貴州安底溫泉水溫水量變化原因分析

蒲文斌，馮 福，羊永夫，周維星，丁堅(jiān)平

(1.四川省地質(zhì)工程勘察院，四川 成都610072;2.甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司，貴州 貴陽550005;3.貴州有色地質(zhì)工程勘察公司，貴州 貴陽550005;4.貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州 貴陽550025)

近年來，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)地震前后溫泉水溫水量變化的現(xiàn)象進(jìn)行了大量的研究［1－4］，提出地下水動(dòng)態(tài)異常與地震前兆間的關(guān)系，以及震后動(dòng)態(tài)變化的冷水下滲學(xué)說。2012年9月7日，云南省昭通市、貴州省畢節(jié)地區(qū)交界連續(xù)發(fā)生5.7級(jí)和5.6級(jí)地震，一月后，距離震中僅240 km的貴州省金沙縣安底溫泉出現(xiàn)水溫降低水量減少的異?，F(xiàn)象。

安底溫泉(7號(hào)孔)作為貴州金沙度假中心熱水供水水源被利用的十幾年來，水溫水量未出現(xiàn)過明顯異常。自2012年10月至2013年9月，溫泉逐漸出現(xiàn)水溫降低水量減少的異常，本文通過地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，分析其成因。

1 溫泉及開發(fā)利用概況

安底溫泉位于畢節(jié)市通往金沙縣公路的右側(cè)小龍井，高程970 m。1966年3月～1967年3月四川石油管理局云貴石油勘探處于金沙安底背斜施工石油普查鉆孔(7號(hào)孔)，終孔深度 1 282.32 m，在孔深1 281.73～1 282.32 m 見震旦系燈影組藻白云巖，遇高壓、高產(chǎn)熱礦水，日產(chǎn)水量3 300 m3/d，流出地表溫度 50℃ ，承壓水頭高出地表 4.5 m［5］。

7號(hào)孔成井后主要作灌溉農(nóng)田用水，試養(yǎng)非洲鯽魚，灌溉農(nóng)田約60畝，養(yǎng)魚場(chǎng)面積約9.8畝。1998年12月，開始建設(shè)金沙溫泉度假中心工程，自2011年3月建成開業(yè)至今，累計(jì)接待游客8萬余人。2011年11月成功申報(bào)成為國(guó)家3A級(jí)旅游景區(qū)，成為了金沙縣旅游業(yè)一個(gè)新亮點(diǎn)。

2 溫泉熱儲(chǔ)特征

2.1 溫泉流量、水溫

安底溫泉的歷年流量、水溫資料見表1。調(diào)查期間進(jìn)行了3次水溫及流量測(cè)量，溫泉流量已減少了約60%，水溫降低了約7℃。

2.2 熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)特征［6］［7］［8］

2.2.1 儲(chǔ)層及蓋層

調(diào)查區(qū)寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組(∈1n)硅質(zhì)巖、灰質(zhì)頁巖，明心寺組(∈1m)砂頁巖夾灰?guī)r，金頂山組(∈1j)砂頁巖夾生物灰?guī)r，總厚約612 m，含水性、透水性、導(dǎo)熱性差，對(duì)地下熱礦水起著隔熱、阻水和保溫作用，是區(qū)內(nèi)熱水儲(chǔ)層之上良好的蓋層。

燈影組(Zbdn)白云巖為承壓高產(chǎn)熱水儲(chǔ)層，該層厚482～592 m，巖溶裂隙發(fā)育，兩翼被巨厚的碎屑巖覆蓋，圈閉條件好，是本區(qū)域重要的熱水儲(chǔ)層。7號(hào)孔揭露寒武系(∈)地層1 265 m，鉆進(jìn)震旦系燈影組(Zbdn)地層17.32 m。

表1 安底溫泉?jiǎng)討B(tài)特征

2.2.2 導(dǎo)水及蓄水構(gòu)造

調(diào)查區(qū)位于畢節(jié)北東向構(gòu)造變形區(qū)的西緣，熱礦水位于安底背斜上，安底背斜軸向37°，背斜呈“箱狀”(穹窿構(gòu)造)，核部由寒武系婁山關(guān)群白云巖，翼部由二疊系組成，是本區(qū)的主要蓄水構(gòu)造，背斜受安底北北東斷裂(F1、F2、F3、F4)的破壞，組成本區(qū)的主要導(dǎo)水、導(dǎo)熱斷裂。從以上導(dǎo)、儲(chǔ)、蓋的配置關(guān)系來看，本區(qū)具有典型的背斜－斷裂聯(lián)合蓄水構(gòu)造特征，見圖1。

圖1 金沙安底溫泉水文地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2.2.3 熱儲(chǔ)地質(zhì)特征

調(diào)查分析認(rèn)為:(1)調(diào)查區(qū)震旦系燈影組是熱儲(chǔ)含水層，其上覆熱儲(chǔ)蓋層為寒武系的金頂山組、明心寺組、牛蹄塘組的碎屑巖。(2)溫泉處于安底背斜軸部，出露于F1、F2、F3、F4斷裂形成的斷夾塊中(地塹)，其中北北東F2斷層，為熱礦水主要導(dǎo)熱通道，F(xiàn)2斷層在標(biāo)高980m左右將交匯于F4，說明該組斷裂導(dǎo)熱導(dǎo)水聯(lián)系較密切。熱儲(chǔ)類型為帶狀和層狀熱儲(chǔ)的特點(diǎn)，屬于中低溫地?zé)崽锘旌闲?Ⅱ－3型)。

2.2.4 溫泉水化學(xué)特征

根據(jù)表2對(duì)比，安底溫泉水樣指標(biāo)變化不大，陽離子含量以 Ca2+、Mg2+為主，陰離子含量以SO42－、HCO3－為主，其庫(kù)爾洛夫式為:

其中H2S、F礦化度單位為mg/L。根據(jù)《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》表E.1，溫泉可命名為氟水。

表2 安底溫泉主要元素含量 mg/L

3 溫泉水溫降低、水量減少原因分析

1)地震作用加劇熱水鉆孔損壞。溫泉(7號(hào)孔)為石油普查鉆孔，調(diào)查資料顯示［5］，鉆孔開孔口徑為200 mm，終孔口徑為150～130 mm，鉆孔深度1 282.32 m，除地表以下10 m內(nèi)下了井口管外，整個(gè)鉆孔無套管(鋼管)保護(hù)。由于溫泉(7號(hào)孔)施工日期為1967年，自今已有45年，一方面該孔在1998年(溫泉度假村建立)以前為無人管理;另一方面因鉆孔無套管護(hù)壁，地?zé)嵘w層為寒武系下統(tǒng)金頂山組、明心寺組、牛蹄塘組碎屑巖，厚約545 m，如此厚的蓋層，無套管護(hù)壁，碎屑巖(軟巖)存在井壁垮塌、掉塊等，使鉆孔造成一定的淤積。

2012年9月7日，云南省昭通市、貴州省畢節(jié)地區(qū)交界連續(xù)發(fā)生5.7級(jí)和5.6級(jí)地震，據(jù)貴州地震臺(tái)網(wǎng)畢節(jié)市金沙地區(qū)地震烈度為4度，且安底溫泉距離震中240 km，對(duì)溫泉產(chǎn)生直接影響，加劇了鉆孔孔壁垮塌和儲(chǔ)熱層出水段阻塞、熱水上升通道受阻。

2)7號(hào)孔僅在地?zé)醿?chǔ)層震旦系燈影組中鉆進(jìn)17.32 m，(1)出水段(過水?dāng)嗝?小;(2)出水段遭受淤積阻塞，減少涌水量。

3)與淺層地下水相互補(bǔ)給。在地表以下至地?zé)嵘w層段，地層為寒武系婁山關(guān)群、高臺(tái)組、清虛洞組，巖性為白云巖、泥質(zhì)白云巖、灰?guī)r，厚度約720 m，節(jié)理裂隙、巖溶發(fā)育，地表可見暗河、泉出露。因7號(hào)孔無套管阻隔，鉆孔地?zé)崴仙^程中將會(huì)沿裂隙、溶隙、溶洞與淺層地下水發(fā)生水力聯(lián)系，地?zé)崴c淺層地下水互補(bǔ)，造成水溫降低。

4)儲(chǔ)熱構(gòu)造范圍內(nèi)不存在因采礦、地質(zhì)災(zāi)害等因素對(duì)安底溫泉水量減少、水溫降低的影響。

4 溫泉可持續(xù)利用方案建議

安底溫泉屬熱儲(chǔ)類型為帶狀和層狀熱儲(chǔ)的特點(diǎn)，7號(hào)孔已證實(shí)燈影組(Zbdn)為一承壓高產(chǎn)熱水儲(chǔ)層。建議在7號(hào)熱水孔旁側(cè)50 m，增加一口備用井，設(shè)計(jì)鉆井結(jié)構(gòu)見表3［10］，估算投入320萬元。能保持可持續(xù)穩(wěn)定的利用。

表3 設(shè)計(jì)鉆井結(jié)構(gòu)表

5 結(jié)語

(1)遭受2012年9月昭通地震的影響，致使安底溫泉(7號(hào)孔)孔壁垮塌堵塞，是造成水量減少水溫降低主要原因。

(2)安底溫泉為背斜熱儲(chǔ)構(gòu)造，該熱儲(chǔ)層無其它開采地?zé)峋?，資源量豐富，建議在7號(hào)孔附近啟動(dòng)備用井施工，使地?zé)豳Y源可持續(xù)利用。

(3)貴州抗震設(shè)防烈度6度區(qū)，開采熱儲(chǔ)層的地?zé)峋畱?yīng)考慮地震作用對(duì)出水段的孔壁垮塌堵塞的影響，宜設(shè)置過濾網(wǎng)保護(hù)。

(4)地震對(duì)溫泉?jiǎng)討B(tài)的直接影響大小，建議從其他等方面做進(jìn)一步細(xì)致的研究。

［1］趙慶生，李介成，馬聲浩.川西地震長(zhǎng)觀溫泉水溫動(dòng)態(tài)類型及其形成模式［J］.四川聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào).1989，(2):57－66.

［2］李軍，黃圣睦，聞學(xué)澤.理塘毛埡溫泉水溫異常研究［J］.四川地震.2005，(3):10－16.

［3］李介成，陶建華.四川西部溫泉水溫變化與地震前兆的研究［J］.華北地震科學(xué).1985，(4):77－85.

［4］肖瓊，沈立成，陳展圖.水溫突降－緩升型的響應(yīng)機(jī)理之冷水下滲學(xué)說的研究——以重慶北溫泉水Fe～(3+)、Mn～(2+)對(duì)汶川地震的響應(yīng)為例［J］.中國(guó)地質(zhì).2009，36(6):1405－1412.

［5］中國(guó)人民解放軍建字703部隊(duì).1∶20萬區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告(遵義幅)［R］.1977.

［6］毛健全.貴州省地?zé)嵴{(diào)查報(bào)告［R］.1979.

［7］張世從.貴州熱礦水［M］.貴陽:貴州科技出版社.1998.

［8］貴州工學(xué)院地?zé)峥蒲薪M.貴州溫泉研究及開發(fā)利用報(bào)告［R］.1985.

［9］陳履安，張世從.貴州碳酸鹽建造中熱礦水有關(guān)成分的相關(guān)特征及其成因探討［J］.貴州地質(zhì).1993，10(3):249－256.

［10］貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院.貴州省金沙縣安底溫泉環(huán)境地質(zhì)調(diào)查報(bào)告［R］.2013.