貴州省石阡縣地?zé)豳Y源分布現(xiàn)狀及成因分析

陳 進(jìn)，陳登齊

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)，湖北武漢430074;2.貴州地質(zhì)工程勘察院，貴州貴陽(yáng)550008)

石阡縣位于貴州省東北部，銅仁地區(qū)中部，地處湘西丘陵向云貴高原過(guò)渡的梯級(jí)大斜坡地帶。境內(nèi)有豐富的水資源和地?zé)豳Y源，大小河流117條，水能理論蘊(yùn)藏量10.9 Kw，可開(kāi)發(fā)量4萬(wàn)Kw［1］。地?zé)豳Y源分布較廣，出露密度居全省之冠，溫泉出露點(diǎn)達(dá)18 處，地?zé)崴偭髁?58.45 ～62.4 L/s，平均水溫34.7℃。石阡因溫泉出露點(diǎn)多，分布廣而有“泉都”之稱(chēng)。

1 基本地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

石阡縣位處貴州高原第二梯級(jí)面，地處武陵山脈西南緣，地勢(shì)總體東南高，西北低，東南部一般海拔800～1 000 m，縣境內(nèi)最高處為佛頂山，主峰海拔1 869.3m，西北部一般海拔600～900m，西北角高灘烏江河谷底海拔388.3 m，是縣境內(nèi)最低點(diǎn)。境內(nèi)地貌類(lèi)型主要有:溶丘洼地、溶蝕谷地(槽谷)、峰叢溝谷、峰叢峽谷、侵蝕低中山溝谷、侵蝕—堆積地貌［2］。

1.2 地層與構(gòu)造

1.2.1 地層

石阡縣境內(nèi)出露地層由老到新從元古宇至第四系，除缺失泥盆系、石炭系、侏羅系、白堊系、第三系外，均有出露。出露的碳酸鹽巖層位主要有:震旦系燈影組(Zbdn)、寒武系清虛洞組(∈1q)、婁山關(guān)群(∈2－3ls)、奧陶系桐梓組(O1t)、紅花園組(O1h)、二疊系棲霞組(P2q)、茅口組(P2m)、三疊系夜郎組(T1y)、茅草鋪組(T1m)，巖性為灰?guī)r、白云巖。其中清虛洞組(∈1q)至紅花園組(O1h)灰?guī)r、白云巖為地?zé)岷畬印ｄ靥督M(O1m)與大灣組(O1d)為相變關(guān)系，石阡—思南一線以西稱(chēng)湄潭組，以東稱(chēng)為大灣組，都是以頁(yè)巖、砂巖為主的碎屑巖。湄潭組或大灣組至志留系韓家店群(S2－3hn)是一套頁(yè)巖、砂巖為主的碎屑巖，是石阡縣境內(nèi)熱礦水的覆蓋層。

1.2.2 構(gòu)造

石阡縣構(gòu)造單元屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)黔北臺(tái)隆遵義斷拱鳳岡北北東向構(gòu)造變形區(qū)與貴陽(yáng)復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)。兩區(qū)之間以紅石—石家場(chǎng)(石固)—石阡斷裂為界。紅石斷裂之北西為鳳岡北北東向構(gòu)造變形區(qū)，分布一系北北東向褶皺及斷層，褶皺由西往東有永和—龍溪背斜、本莊—河壩向斜、獅柳背斜、龍?zhí)料蛐薄⑹浔承?、坪地向斜、熊家槽背斜?］，向斜褶皺形態(tài)寬緩，軸部出露三疊系地層;背斜緊密狹窄，軸部出露寒武系地層，沿背斜軸部發(fā)育走向壓性或縱張斷層;紅石斷裂之南東為貴陽(yáng)復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)東段，展布褶皺主要有佛頂山背斜、老嶺背斜為穹狀背斜、核部出露元古宇板溪群地層(圖1)。

圖1 石阡縣構(gòu)造形跡圖

石阡縣境內(nèi)北北東向褶皺及斷層，被晚期發(fā)育的北東向斷層錯(cuò)動(dòng)，呈“S”型彎曲，具反時(shí)針扭動(dòng)特點(diǎn)。熊家槽—伍德背斜原為一完整褶皺，后期被北東向紅石斷層錯(cuò)動(dòng)所致。

2 地?zé)豳Y源熱儲(chǔ)類(lèi)型及分布現(xiàn)狀

2.1 熱儲(chǔ)類(lèi)型

根據(jù)區(qū)內(nèi)熱礦水賦存特點(diǎn)，熱儲(chǔ)類(lèi)型劃分帶狀熱儲(chǔ)和似層狀熱儲(chǔ)兩種類(lèi)型:

(1)帶狀熱儲(chǔ)

熱礦泉出露于斷裂內(nèi)，呈帶狀或脈狀展布，受主干斷裂影響，巖石破碎，張裂隙、扭裂隙及分枝狀斷層發(fā)育，形成含水性及富水性較強(qiáng)的區(qū)域，河流切割作用后，常見(jiàn)有熱礦泉出露。如:凱峽河施場(chǎng)溫泉群。

(2)似層狀熱儲(chǔ)

受狹窄背斜構(gòu)造的控制，軸部熱儲(chǔ)巖系裸露，翼部被隔水巖系圈閉，形成向背斜軸部熱對(duì)流通道，石阡斷裂發(fā)生在背斜軸部，使熱流向背斜軸部傳導(dǎo)和儲(chǔ)集提供了有利的空間條件。如:石阡背斜南端中壩地?zé)峋?/p>

區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)類(lèi)型以沿?cái)嗔逊植嫉摹皫顭醿?chǔ)”為主，受背斜控制的“似層狀熱儲(chǔ)”為輔，彼此存在成生關(guān)系，地質(zhì)構(gòu)造條件比較復(fù)雜類(lèi)型。

2.2 地?zé)豳Y源分布現(xiàn)狀

石阡縣地?zé)豳Y源的分布主要受通過(guò)縣境中部的北東向紅石斷裂帶控制，該斷裂帶在區(qū)域上屬于“松桃～碧痕營(yíng)斷裂”，為區(qū)域性導(dǎo)熱斷裂，使得縣境內(nèi)溫泉主要分布在斷裂帶的北盤(pán)，并在縣城、凱峽河兩地形成兩個(gè)集中的地?zé)岙惓^(qū)，成為最為開(kāi)發(fā)利用前景的兩個(gè)區(qū)域，而其余地帶僅零星出露。

石阡縣境內(nèi)共有溫泉18處，13處溫泉出露地層為桐梓組紅花園組(O1t－h(huán))，占75%;4處為大灣組(O1d)，1處為夜郎組(T1y)(表1)。

表1 石阡縣溫泉統(tǒng)計(jì)表

3 地?zé)豳Y源成因分析

石阡縣溫泉形成的類(lèi)型是受深斷裂控制的深循環(huán)型溫泉，地下熱水主要賦存于第二儲(chǔ)集單元中，地層巖性為寒武系清虛洞組(∈1q)清虛洞組(∈1q)、高臺(tái)組(∈2g)、婁山關(guān)群(∈2－3ls)、桐梓組(O1t)、紅花園組(O1h)，巖性主要是灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，熱儲(chǔ)蓋層地層巖性為湄潭組(O1m)或大灣組(O1d)、十字鋪組(O2s)、寶塔組(O2b)、澗草溝組(O3j)、五峰組(O3w)、龍馬溪組(S1l)、石牛欄組(S2s)、韓家店群(S2－3hn)，以頁(yè)巖、砂巖為主的碎屑巖夾少量灰?guī)r、泥灰?guī)r;地下熱水的補(bǔ)給主要為大氣降雨入滲補(bǔ)給，賦存于第二儲(chǔ)集單元中［4］，沿?cái)嗔褜?dǎo)熱通道，以溫泉的形式自流排泄和地?zé)峋_(kāi)發(fā)利用兩種方式排泄。

3.1 儲(chǔ)熱蓄水層

石阡縣境內(nèi)碳酸鹽巖沉積期沉積的地層有四個(gè):①寒武系清虛洞組(∈1q)至奧陶系紅花園組(O1h)灰?guī)r、白云巖;②二疊系中統(tǒng)棲霞組(P2q)至茅口組(P2m)灰?guī)r;③三疊系下統(tǒng)夜郎組(T1y)至中統(tǒng)獅子山組(T2sh)灰?guī)r。從出露的溫泉和已施工的熱水井鉆孔資料來(lái)看，區(qū)內(nèi)第一儲(chǔ)熱蓄水層，包括清虛洞組(∈1q)、高臺(tái)組(∈2g)、婁山關(guān)群(∈2－3ls)、桐梓組(O1t)、紅花園組(O1h)，巖性主要是灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，在地下水、地?zé)崴淖饔孟?，易溶蝕成孔洞，熱礦水儲(chǔ)存、運(yùn)移于灰?guī)r、白云巖溶孔、溶隙以及斷層裂隙中，該儲(chǔ)熱蓄水層累計(jì)厚度達(dá)1 200～1 500 m。

3.2 隔熱阻水層

區(qū)域內(nèi)熱礦水蓋層包括湄潭組(O1m)或大灣組(O1d)、十字鋪組(O2s)、寶塔組(O2b)、澗草溝組(O3j)、五峰組(O3w)、龍馬溪組(S1l)、石牛欄組(S2s)、韓家店群(S2－3hn)，以頁(yè)巖、砂巖為主的碎屑巖夾少量灰?guī)r、泥灰?guī)r，累計(jì)厚度1 100～1 200 m，這套碎屑巖厚度大，透水性差，是熱礦水良好的蓋層。

上元古宙梵凈山群(Pt2fj)、板溪群(Pt3bx)、震旦系(Z)至寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組(∈1n)、明心寺組(∈1m)、金頂山組(∈1j)，為變質(zhì)巖、頁(yè)巖、砂巖，組成儲(chǔ)熱蓄水層下伏重要的隔水巖系。

3.3 熱儲(chǔ)構(gòu)造

3.3.1 紅石壓扭性斷裂

走向北東，斜貫全區(qū)，是測(cè)區(qū)規(guī)模最大的壓扭性斷裂，為區(qū)域性導(dǎo)熱斷裂。在紅石至花橋傾向南東，傾角45～700，在花橋西南傾向北西，傾角800左右。北東端上盤(pán)上升，西南盤(pán)上盤(pán)下降。總觀北西盤(pán)往南西扭動(dòng)，南盤(pán)往北東扭動(dòng)。斷距200～1 500 m。斷裂兩側(cè)巖層擠壓拖動(dòng)撓曲、破碎帶、角礫巖、硅化發(fā)育。在中壩可見(jiàn)波狀起伏的壓扭性斷裂面，破碎帶寬2 m多，影響帶200～300 m，斷裂面兩側(cè)150、1 600、900、600四組裂隙發(fā)育。紅石壓扭性斷裂形成于雪峰期，此后長(zhǎng)期活動(dòng)，燕山期活動(dòng)最強(qiáng)，干擾和切斷了一系列褶皺和斷裂，沿?cái)嗔褞厝雎?，說(shuō)明該斷裂近期仍有活動(dòng)。

3.3.2 石阡壓扭性斷裂

走向北北東，縱貫全區(qū)，與石阡背斜形影相伴，呈“S”型彎曲［5］。在石阡以北，多傾向北西西，傾角45～750。石阡以南，傾向南東東，傾角700左右。斷裂破碎帶寬20～150m，常見(jiàn)角礫巖、撓曲和派生小斷裂。沿?cái)嗔褞Ъ坝绊憥С雎抖嗵帨厝?，說(shuō)明該斷裂近期仍有活動(dòng)。

圖2 貴州省石阡縣溫泉分布地質(zhì)圖

3.3.3 本莊斷裂

為北東向左旋(反時(shí)針扭動(dòng))壓扭性走滑斷裂束(帶)，屬塘頭走滑大斷裂西南段一部分，斷裂束(帶)寬1～4 km，主斷層斷面多傾向南東，有的地段傾向北西，斷層角礫或破碎帶寬10～20 m不等。北北東向的許家壩—本莊向斜被該斷裂錯(cuò)動(dòng)，顯“S”型彎曲。本莊斷裂在石阡縣境內(nèi)長(zhǎng)約22 km，斜穿本莊向斜，經(jīng)永和踩處將永和—龍溪背斜錯(cuò)斷，形成踩處儲(chǔ)熱構(gòu)造，在余慶河右岸河床邊桐梓組紅花園組(O1t－h(huán))灰?guī)r裂隙中出露一溫泉，水溫35.5℃，流量2.5 L/S。該溫泉處于峰叢峽谷中，易被河水淹沒(méi)。

3.3.4 石阡背斜

呈北北東向，狹窄條狀展布，核部常被與其走向一致的石阡壓扭性斷裂破壞，呈“S”型彎曲。背斜兩翼不對(duì)稱(chēng)，西翼較緩，傾角25～450，核部地層高臺(tái)組、婁山關(guān)群白云巖，兩翼為奧陶系及志留系地層。核部及兩翼北北東、北西西兩組縱橫張裂隙發(fā)育。在石阡縣城北溪溝背斜軸部出露5處溫泉(見(jiàn)圖2)。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)石阡縣境內(nèi)地?zé)豳Y源的分布主要受北東向紅石斷裂、走向北北東石阡壓扭性斷裂的控制，斷裂構(gòu)造決定了地?zé)崃黧w的導(dǎo)熱通道，地層巖性的空間分布決定了地?zé)崃黧w的儲(chǔ)存、儲(chǔ)熱條件。

(2)區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)類(lèi)型以沿?cái)嗔逊植嫉摹皫顭醿?chǔ)”為主，受背斜控制的“似層狀熱儲(chǔ)”為輔，彼此存在成生關(guān)系，地質(zhì)構(gòu)造條件比較復(fù)雜類(lèi)型。

(3)區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)層為第二熱儲(chǔ)層，包括清虛洞組(∈1q)、高臺(tái)組(∈2g)、婁山關(guān)群(∈2－3ls)、桐梓組(O1t)、紅花園組(O1h)，巖性主要是灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖。蓋層包括湄潭組(O1m)或大灣組(O1d)、十字鋪組(O2s)、寶塔組(O2b)、澗草溝組(O3j)、五峰組(O3w)、龍馬溪組(S1l)、石牛欄組(S2s)、韓家店群(S2－3hn)，以頁(yè)巖、砂巖為主的碎屑巖夾少量灰?guī)r、泥灰?guī)r，碎屑巖，厚度大，透水性差，是熱礦水良好的蓋層。

［1］韓至鈞，金占省等.貴州省水文地質(zhì)志［M］.北京:地震出版社，1996.

［2］華興，王萬(wàn)金，陳進(jìn)等.貴州重點(diǎn)地區(qū)巖溶流域地下水勘查與開(kāi)發(fā)示范報(bào)告—烏江思南以上干流、松桃河、錦江河巖溶流域［R］.貴陽(yáng):貴州省地質(zhì)調(diào)查院，2012.

［3］曹維瓊，羅再麟，羅興武等.石阡縣志［M］.貴陽(yáng):貴州人民出版社，1992.

［4］邵林，李軍.淺談貴州省地下熱水資源類(lèi)型及特征［J］.地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2011，22(2):92 －98.

［5］吳桂武，徐芬，龔杰等.貴州銅仁地區(qū)西部熱礦水成因及開(kāi)發(fā)條件分析——以石阡、思南兩縣為例［J］.地下水，2008，30(5):45－47.