貴州紫云縣狗場(chǎng)地區(qū)地?zé)豳Y源特征及成礦模式

張小強(qiáng)，孫平明，楊先付

(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局七總隊(duì)，貴州 貴陽(yáng) 550005)

0 前 言

研究區(qū)位于云貴高原向廣西丘陵過(guò)渡的斜坡地帶，屬于貴州省地?zé)釛l件較差區(qū)域之一。貴州省地下熱水的研究開(kāi)始于20世紀(jì)90年代，而研究工作主要集中于貴陽(yáng)市周邊，紫云縣地?zé)豳Y源勘查工作程度極低，研究極為匱缺。2017年貴州省政府為助推扶貧攻堅(jiān)，加快“溫泉省”建設(shè)，實(shí)現(xiàn)縣縣有溫泉的目標(biāo)。在地?zé)釛l件比較差、勘查風(fēng)險(xiǎn)較高地區(qū)開(kāi)展了十口地?zé)峋辈楣ぷ?，其中紫云縣狗場(chǎng)地?zé)峥辈闉槠渲兄?。由貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局七總隊(duì)承擔(dān)，通過(guò)開(kāi)展地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查、地球物理測(cè)量、地?zé)徙@探、測(cè)井等工作，在區(qū)內(nèi)成功實(shí)施了一口探采結(jié)合地?zé)峋瑢?shí)現(xiàn)了區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源找礦突破。

筆者通過(guò)對(duì)紫云縣狗場(chǎng)地?zé)峋叵聼崴纬蓷l件、賦存規(guī)律及水化學(xué)特征等進(jìn)行分析總結(jié)，以期對(duì)紫云地區(qū)地?zé)崴Y源勘查和地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子陸塊(Ⅱ級(jí))-江南復(fù)合造山帶(Ⅲ級(jí))-黔南坳陷區(qū)(Ⅳ級(jí))-都勻南北向隔槽式褶皺變形區(qū)(Ⅴ級(jí))之西南部。構(gòu)造形跡主要有近SN向、NE向、近EW向斷層和近SN向褶皺(見(jiàn)圖1)。最主要的構(gòu)造為貓營(yíng)斷層(F1)、小橋斷層(F4)和牛場(chǎng)坡背斜，貓營(yíng)斷層(F1)是區(qū)內(nèi)主要的導(dǎo)熱構(gòu)造和導(dǎo)水通道,牛場(chǎng)背斜褶皺具有較好的聚熱作用。區(qū)內(nèi)廣泛分布二疊系、三疊系和石炭系地層，二疊系主要出露中統(tǒng)猴子關(guān)組(P2h)、上統(tǒng)吳家坪組(P3w)，三疊系下統(tǒng)羅樓組(T1l)、中統(tǒng)新苑組(T2x)、邊陽(yáng)組(T2b)。區(qū)內(nèi)碳酸巖鹽巖溶、節(jié)理裂隙較發(fā)育，是主要的含水層，碎屑巖為區(qū)內(nèi)主要隔水層，也是主要熱儲(chǔ)蓋層。

圖1為紫云縣狗場(chǎng)地區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)略圖。

圖1 紫云縣狗場(chǎng)地區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)略圖

2 地?zé)岬刭|(zhì)特征

2.1 典型斷層特征

貓營(yíng)斷層(F1)：發(fā)育于貓寨背斜核部，長(zhǎng)約20 km，走向近南北，地表傾向東，傾角75°，深部?jī)A向折向西，上盤(pán)為石炭系至泥盆系地層，下盤(pán)為三疊系至二疊系地層，斷距達(dá)800～1 000 m，為壓扭性逆斷層。斷層兩側(cè)地層中牽引小褶曲及次級(jí)斷層發(fā)育。嚴(yán)重破壞了貓寨背斜的褶皺形態(tài)以及對(duì)石板關(guān)向斜北西翼也形成了極大的改造和破壞。地球物理測(cè)量結(jié)果顯示(見(jiàn)圖2)，在氡濃度曲線(xiàn)圖上，距斷層約50 m東側(cè)有異常暈RnG1此處表現(xiàn)為背景場(chǎng)；米地溫曲線(xiàn)圖上表現(xiàn)Ty1高溫異常，說(shuō)明該斷裂有導(dǎo)熱作用。

圖2 紫云縣狗場(chǎng)地區(qū)L02線(xiàn)物探綜合剖面圖

小橋斷層(F3)：長(zhǎng)約7 km，北端與貓營(yíng)斷層(F1)復(fù)合，走向335°～350°，略向北東呈弧形凸起，傾向北東東，地表傾角75°，深部?jī)A角50°，斷距約200～300 m，為壓性逆斷層。地?zé)徙@孔(ZK2)在1 155～1 375 m處揭露到該斷層，破碎帶寬約220 m，受其控制，造成威寧組(CP1w)地層重復(fù)。地球物理測(cè)量結(jié)果顯示(見(jiàn)圖2)，在CSAMT測(cè)量2D反演電阻率等值線(xiàn)表現(xiàn)為明顯的帶狀低阻，淺部寬度約120 m，下部有變寬之勢(shì)，最大達(dá)300 m以上，且兩側(cè)的電阻率面貌特征完全不同，斷裂上盤(pán)以高阻為主，反演電阻率一般大于1 000 Ω·m，下盤(pán)以淺部以小于1 000 Ω·m的低阻為特征。在氡濃度曲線(xiàn)圖上該斷裂上方氡濃度呈相對(duì)高值，說(shuō)明深部放射性衰變子體沿?cái)嗔哑扑閹Оl(fā)生了運(yùn)移現(xiàn)象；米地溫曲線(xiàn)圖上表現(xiàn)為偏高溫異常，說(shuō)明斷層存在一定的導(dǎo)熱性。同時(shí)該斷裂破碎帶較大，具有較好的含水性。

2.2 地?zé)岙惓ｏ@示分布特征

據(jù)調(diào)查，研究區(qū)無(wú)天然地?zé)崴雎叮瑑H有人工揭露點(diǎn)1處，即紫云縣狗場(chǎng)地?zé)峋?，該地?zé)峋刭|(zhì)構(gòu)造空間上位于牛場(chǎng)坡背斜西北翼、小橋斷裂北東盤(pán)，并受其控制及影響。井深2 802.30 m，靜止水位為49.8 m，涌水量3.69 L/s，井口水溫48 ℃，地?zé)崴饕獌?chǔ)集于威寧組(CP1w)、睦化組(C1m)、五指山組(D3C1wz)白云巖、灰?guī)r和小橋斷層破碎帶內(nèi)，具中低溫層狀和帶狀構(gòu)造特點(diǎn)。區(qū)域內(nèi)熱流值在40～50 mW/m2，據(jù)測(cè)井資料，區(qū)內(nèi)平均地?zé)嵩鰷芈?.52 ℃/100 m，屬中低地溫梯度背景區(qū)。結(jié)合區(qū)內(nèi)地球物理測(cè)量結(jié)果，米地溫曲線(xiàn)圖上表現(xiàn)Ty1高溫異常等。

2.3 地?zé)崴纬蓷l件

貴州省地?zé)豳Y源主要以淺層地?zé)崮芎退疅嵝偷責(zé)?地下熱水)資源為主[1]。其地?zé)崴Y源的形成一般需具備“儲(chǔ)、蓋、通、源”四個(gè)條件，即儲(chǔ)熱儲(chǔ)水層、蓋層(隔熱隔水層)、導(dǎo)熱導(dǎo)水通道、熱源水源。

2.3.1 儲(chǔ)熱儲(chǔ)水層及蓋層

根據(jù)紫云縣狗場(chǎng)地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查成果、地層結(jié)構(gòu)和巖性組合關(guān)系，并結(jié)合地?zé)峋衣肚闆r及區(qū)域資料綜合分析[2-4]。區(qū)內(nèi)主要見(jiàn)三個(gè)熱儲(chǔ)集單元(見(jiàn)表1)，熱儲(chǔ)層以碳酸鹽巖和斷裂破碎帶為主，是區(qū)內(nèi)地?zé)崴畠?chǔ)存、運(yùn)移良好空間，區(qū)內(nèi)蓋層以泥灰?guī)r、含硅質(zhì)灰?guī)r、炭質(zhì)頁(yè)為主。其中第五熱儲(chǔ)集單元熱儲(chǔ)層在區(qū)內(nèi)大面積裸露或埋藏較淺，不具備開(kāi)發(fā)利用條件；第四熱儲(chǔ)集單元熱儲(chǔ)層在區(qū)內(nèi)封閉條件較好，據(jù)鉆探揭露，該熱儲(chǔ)層受小橋斷層影響，威寧組(CP1w)底層重復(fù)，其埋藏深度在830～2 010 m，其保溫層為平川組(P1p)泥灰?guī)r、炭質(zhì)頁(yè)巖，保溫條件較好，是區(qū)內(nèi)開(kāi)發(fā)利用最有利熱儲(chǔ)單元，根據(jù)地球物理測(cè)井資料顯示，該熱儲(chǔ)層熱儲(chǔ)溫度為45.33 ℃～50.48 ℃；第三熱儲(chǔ)集單元在區(qū)內(nèi)全封閉，且埋藏較深，埋深在2 270～2 725 m，是區(qū)內(nèi)具有較好開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的熱儲(chǔ)單元。

表1 紫云狗場(chǎng)地區(qū)熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)特征表

2.3.2 導(dǎo)熱倒水通道

區(qū)內(nèi)貓營(yíng)斷層具有規(guī)模大、延伸遠(yuǎn)、切割深等特點(diǎn)，是區(qū)域內(nèi)較好導(dǎo)熱通道，同時(shí)也為區(qū)域內(nèi)地?zé)崴馁x存提供了有利空間，也是區(qū)內(nèi)地?zé)崴\(yùn)移的有利通道，區(qū)內(nèi)小橋斷層(F3)與之聯(lián)通，具有較好的熱源溝通作用，據(jù)紫云縣狗場(chǎng)地?zé)峋衣叮驍鄬?F3)破碎帶位于鉆探1 155～1 375 m，地球物理測(cè)井資料顯示，該段井溫45.33 ℃～50.48 ℃，聲波時(shí)差和井徑增大明顯，電阻率相對(duì)圍巖明顯降低，具有明顯的含水特征。

2.3.3 熱源、水源分析

區(qū)內(nèi)水化學(xué)組分中Na+和Cl-含量都較低，水質(zhì)類(lèi)型為HC03--Ca2+·Mg2+型水，與火山作用或第四紀(jì)巖漿侵入活動(dòng)的所形成地?zé)崃黧w的差異很大，說(shuō)明區(qū)內(nèi)地下水的熱源與巖漿侵入活動(dòng)和火山作用無(wú)關(guān)。區(qū)內(nèi)地?zé)崴疅嵩礊樯系芈龓r石中分布集中的放射元素衰變時(shí)釋放的巨大熱能[5]，因此，區(qū)內(nèi)熱源主要來(lái)自地幔熱傳導(dǎo)。研究區(qū)貓營(yíng)斷層是區(qū)內(nèi)熱源主要傳導(dǎo)通道，并通過(guò)淺表小橋斷層等次級(jí)斷層向地表進(jìn)行熱傳導(dǎo)。同時(shí)大氣降水在重力作用下，以斷裂破碎帶、背斜核部密集裂隙帶和碳酸鹽巖節(jié)理裂隙為通道入滲補(bǔ)給儲(chǔ)水層。

3 地?zé)崃黧w水化學(xué)特征

紫云縣狗場(chǎng)地?zé)峋?ZK2)井口水溫48℃，屬低溫地?zé)豳Y源。從表2可以看出，其地?zé)崃黧wpH值7.70，屬偏弱堿性水；溶解性總固體274.5 mg/L，屬淡水；總硬度158.15 mg/L，為較硬水；陽(yáng)離子以Ca2+、Mg2+為主，陰離子以HCO3-為主，其水化學(xué)類(lèi)型為HCO3--Ca2+、Mg2+型。紫云縣狗場(chǎng)地?zé)峋責(zé)崴蠪-、Sr、有益組分較豐富，具有較好的理療價(jià)值，其中偏硅酸(H2SiO2)含量高于礦水濃度標(biāo)準(zhǔn)。

表2 紫云縣狗場(chǎng)地?zé)峋責(zé)崃黧w水化學(xué)分析結(jié)果 mg·L-1

4 地?zé)崴Y源成礦模式

如圖3所示，研究區(qū)地?zé)嵯到y(tǒng)為隆起(褶皺)斷裂對(duì)流型地地?zé)嵯到y(tǒng)。區(qū)內(nèi)地?zé)崴a(bǔ)給水源主要為大氣降水，補(bǔ)給方式主要有沿地表直接滲入和沿?cái)嗔?、?jié)理裂隙下滲向深部運(yùn)移兩種。補(bǔ)給區(qū)主要位于牛場(chǎng)背斜地區(qū)地表五指山組(D3C1wz)、睦化組(C1m)和威寧組(CP1w)碳酸鹽巖出露區(qū)域，在平川組(P1p)、打屋壩組(C1dw)泥灰?guī)r、炭質(zhì)頁(yè)巖等蓋層的隔水、保溫條件下，大氣降水在重力作用下沿?cái)嗔哑扑閹Ш吞妓猁}巖節(jié)理裂隙入滲補(bǔ)給熱儲(chǔ)集層。在較大的地下熱流背景之下，地下水沿深大斷裂和各熱儲(chǔ)層，在側(cè)向徑流和深部對(duì)流循環(huán)過(guò)程中加熱，通過(guò)與熱儲(chǔ)層、圍巖進(jìn)行礦物質(zhì)溶解和離子交換形成地?zé)崃黧w，構(gòu)成地?zé)崴钛h(huán)系統(tǒng)，并儲(chǔ)集于相對(duì)封閉的熱儲(chǔ)集層內(nèi)，通過(guò)人工揭露形成有利開(kāi)發(fā)價(jià)值的地?zé)峋?，如狗?chǎng)地?zé)峋?ZK2)。

1-熱儲(chǔ)層；2-保溫蓋層；3-鉆孔位置(上：編號(hào)，下：孔深)；4-斷層；5-地質(zhì)界線(xiàn)及地層代號(hào)；6-地下水流向；7-地?zé)崃黧w運(yùn)動(dòng)方向；8-基底熱流

5 結(jié) 論

1)紫云縣狗場(chǎng)地區(qū)地?zé)豳Y源主要富集于小橋斷層(F3)破碎帶、第四熱儲(chǔ)集單元熱儲(chǔ)層組合部位和第三熱儲(chǔ)集單元熱儲(chǔ)層，兼具中低溫層狀地?zé)崴蛶顦?gòu)造地?zé)崴攸c(diǎn)，地?zé)岢傻V模式為隆起(褶皺)斷裂對(duì)流型地?zé)崴Y源。

2)研究區(qū)具有開(kāi)發(fā)利用價(jià)值地?zé)崴饕獌?chǔ)集于第三和第四熱儲(chǔ)層，其補(bǔ)給水源以大氣降水為主，補(bǔ)給方式主要有沿地表直接滲入和沿?cái)嗔选⒐?jié)理裂隙下滲向深部運(yùn)移兩種。

3)研究區(qū)地?zé)峋臻g分布上與背斜和斷裂關(guān)系密切，其背斜具有較好的聚熱作用，SN向貓營(yíng)斷層是區(qū)內(nèi)主要的導(dǎo)熱、導(dǎo)水通道，NNW向小橋斷層是良好的地?zé)崴x存地帶，更是較好的導(dǎo)水通道。熱源主要來(lái)自地幔熱傳導(dǎo)。

4)區(qū)內(nèi)地下水沿深大斷裂和各熱儲(chǔ)層，在側(cè)向徑流和深部對(duì)流循環(huán)過(guò)程中加熱，通過(guò)與圍巖進(jìn)行礦物質(zhì)交換形成地?zé)崃黧w，并構(gòu)成地?zé)崴瞽h(huán)系統(tǒng)。

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