峨眉山七里坪溫泉深循環(huán)模式分析

陳鵬，張繼，張占元

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峨眉山七里坪溫泉深循環(huán)模式分析

陳鵬，張繼，張占元

（四川省地質(zhì)工程勘察院，四川 成都 610072）

結(jié)合峨眉山七里坪地區(qū)區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，分析了峨眉山七里坪溫泉的地?zé)犷愋?、熱?chǔ)水層、熱儲(chǔ)水層蓋層等，總結(jié)了區(qū)內(nèi)深層地下水深循環(huán)模式，并在此基礎(chǔ)上成功設(shè)計(jì)并施工了地?zé)峋?，為類似地區(qū)進(jìn)行溫泉及熱礦水資源的開發(fā)利用提供了理論支撐和借鑒。

溫泉；地?zé)?；地下水深循環(huán)；七里坪

地?zé)豳Y源是儲(chǔ)存于地下深部的一種寶貴資源，目前開發(fā)利用最多的是以地下水作為載體的水熱型地?zé)崮埽厝?。依托峨眉山地區(qū)獨(dú)特的旅游資源，在該區(qū)開發(fā)利用地?zé)豳Y源，將進(jìn)一步促進(jìn)當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展，提高旅游質(zhì)量和檔次。

1 區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)條件概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)條件概況

研究區(qū)為峨眉半山七里坪地區(qū)，地貌以山地丘陵為主，地勢(shì)南西高而北東低。區(qū)域內(nèi)出露地層，除缺失志留系、泥盆系、石炭系和白堊系外，其余各時(shí)代地層均有。研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造上屬于峨眉山-瓦山斷塊，區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造形跡包括六道河沖斷層、叢林崗斜沖斷層和黑山埂背斜，如圖1所示。

圖1 研究區(qū)三維地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖

其中，六道河沖斷層為一條北北東走向（近南北向）的逆沖斷層，向南至峨眉山大斷層派生的小斷層破壞，向北經(jīng)廖壩、六道河、金銀溝、李家山消失于七里坪以東的二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組地層中，長約60 km，斷面傾向西，地面傾角為70°，呈舒緩波狀，該斷層切斷震旦系、寒武系地層，為研究區(qū)的導(dǎo)水導(dǎo)熱構(gòu)造之一；叢林崗斜沖斷層為一壓扭性斷層，長約22 km，走向?yàn)楸?0°～70°，傾向北西，有斷層泥、糜棱巖和角礫以及動(dòng)力蝕變現(xiàn)象。由于該斷層的斜沖、切斷前震旦系、震旦系、寒武系地層，上盤直接出露二疊系地層，沿叢林崗-腳盆壩微顯弧形分布；黑山埂背斜位于研究區(qū)西部，由于斷層的錯(cuò)斷，為一不對(duì)稱背斜，背斜軸基本上沿山脊展布，軸向北西8°～10°，北西翼地層產(chǎn)狀335°∠35°，區(qū)域上該背斜長約20 km，軸部地層為前震旦系地層，兩翼依次出露震旦系、奧陶系、二疊系地層，黑山埂背斜是區(qū)內(nèi)控制熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及熱礦水補(bǔ)給、徑流方向的褶皺構(gòu)造。

1.2 區(qū)域水文地質(zhì)條件概況

根據(jù)區(qū)內(nèi)地下水的賦存條件及水動(dòng)力特征，區(qū)內(nèi)地下水分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類巖溶水、碎屑巖夾碳酸鹽巖巖溶水和玄武巖孔洞裂隙水五類。 在地表淺層，地下水接受大氣降水和地表水的垂向補(bǔ)給，一般循環(huán)深度有限，一般多在100～200 m以內(nèi)，在此深度以下循環(huán)條件變差，這對(duì)于深部熱礦水儲(chǔ)集層保溫隔熱有利。地下水要在地下深部儲(chǔ)集，必須是含水地層中有一定的儲(chǔ)水空間，空間越大，水量越豐富。可溶性巖層，由于其中不均一發(fā)育的溶隙-裂隙網(wǎng)絡(luò)，在長期復(fù)雜的地質(zhì)作用過程中，沿裂隙系統(tǒng)的溶蝕，可形成相對(duì)寬大的巖溶孔洞、管道以及溶洞，因而是深部地下水富集的最有利巖性層位。峨眉山地區(qū)碳酸鹽巖地層層位多，分布廣，包括三疊系中下統(tǒng)雷口坡組、嘉陵江組、二疊系棲霞組以及奧陶系、寒武系和震旦系洪椿坪組，這些地層中的可溶性巖層（石灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖等）厚度大，有的在數(shù)百米以上，其中的巖溶現(xiàn)象（或古巖溶）十分發(fā)育。所以，當(dāng)它們深埋地下時(shí)，即可形成層狀、厚大，但不均一且各自相對(duì)獨(dú)立的儲(chǔ)水層位。由于深埋地下，地下水徑流循環(huán)滯緩，地下水化學(xué)作用使地下水中礦物質(zhì)增多，地?zé)嵩鰷厥沟叵滤疁囟仍龈?，形成深部?chǔ)存的地下熱礦水。

2 形成條件及區(qū)內(nèi)地下水深循環(huán)模式

2.1 地?zé)犷愋?/h3>

研究區(qū)內(nèi)無現(xiàn)代火山巖漿（侵入巖及噴出巖）活動(dòng)，最近的巖漿巖為上古生界晚二疊系噴發(fā)的峨眉山玄武巖，其形成時(shí)代久遠(yuǎn)，殘余熱量已消失殆盡。鑒于該區(qū)無特殊熱源，地溫場(chǎng)熱源主要屬地壓地?zé)嵝停責(zé)釡囟入S深度增加而增加，在常溫帶以下按一定梯度而升高。區(qū)內(nèi)熱礦水的形成屬于“地下水深循環(huán)熱交換，水熱對(duì)流型地?zé)崴到y(tǒng)”，即含水層在露頭區(qū)接受大氣降水及地表徑流補(bǔ)給后，沿著沉積巖層間裂隙、構(gòu)造裂隙、溶隙、溶洞等順層間由上而下向深部徑流，并吸收圍巖溫度和可溶鹽類組分后，匯集形成熱礦水。

2.2 熱儲(chǔ)水層及熱儲(chǔ)水層蓋層

研究區(qū)的主要熱儲(chǔ)含水層有寒武系中上統(tǒng)洗象池組白云巖、灰質(zhì)白云巖古巖溶熱水層，寒武系下統(tǒng)遇仙寺組白云巖、泥質(zhì)白云巖古巖溶熱水層及震旦系上統(tǒng)洪椿坪組，厚層狀白云巖、灰?guī)r古溶巖熱水層。上述三個(gè)熱儲(chǔ)水層以上為厚達(dá)上千米的奧陶系、二疊系的泥頁巖、玄武巖，玄武巖結(jié)構(gòu)致密，泥頁巖透水性差，這些構(gòu)成良好的隔水、隔熱熱儲(chǔ)蓋層。寒武系各熱水層之間均夾有幾米至幾十米的泥巖、砂質(zhì)泥巖、頁巖，起到阻隔的作用，基本上為獨(dú)立的熱儲(chǔ)水層段。震旦系洪椿坪組厚層塊狀白云巖、灰?guī)r層厚達(dá)974～1 158 m，為巨厚層的獨(dú)立熱儲(chǔ)水層段。

2.3 熱礦水形成模式分析

根據(jù)對(duì)區(qū)內(nèi)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件的分析，在峨眉山七里坪地區(qū)選取了一處地?zé)峋袇^(qū)。根據(jù)前面對(duì)區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的分析，區(qū)內(nèi)深部熱儲(chǔ)水層明顯受巖性及構(gòu)造控制，含水介質(zhì)主要為灰?guī)r、白云巖。地?zé)峋袇^(qū)東側(cè)為六道河沖斷層，為一條近南北向的逆沖斷層，長約60 km，并與峨眉山區(qū)域沖斷層相連，西側(cè)為黑山埂背斜，礦泉位于其北東翼。六道河沖斷層控制著靶區(qū)東西兩側(cè)的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)，東西兩側(cè)分屬不同的水文地質(zhì)單元。

在漫長的地質(zhì)歷史發(fā)展時(shí)期，震旦系、寒武系碳酸鹽巖發(fā)育古巖溶，為地下水的徑流、儲(chǔ)集創(chuàng)造了一定的條件。在六道河沖斷層以西呈較寬的帶狀出露，總面積達(dá)10 km2，是寒武系、震旦系喇叭崗組及洪椿坪組碳酸鹽巖巖溶水的補(bǔ)給區(qū)，高程1 800～2 600 m。黑山埂山脈地區(qū)，大氣降水豐沛，多年平均降水量達(dá)1 320 mm，寒武系、震旦系洪椿坪組碳酸鹽巖裸露區(qū)，收到大氣降水入滲補(bǔ)給后，沿巖溶裂隙、管道向深部運(yùn)移、循環(huán)，形成承壓水。七里坪地?zé)峋袇^(qū)位于峨眉半山的緩坡平臺(tái)后部，六道河區(qū)域大斷裂上盤，在該斷裂的南段直接切斷震旦系洪椿坪組碳酸鹽巖等脆性巖石，破碎效應(yīng)較高，斷裂破碎影響帶為大氣降水提供了一定的入滲條件。另外，該斷裂橫切流出黑山埂山區(qū)的支溝，地表水沿破碎影響帶的孔隙、裂隙入滲，故大氣降水、地表水及高山上的冰雪融化水沿?cái)嗔焉媳P破碎帶的孔隙、裂隙下滲，向深部循環(huán)，進(jìn)入寒武系和震旦系洪椿坪組含水層。

綜上所述，地下水的流動(dòng)方向受地形地貌控制，其地表、地下分水嶺基本一致，因此，地下水的流向基本與地形坡度一致。地下水沿黑山埂背斜軸部向北東翼較低的地?zé)峋袇^(qū)徑流，平面上由南西向北東通過巖溶洼地或構(gòu)造裂隙流入深部的熱儲(chǔ)含水層，進(jìn)入地下水深部循環(huán)，徑流條件較好。深循環(huán)含水層中的地下水在深循環(huán)過程中，在正常低溫梯度作用下被加熱，并溶濾有益的微量元素和化學(xué)成分形成區(qū)內(nèi)的理療熱礦泉水。七里坪理療熱礦水主要受控于黑山埂背斜西翼形成的單斜儲(chǔ)水構(gòu)造，遇阻隔在斷裂交匯處西南側(cè)的地?zé)峋袇^(qū)處賦存。當(dāng)深循環(huán)含水層被人工鉆井揭穿后形成熱礦水，如圖2所示。

圖2 研究區(qū)熱礦水水熱對(duì)流模式簡(jiǎn)圖

3 熱礦水評(píng)價(jià)

根據(jù)前面分析，在峨眉山七里坪地區(qū)成功修建一口地?zé)峋?。該井的?shí)施在一定程度上印證了前文對(duì)區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的分析，對(duì)區(qū)內(nèi)熱礦水的形成及地下水深循環(huán)模式的分析起到支撐作用。該井井深2 516 m，為了保證和提高該井的出水溫度，在1 090 m深度以上對(duì)奧陶系、二疊系的棲霞組及峨眉山玄武巖地層進(jìn)行水泥封固永久性止水（奧陶系底部為90 m的砂質(zhì)泥巖、頁巖隔水層），所以，該井現(xiàn)在產(chǎn)出的熱礦水均出自寒武系和震旦系洪椿坪組中上段。

根據(jù)該井豐、平、枯期抽水試驗(yàn)和開采性抽水試驗(yàn)結(jié)果，該熱礦水井井口水溫為44 ℃，允許開采水量為919 m3/d（承壓水頭降深119.8 m）。其水質(zhì)經(jīng)鑒定為含氟、氡、偏硅酸的理療熱礦水。該水溶解性總固體含量小于1 g/L，水質(zhì)類型為HCO3·SO4-Ca·Mg型水，pH值為7.2～7.8，水質(zhì)除氟超標(biāo)外，其余指標(biāo)滿足生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)優(yōu)良，且作為溫泉，洗浴后可不需用淡水沖洗，這也是該理療熱礦水品質(zhì)優(yōu)異的重要指標(biāo)與亮點(diǎn)。

4 結(jié)論及建議

目前，峨眉山七里坪理療熱礦泉水已正常開采5年，在5年的監(jiān)測(cè)過程中其水質(zhì)、水量均動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。通過前述峨眉山七里坪溫泉的形成條件、熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的分析，結(jié)合熱礦水的水質(zhì)、水量情況，區(qū)內(nèi)深層地下水在地下3 000 m左右的補(bǔ)給、徑流條件均較好，建議后期在類似地區(qū)進(jìn)行溫泉及熱礦水資源的開發(fā)利用時(shí)可向深部探測(cè)，進(jìn)一步拓寬視野。

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2095－6835（2019）01－0060－02

F592.7

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.01.060

陳鵬（1986—），男，江西信豐人，工程師，碩士，研究方向?yàn)樗膶W(xué)及水資源。

〔編輯：張思楠〕