浙江構(gòu)造裂隙型帶狀熱儲(chǔ)地?zé)峒捌淇辈榘袇^(qū)預(yù)測

錢俊鋒，毛昌偉，王海寶，趙冰冰，徐 波，付立冬

（1. 浙江省地礦研究所，浙江·杭州 310007；2. 浙江省地礦勘察院，浙江·杭州 310013；3. 浙江省地球物理地球化學(xué)勘查院，浙江·杭州 310005）

浙江省獨(dú)特的地質(zhì)環(huán)境條件形成了特有的地?zé)豳Y源熱儲(chǔ)類型，主要為層狀及帶狀熱儲(chǔ)。層狀熱儲(chǔ)主要表現(xiàn)為碳酸鹽巖巖溶亞型或碎屑巖類及玄武巖類亞型，代表性地?zé)狳c(diǎn)位置有臨安湍口、金衢盆地、長河凹陷等；帶狀熱儲(chǔ)主要表現(xiàn)為構(gòu)造裂隙亞型，代表性地?zé)狳c(diǎn)有湖州楊家埠等[1]。受地質(zhì)構(gòu)造控制，帶狀熱儲(chǔ)主要出露或賦存于北東向壓性斷裂與北西向張扭性斷裂的交匯處，且附近往往出現(xiàn)東西向斷裂以及中酸性侵入巖[2-4]，而構(gòu)造裂隙型帶狀熱儲(chǔ)地?zé)嵴宜枰槊鲀?chǔ)水空間及富水性這兩個(gè)最基本的問題。桐廬閬里村石巒塢礦區(qū)DR1地?zé)峋畠?chǔ)水空間為典型的構(gòu)造裂隙型帶狀熱儲(chǔ)，DR1地?zé)峋恢眠x于區(qū)域復(fù)向斜構(gòu)造內(nèi)，閬里背斜的東翼，以灰?guī)r與非灰?guī)r交界斷層F3作為耙區(qū)斷層，成功勘探出水溫為34.6℃，水量936m3/d的地?zé)崴?，成為浙江地區(qū)構(gòu)造裂隙型帶狀熱儲(chǔ)地?zé)嵴宜晒Π咐?，?duì)浙江地區(qū)構(gòu)造裂隙型帶狀熱儲(chǔ)地?zé)嵴宜哂幸欢ǖ闹甘疽饬x。

1 地質(zhì)概況

1.1 構(gòu)造

（1）區(qū)域構(gòu)造

DR1地?zé)峋挥谕]縣閬里村石巒塢礦區(qū)，地處桐廬縣城的北面，富陽區(qū)新登鎮(zhèn)南面。大地構(gòu)造位置處于華埠-新登褶陷帶內(nèi)。華埠—新登褶陷帶呈北東向狹長條帶展布，寬在30～40km，長約200km。西北和東南分別以馬金—烏鎮(zhèn)斷裂和球川—蕭山斷裂為界。該帶褶皺構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)生于印支期，整個(gè)構(gòu)造單元構(gòu)成華埠-新登復(fù)向斜。華埠—新登復(fù)向斜由多次褶皺組成，緊密呈線型，背、向斜同等發(fā)育，連續(xù)相間按一定方向排列，褶皺群成束或分叉。中生代盆地以晚侏羅世火山構(gòu)造盆地為主，如新登盆地。東南部發(fā)育有侏羅世構(gòu)造盆地。這些盆地往往分布在背、向斜核部或深斷裂帶邊緣。盆地長軸方向?yàn)楸睎|向，與基地構(gòu)造線一致。燕山早期斷陷直接控制盆地的形成和火山活動(dòng)。

DR1地?zé)峋辈閰^(qū)及周邊受馬金—烏鎮(zhèn)斷裂、球川—蕭山斷裂兩大斷裂影響，主要發(fā)育NE向斷裂，其次為NW向斷裂構(gòu)造，SN向構(gòu)造及近EW向構(gòu)造僅零星分布（圖1a）。圖1a、圖1b顯示DR1地?zé)峋挥谝源浇M地層（C3c）為核部，唐家塢組（s2t）為兩翼的向斜內(nèi)，同時(shí)又處于以西湖組地層（D3x）為核部，珠藏塢組地層（D3z）為兩翼的閬里背斜東翼。復(fù)雜的向斜和背斜組合為熱儲(chǔ)提供了較好的節(jié)理裂隙空間。

圖1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造（a）和地質(zhì)剖面（b）Fig.1 The regional geological structure (a) and geological section (b)

（2）斷裂構(gòu)造

根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查及物探分析（圖1a），勘查區(qū)主要發(fā)育有7條斷裂（表1）。

表1 勘查區(qū)范圍內(nèi)斷裂構(gòu)造Table 1 The fracture structure in exploration area

1.2 地層巖性

根據(jù)區(qū)域資料及野外地質(zhì)調(diào)查，區(qū)域地層如表2：

表2 區(qū)域地層劃分Table 2 Regional stratigraphic dividion

1.3 水文地質(zhì)特征

參照《1:20萬臨安幅、建德幅區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告》[5]，結(jié)合地?zé)豳Y源勘查工作，勘查區(qū)主要含地下水巖組為石炭系灰?guī)r裂隙溶洞地下含水巖組和硬質(zhì)巖類構(gòu)造裂隙地下含水巖組。

（1）石炭紀(jì)灰?guī)r裂隙溶洞地下含水巖組

區(qū)域資料顯示石炭系灰?guī)r中黃龍組巖溶最發(fā)育、地下水最豐富，船山組次之?？辈閰^(qū)內(nèi)石炭系灰?guī)r位于復(fù)向斜核部，自身組成長軸—準(zhǔn)線狀向斜，其上疊加有印支期、燕山期斷裂構(gòu)造及其裂隙。褶皺與斷裂復(fù)雜，致使灰?guī)r支離破碎，又嚴(yán)格控制著巖溶分布、發(fā)育方向與發(fā)展趨勢(shì)，還直接影響著地下水的賦存、運(yùn)動(dòng)與分布。在斷裂帶和灰?guī)r與非灰?guī)r接觸帶，巖溶化強(qiáng)烈，同時(shí)巖溶發(fā)育也深，并且不受基準(zhǔn)面的控制。因此，在斷裂構(gòu)造有利地段，獲得較大出水量的地?zé)豳Y源可能性較大。

（2）硬質(zhì)巖類構(gòu)造裂隙地下含水巖組

勘查區(qū)內(nèi)硬質(zhì)巖類構(gòu)造裂隙地下含水巖組包括唐家塢組、西湖組、珠藏塢組、勞村組、黃尖組。其富水性取決于斷裂構(gòu)造、裂隙與地貌條件。

唐家塢組、西湖組、珠藏塢組，巖性為巖屑砂巖、石英砂礫巖及石英礫巖，巖石質(zhì)地堅(jiān)脆，歷經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，裂隙發(fā)育普遍，主要有北東、北北東、北西、東西向等，傾角都在60～70，甚至達(dá)到80～90。這些裂隙具有區(qū)域性特征，分布廣而又不均勻，一般在斷層兩側(cè)及褶皺軸附近較密集。在裂隙密集地段，由于它們互相溝通，便形成統(tǒng)一的裂隙系統(tǒng)，成為地下水賦存和運(yùn)移的場所與途徑。斷裂構(gòu)造對(duì)地下水的形成與運(yùn)動(dòng)起著一定的控制作用?？傮w上，其富水性較貧乏。一般西湖組較唐家塢組富水性稍強(qiáng)些。

勞村組、黃尖組火山雜巖類，因具脆性，各類裂隙發(fā)育。其中以構(gòu)造裂隙為主，成巖裂隙次之，其它成因的裂隙少量。其分布極不均一，一般位于斷層兩側(cè)或在較大的斷裂帶內(nèi)及兩側(cè)的密集成網(wǎng)，往往與斷層溝通，便成為地下水富集的場所與運(yùn)動(dòng)途徑。一般來講，地下水貧乏或極貧乏；常見泉流量0.01～0.08 L/s，少數(shù)0.1～0.7 L/s；地下水徑流模數(shù) 0.8 L/s·km2。

1.4 孔位選擇

勘查區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā)育，且勘查區(qū)整體又位于復(fù)向斜內(nèi)。勘查區(qū)內(nèi)北東向F3斷裂，是灰?guī)r與非灰?guī)r接觸帶，巖溶發(fā)育，控制巖溶方向及巖溶水流向，與勘查區(qū)內(nèi)背斜及所在復(fù)向斜軸部方向一致，是構(gòu)造有利地段。實(shí)地水文地質(zhì)調(diào)查可見，F(xiàn)3斷裂東側(cè)的一條地下暗河，流量為6.5 L/s，斷裂富水性較好。F3斷裂為張性斷裂，斷裂東側(cè)地表為船山組的灰?guī)r，節(jié)理裂隙發(fā)育，且處于復(fù)向斜構(gòu)造靠近核部位置，亦屬于構(gòu)造有利地段。所有以F3斷裂作為耙區(qū)斷裂布設(shè)探采結(jié)合鉆孔是合理可行的。

根據(jù)野外實(shí)地調(diào)查F3斷裂產(chǎn)狀為147 83，以1500m為勘探深度，若在地下1000m鉆到F3斷裂破碎帶，則鉆孔應(yīng)該布設(shè)在在F3斷裂以東123m處。 而勘查區(qū)內(nèi)F3、F6、F7斷裂形成一個(gè)三角區(qū)，是構(gòu)造有利部位，同時(shí)該三角區(qū)地勢(shì)較低，對(duì)周邊影響較小，適合布設(shè)鉆孔。綜合分析將鉆孔布設(shè)于F3、F6、F7斷裂形成的三角區(qū)內(nèi)，距離F3斷裂123m（圖1）。

2 物探與鉆探驗(yàn)證

2.1 物探驗(yàn)證

為確定DR1地?zé)峋孜缓?，布設(shè)了CSAMT物探測線1，近南北向布設(shè)，北偏東，可控制東西向斷層及北西、北東向斷層。從圖2看，斷面視電阻率分布較為雜亂，斷面北側(cè)呈上低下高的分布特征，斷面南側(cè)視電阻率總體較低，高阻異常不完整，較為零碎。斷面視電阻率最低值約60Ω·m，分布在2100m高程約-300m處；視電阻率最高值約40960Ω·m，分布在斷面100m高程約-1500m處。

斷面有低阻異常帶3處，一處自斷面1000m處往斷面南側(cè)延伸至斷面約1450m高程-1100m左右，一處是斷面1400m處往北延至1100左右，另一處自斷面2100m處往北側(cè)延伸至斷面1700m高程-1500m左右。從電性特征看，結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查，剖面1000m處斷層對(duì)應(yīng)野外地質(zhì)調(diào)查F3位置，而且在F3斷層延伸至高程-700～-1100m間存在明顯的低阻帶，存在較大含水可能性。

圖2 CSAMT物探測線Fig.2 CSAMT detection line

2.2 地質(zhì)鉆探

地質(zhì)鉆探工作完成進(jìn)尺1500m后，巖屑資料顯示，DR1井自上而下地層依次為：0～66m為泥盆系珠藏塢組石英砂巖，夾紫紅色砂巖、粉砂巖；66～394m侏羅系勞村組晶玻屑凝灰?guī)r；394～854m泥盆系西湖組含礫石英砂巖、石英砂巖夾石英砂礫巖；854～1500m志留系唐家塢組長石石英砂巖夾少量粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖。測井資料顯示，DR1鉆孔存在多個(gè)含水層位（圖3）。根據(jù)測線資料和鉆探資料推測，DR1井熱儲(chǔ)主要存在于-600～-1200m間，與CSAMT物探測線1顯示的F3斷層低阻帶對(duì)應(yīng)性較好。

圖3 DR1井孔身結(jié)構(gòu)示意Fig.3 Sketch of DR1 well body structure

從2017年6月抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知（表3，圖4），該次抽水試驗(yàn)共持續(xù)了429個(gè)小時(shí)，靜水位52.7m，其中大降深持續(xù)時(shí)間142個(gè)小時(shí)，穩(wěn)定時(shí)間79個(gè)小時(shí)，降深為113.7m，動(dòng)水位166.4m，流量為936m3/d，水溫為34.6℃；中降持續(xù)時(shí)間為120個(gè)小時(shí)，穩(wěn)定時(shí)間為92個(gè)小時(shí)，降深為82m，動(dòng)水位134.7m，流量為720m3/d，水溫為34.2℃；小降持續(xù)時(shí)間167個(gè)小時(shí)，穩(wěn)定時(shí)間為160個(gè)小時(shí)，深為43.6m，動(dòng)水位96.3m，流量為456m3/d，水溫為33.7℃。水質(zhì)檢測報(bào)告顯示，氟離子的含量在2.29mg/L，達(dá)到了溫泉命名的標(biāo)準(zhǔn)。

表3 DR1井2017年6月抽水試驗(yàn)Table 3 The pumping test for DR1 well in June 2017

圖4 DR1井2017年6月水位、水溫、流量歷時(shí)曲線Fig.4 The duration curve of water level, water temperature and flow in DR1 well in June 2017

3 結(jié)論與討論

構(gòu)造型帶狀熱儲(chǔ)找水需要解決兩個(gè)問題：是否有足夠的儲(chǔ)水空間、富水性如何。從桐廬閬里村石巒塢礦區(qū)DR1地?zé)峋@孔區(qū)域位置可知，在DR1井選址依然遵循多條斷裂交匯處的原則，但DR1地?zé)峋晒Τ鏊f明它滿足了前面兩個(gè)條件：（1）儲(chǔ)水空間。DR1地?zé)峋孜徊粌H是多條斷裂交匯處，更是區(qū)域性復(fù)向斜、背斜與斷裂構(gòu)造結(jié)合，造就了節(jié)理、裂隙的發(fā)育，為熱儲(chǔ)的分布及地下水循環(huán)提供了空間；（2）富水性。F3斷裂作為耙區(qū)斷裂為灰?guī)r與非灰?guī)r交界斷裂，控制著巖溶分布、發(fā)育方向與發(fā)展趨勢(shì)，還直接影響著地下水的賦存、運(yùn)動(dòng)與分布，富水性好。

深部地?zé)豳Y源勘探本身具有較大的風(fēng)險(xiǎn)[6]，DR1地?zé)峋晒Τ鏊哂斜厝恍?，同時(shí)也存在一定的偶然性，區(qū)域性復(fù)向斜、背斜與斷裂構(gòu)造組合關(guān)系分析往往比本文揭示的更為復(fù)雜、多樣，DR1地?zé)峋治稣撌鲆矁H僅是一孔之見，需要更多的地?zé)峋Y料去驗(yàn)證和總結(jié)。