，另一部份則通過斷裂破碎帶向滲透后進行深部循環(huán)，逕流過程中不斷被大地?zé)崃骷訜岢蔀闊岬V水。熱礦水在深循環(huán)過程中，由于受到紅石斷裂南東盤系不透水巖層（佛頂山背斜）的阻隔，加上地?zé)岬V水向上熱膨脹和受上部靜水壓力和巨厚隔水層阻壓，深部地?zé)岬V水以古溶蝕面、紅石斷裂等為通道，在地壓作用下從覆蓋較厚的部位向覆蓋較薄的部位運移匯集，在北東紅石斷裂與北北東向石阡斷裂復(fù)合部，部分熱礦水與淺部水混合后以低溫溫泉出露地表，另一部分則沿第二單元含水層及古溶蝕面向北東循環(huán)徑流。從以上分析可以看出，該區(qū)地?zé)岬V水的形成是水熱對流系統(tǒng)循環(huán)的結(jié)果。熱循環(huán)主要受北東郭栗、紅石、石阡三斷層及褶皺構(gòu)造的聯(lián)合控制。構(gòu)造復(fù)合部為較強富水區(qū)，因地下水不斷匯集，靜水壓力隨之不斷增加，經(jīng)深部循環(huán)加熱形成的。

5 建議

從上世紀(jì)七十年代開始，先后有貴州工學(xué)院、貴州地礦局111和114地質(zhì)大隊、中科院地化所等單位對石阡縣地?zé)豳Y源開展過不同形式的調(diào)查工作，對中壩地?zé)崴x存特征的認(rèn)識基本趨于一致。特別是我局114隊近年來所作的工作尤系統(tǒng)，對該區(qū)地?zé)崴康臒釂卧穆癫厣疃取⑺?、水溫、水質(zhì)等進行了初步分析。2008年，石阡縣政府自籌資金開展了中壩1號深井勘查工作，根據(jù)勘查結(jié)果，除井深超設(shè)計（設(shè)計960米、實際1200米）外，水溫、水量、水質(zhì)等都達到了設(shè)計要求，從而驗證了前人對該區(qū)地?zé)豳Y源特征的認(rèn)識。

因此，應(yīng)根據(jù)該區(qū)地?zé)峥氐V規(guī)律，加強對縣境內(nèi)具有相同構(gòu)造配置的區(qū)域開展地?zé)豳Y源勘查工作，查明本縣地?zé)豳Y源情況，摸清家底。根據(jù)資源賦存特征，合理進行地?zé)衢_發(fā)。同時也應(yīng)將地?zé)豳Y源開發(fā)產(chǎn)品系列化、多元化，擴大石阡地?zé)崞放频闹?，使這一優(yōu)勢資源能充分促進地方經(jīng)濟發(fā)展。

[1]石涵靜.地?zé)岬V水資源開發(fā)引起的環(huán)境地質(zhì)問題[J].城市地質(zhì).2008-06-15.