云南昆明市海埂一地熱井地熱成礦地質條件分析

丁秀芳，張國棟

(云南有色地質局勘測設計院，云南 昆明 650217)

本文分析研究的云南昆明市海埂一地熱井，其位于昆明市西山滇池旅游度假區(qū)昆明市昆明鐵路局會議中心院內，屬昆明市西山區(qū)管轄區(qū)域。該地熱井于1989年5月由前云南省地質礦產局809隊完成成井，井深約1081.32m，該熱水井熱含水層位為震旦系燈影組(Z2dn)白云巖、硅質白云巖，厚度為155.32m，該井日單產水量660.36m3，水溫59.8℃。

1 構造條件

云南昆明市海埂一地熱井屬昆明地熱田馬街(Ⅱ)低中溫塊段，靠近普渡河-滇池斷裂帶，該斷裂帶是儲熱層得到深循環(huán)地下熱水補給的主要通道，其它次級斷裂起到熱流側向運移、平衡的作用。該低中溫塊段呈南北向展布，普渡河-滇池斷裂(F7)和普吉-韓家村斷裂(F9)構成其東西邊界，蛇山斷裂(F10)沿蛇山西側向南延伸(圖1)。新生界蓋層由北向南逐漸加深，在昆明海埂一帶，地表被第四系(Q)及新近系(N)沉積物覆蓋，第四系(Q)和第三系(N)蓋層厚1400m左右，其含孔隙水，富水性總體較弱，具潛水性質，地溫梯度增加較小。新近系不整合于下寒武統(tǒng)滄浪鋪組(∈1c)之上，滄浪鋪組上段(∈1c2)以泥巖為主，其富水性弱，地溫梯度顯著增大；滄浪鋪組下段(∈1c1)以砂巖為主，其含水層富水性中等，熱水溫度一般在30℃左右。其滄浪鋪組之下為下寒武統(tǒng)筇竹寺組(∈1q)，巖性以頁巖為主，富水性及透水性極弱，屬隔水層位，地溫梯度可達5℃/100m，對下儲熱層起到良好的隔熱保溫作用。深部的儲熱層為震旦系燈影組(Z2dn)，巖性為硅質白云巖、含磷白云巖，富水性較強，其頂板埋深1235m左右，地溫梯度3.45℃/100m，單井出水量一般大于1000m3/d，熱水溫度在60℃左右，局部可達70℃。昆明熱田馬街(Ⅱ)塊段北起自衛(wèi)村，南至西山沿F7斷裂兩側南北向分布，東部與Ⅰ塊段相鄰，西邊大體沿昆明盆地壩區(qū)與山區(qū)分界線。

2 地熱井地層條件

根據(jù)昆明市海埂這一地熱井施工鉆孔揭露(圖2)，該井地層由上至下：地表為第四系(Q)松散層覆蓋，之下依次為新近系茨營組(N2c)、寒武系下統(tǒng)漁戶村組(∈1y)、震旦系上統(tǒng)燈影組(Z2dn)。該地熱井地熱水主要賦存在震旦系燈影組(Z2dn)白云巖、硅質白云巖中，地下水類型以埋藏型巖溶水為主，其次為碎屑巖裂隙水及第四系松散層孔隙水。燈影組(Z2dn)巖性為淺灰色、灰白色硅質白云巖，白云巖，巖溶裂隙發(fā)育，地下水徑流模量M=4.56-9.31L/s·km2，鉆孔單位涌水量q=1-10.4L/s·m，富水性中等-強。漁戶村組(∈1y)含水層巖性以粉砂巖、白云巖為主，為碳酸鹽巖夾碎屑巖溶水，富水性較弱，地下水徑流模量M=0.46-0.83 L/s·km2，鉆孔單位涌水量q=0.02-1.38 L/s·m，富水性較弱-中等。第三系、第四系砂礫石夾層等松散巖土富含孔隙水，巖性以粘土、粉質粘土，含少量礫石為主，富水性較弱，且被厚度很大的黏性土隔水層限制，相對較為封閉，黏性土層不僅透水性差，而且熱導率極低，是地熱田的良好蓋層。

3 地溫場特征

昆明地熱田絕大部分位于具有松散蓋層的盆地中，根據(jù)有關鉆孔的測溫曲線反映出垂向上地溫隨深度增溫具有明顯的規(guī)律，熱儲頂板以上地溫呈直線上升，地溫梯度較大，一般4～6℃/100m；進入熱儲層后熱傳遞方式以對流為主，地溫梯度驟降至小于2℃/100m。

圖1 地熱井礦區(qū)地質構造圖

據(jù)幾口開采井觀測資料，昆明地熱田熱儲層水溫近二十多年來一直都很穩(wěn)定，排除抽水初期冷卻孔壁干擾外，多年變幅均在0.5℃范圍內，表明熱儲層封閉條件較好，上部巖溶冷水在目前開采強度下尚未大量下滲補給，明顯冷卻熱儲層。

馬街低中溫塊段(Ⅱ)地溫場的主要特征如下：

在普渡河-滇池斷裂(F7)以東，新生界蓋層由北向南增厚，馬街以北厚0m～200m，以南逐漸增厚，至韓家村凹陷增至1000m?；诪槟嗯柘岛？诮M(D2h)、寒武系雙龍?zhí)督M(∈2S)、寒武系陡坡寺組(∈2d)、寒武系滄浪鋪組(∈1C)、寒武系筇竹寺組(∈1q)、寒武系魚戶村組(∈1y)以砂頁巖為主的地層。儲熱層埋深也相應由北向南加大，北部埋深200m～400m，南部韓家村一帶最深達1400m。地溫梯度1.57℃/100m，熱儲水溫40～60℃，局部達70℃。

在普渡河-滇池斷裂(F7)斷裂西北部基巖大部分裸露。石咀以南新生界蓋層由盆地邊緣向東增厚至400m。基巖地層走向近東西向，組成一系列走向近東西向的背、向斜，故儲熱層埋深變化極大，海源寺向斜軸部埋深可達1000m，昭宗背斜軸部儲熱層局部出露地表，形成復雜結構蓋層及半開敞型熱儲。隨著儲熱層埋深變化地溫變化也較大，一般向斜軸部地溫梯度小，埋深大，儲熱層溫度高達60～70℃。背斜軸部地溫梯度大，但熱儲層埋藏淺，所以水溫相對深埋藏熱儲層要低。

圖2 地熱井鉆孔柱狀剖面示意圖

4 水化學特征

據(jù)《昆明地熱田模型研究報告》，昆明地熱田二十世紀八十年代曾取樣作過氚、碳同位素年齡測定，結果表明熱儲形成年代約14000年，盆地中心地塊水化學變化微弱，封閉條件比外圍好，而盆地邊緣幾個塊段水化學特征不穩(wěn)定，缺水松散蓋層的塊段尤為突出，這一現(xiàn)象反映出靠近熱田邊界有巖溶冷水補入熱儲層。

云南昆明市海埂這一地熱井所處馬街地熱塊段PH7.9與上覆幾個冷水層差別不大，常見離子組合和組份含量亦無本質的差別，預示著其與淺部巖溶冷水層有一定的關系，為一半封閉系統(tǒng)的特征，這一特征得到了同位素分析的證實。根據(jù)《昆明地熱田模型研究報告》中同位素測試結果表明，地下水與地表水中C14與O18一般都靠近國際雨水線，說明巖溶冷水起源于大氣降水，通過斷層補給熱儲層。

表1 水化學組份特征表

續(xù)上表

項目采樣日期1989年5月2015年2月平均值達到標準總堿度(mg/l)314.69300.36∕/永久硬度(mg/l)0.000.000.00/負硬度(mg/l)236.1172.63154.37/固形物(mg/l)510∕510Ⅲ偏硅酸(mg/l)∕46.3646.36/HBO2∕0.640.64/礦化度(mg/l)∕∕∕/PO3-4(mg/l)0.010.020.015COD(mg/l)1.23∕1.23/色度∕∕∕/渾濁度∕///嗅和味無無無Ⅰ

從反映地熱水特征的主要檢測項目偏硅酸、氯化物、PH值含量可以看出，一般水溫越高，水質成分越復雜，偏硅酸、氟化物的含量也就越高，硫酸鹽含量升高，變化率為86.79%。從水質對比結果可以看出多數(shù)離子均呈上升趨勢，部分變化率小于10%，分析認為可能是淺部冷水入滲補給。

5 結論

(1)云南昆明市海埂這一地熱井井深1081.32m，日單產水量660.36m3，水溫59.8℃，屬低溫地熱資源中的溫熱水，可用于理療、洗浴、溫室、養(yǎng)殖等。

(2)該地熱井主要熱儲(含水層)為震旦系上統(tǒng)燈影組(Z2dn)灰白色硅質白云巖、白云巖，含磷白云巖，局部夾硅質巖，含豐富的巖溶裂隙水，富水性較強，該層在盆地中分布穩(wěn)定，一般埋深400m～1000m，厚370m～660m，形成一透水性、富水性均較好的層狀熱儲層。

(3)盆地邊緣山區(qū)裸露的巖溶含水層接受大氣降水的補給后，部分沿斷裂垂向下滲進入熱儲層，被半封閉于震旦系上統(tǒng)燈影組(Z2dn)含水層之中，不斷吸收沿幾條深大斷裂及變質巖基底從地殼深部向上傳輸?shù)臒崃鳎纬闪说責崴?/p>

(4)該地熱井地熱水PH值8.4～7.9；水中陰離子以重碳酸根為主，陽離子以鈉離子為主，總硬度為117.00～227.73mg/l，水化學類型為HCO3-Na型。

(5)通過對該井地熱地質條件的分析，云南昆明市海埂地區(qū)地開發(fā)地熱水資源的前景樂觀。