貴州省赫章縣六曲河地區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)特征及成因

田超

（成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川成都 610059）

地?zé)豳Y源作為一種清潔而寶貴的礦產(chǎn)資源，被廣泛應(yīng)用于采暖、熱供水、醫(yī)療、娛樂等方面。上世紀(jì)90年代以來，我國地?zé)豳Y源向規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，對地?zé)豳Y源的需求越來越大［1］。貴州省為助推扶貧攻堅(jiān)，提出了加快“溫泉省”建設(shè)的相關(guān)政策，以實(shí)現(xiàn)縣縣有溫泉的目標(biāo)［2］。研究區(qū)位于貴州省西北部，處于滇東高原向黔中山地丘陵過渡的傾斜地帶，海拔1533m～1503m，地形復(fù)雜，屬高寒高海拔地?zé)豳Y源相對貧乏的地區(qū)。前人在區(qū)內(nèi)開展過小比例尺的區(qū)域地質(zhì)及水文地質(zhì)調(diào)查研究，但對于地?zé)崴难芯课匆妶?bào)道。2019年通過ZK1井的實(shí)施，成功打出一口水溫52℃，水量1320m3/d的自流井，井深1182.70m，水頭高度達(dá)+86m，摘掉了研究區(qū)無地?zé)崴拿弊?，為地方?jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和助力脫貧攻堅(jiān)輸入了新的動力。因此，本文旨在通過總結(jié)ZK1井取得的勘查成果，論述研究區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)特征及其成因，為今后在貴州西部高寒高海拔地區(qū)開展進(jìn)一步地?zé)峥辈樘峁┙梃b和參考。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造上位于楊子準(zhǔn)地臺黔北臺隆遵義斷拱畢節(jié)北東向構(gòu)造變形區(qū)［3］，為四川盆地邊緣褶皺帶的一部分，由大致呈北東45°方向平行斜向展布的皺褶和壓扭性斷層組成（圖1）。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖

1.1 地層

研究區(qū)地表出露地層自新到老依次為第四系、侏羅系、三疊系、二疊系，根據(jù)2019年實(shí)施的ZK1地?zé)峋衣?，鉆遇的隱伏地層有寒武系、奧陶系、石炭系。各地層巖性詳見（表1）：

表1 研究區(qū)地層巖性簡表

1.2 構(gòu)造

研究區(qū)主要構(gòu)造有畫眉背斜、六曲向斜、文家園向斜、畫眉斷層（FH）（圖1）。其中畫眉斷裂為挽近期區(qū)域性逆斷層，是研究區(qū)內(nèi)導(dǎo)熱導(dǎo)水主斷裂，總體走向約60°，延伸長達(dá)約30km，地表傾向南東，傾角約80°，使畫眉背斜軸發(fā)生錯動，局部出現(xiàn)地層倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，并發(fā)育多組次級斷裂。斷層接觸帶附近具有擠壓現(xiàn)象，且兩側(cè)地層產(chǎn)生明顯滑動，牽引褶皺發(fā)育。通過物探對稱四極測深顯示，畫眉斷裂在深部產(chǎn)狀發(fā)生反轉(zhuǎn)，傾向北西，傾角65°，且有逐漸變緩的趨勢。根據(jù)物探資料顯示，按照畫眉斷層深部產(chǎn)狀推測，預(yù)計(jì)在2300m處打穿斷層達(dá)到目的。

根據(jù)ZK1勘探孔鉆進(jìn)溫度記錄顯示，鉆進(jìn)至1151.68m時，處于湄潭組地層粉砂巖（湄潭組底部深度1165.00m），泥漿溫度僅為25℃，自1165m～1175m時遇斷裂破碎帶，鉆進(jìn)至1182.70m時，進(jìn)入婁山關(guān)群白云巖，泥漿溫度驟升至38℃，溫度升高13℃，說明在該段有新的地?zé)崃黧w進(jìn)入鉆孔，因而認(rèn)為畫眉斷層在800m處產(chǎn)生了分支斷裂（FH-1），該分支斷裂為區(qū)內(nèi)導(dǎo)熱導(dǎo)水構(gòu)造，位于寒武系婁山關(guān)群能干性強(qiáng)的白云巖與奧陶系湄潭組能干性弱的粉砂巖平行不整合面之間，具有層間滑動特征。

1.3 水文地質(zhì)

區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給來源主要為大氣降水，地下水類型主要為碳酸鹽巖巖溶水，主要有中二疊統(tǒng)茅口組、棲霞組、中上寒武統(tǒng)婁山關(guān)群。巖性以灰?guī)r、白云巖為主，含水豐富，地下徑流模數(shù)6.5L/s.km2～7L/s.km2。其次為基巖裂隙水，以二疊系上統(tǒng)長興組、龍?zhí)督M、玄武（火山）巖組為主，巖性主要為頁巖、砂巖及玄武巖，多呈條帶狀分布，地下徑流模數(shù)0.5L/s.km2～1L/s.km2。

2 地?zé)岬刭|(zhì)特征

2.1 地?zé)岙惓Ｌ卣?/h3>

研究區(qū)內(nèi)無地?zé)崴烊宦额^點(diǎn)，ZK1井地質(zhì)構(gòu)造上位于畫眉背斜西北翼，并受畫眉斷裂控制處于該斷層的北西盤的次級斷裂（FH-1），鉆孔深度1182.70m，井口水溫52℃，自流量約1320m3/d。

2.2 熱儲特征

根據(jù)地?zé)徙@探資料揭示，研究區(qū)內(nèi)主要熱儲集單元為第五熱儲集單元、第四熱儲集單元、第二熱儲集單元，缺失第三熱儲集單元地層（見表2）。ZK1鉆孔施工到1182.70m深度時，因發(fā)生地?zé)崴畤姡宜疁?、水量均超出預(yù)期，故終止繼續(xù)施工，孔底地層巖性為婁山關(guān)群白云巖，并未完全揭穿第二熱儲集單元。

表2 ZK1鉆孔揭露熱儲單元結(jié)構(gòu)特征表

3 地?zé)崃黧w水化學(xué)特征

研究區(qū)地下熱水為溫?zé)崴?，具無色透明、輕微的硫化氫氣味。據(jù)地?zé)峥碧骄╖K1）水樣采取和水質(zhì)檢測分析：流體pH值7.48，屬弱堿性水；其中溶解性總固體含量為568.9mg/l，總硬度377.48mg/l，為硬水；水中陰離子HCO3-含量為156.85 mg/l，Cl-含量2.14 mg/l，SO42-含量258.32mg/l，F(xiàn)-含量為3.58mg/l，NO3-含量為1.55 mg/l。陽離子Ca2+含量為83.86mg/l，Mg2+含量為40.57 mg/l，K+含量為15.43 mg/l，Na+含量為5.37 mg/l；流體中含有對人體有益的主要成分為：偏硅酸（H2SiO3）35.30mg/l、鍶（Sr2+）9.654 mg/l、鋰（Li+）0.076 mg/l。水化學(xué)類型為HCO3-·SO42--Ca2+·Mg2+型。

此外，溫泉水中尚含有一定量的硒、鉬、硼、鐵、錳、鋅、六價鉻、碘、鈧、銅、鈷、鋇、鋰、氟等少量及微量元素。溫泉水中限量元素和組分及污染物含量均在現(xiàn)行飲用天然礦泉水國家標(biāo)準(zhǔn)的限量指標(biāo)范圍內(nèi)。

4 地?zé)崃黧w成因

貴州西北部地區(qū)地?zé)崾芡旖诶^承性的北東斷裂控制，研究區(qū)內(nèi)地?zé)岢梢驅(qū)偕降兀∑穑嗔褜α餍?，即隆起區(qū)受到深斷裂控制的深循環(huán)熱礦水［4］，勘探類型屬中低溫層狀與帶狀組合類型（Ⅱ-3型）。地?zé)岬男纬身毦邆錈嵩?、水源、?dǎo)熱導(dǎo)水通道、儲熱儲水空間及對熱的保護(hù)(蓋層)等條件。

4.1 熱能的來源

研究區(qū)內(nèi)及周邊無巖漿巖出露，也未見有隱伏巖體的相關(guān)報(bào)告，因此，區(qū)內(nèi)不具備巖漿熱源及放射性熱源條件，故該地區(qū)地?zé)崃黧w系統(tǒng)的形成主要受區(qū)域構(gòu)造、地層巖性等因素的控制。根據(jù)貴州省地溫梯度分布，研究區(qū)正常地溫梯度為2.0～2.5℃/100m左右，按照正常地溫梯度計(jì)算，在ZK1井鉆探深度1182.7m范圍內(nèi)不利于地?zé)豳Y源的聚集和地?zé)崴母患?，客觀上屬于地?zé)豳Y源不豐富的地區(qū)。因此熱能主要來源于畫眉斷層（FH）及其次級斷裂帶（FH-1）連通的深部熱能。在奧陶系粉砂巖及黏土巖蓋層的阻擋下，熱能得以較好的保存［5］。

4.2 導(dǎo)熱條件

畫眉斷層（FH）為挽近期斷裂，切割深、規(guī)模大，為深部地下熱水能量交換提供了條件。受畫眉斷層影響，地殼深部的熱量經(jīng)斷層熱傳導(dǎo)向上運(yùn)移，成為導(dǎo)通深部熱源的主要通道。上覆較厚的奧陶系下統(tǒng)湄潭組泥頁巖，隔水效果良好，阻止了地?zé)崃黧w繼續(xù)向上運(yùn)移，起到良好的隔水保溫作用。

4.3 儲熱儲水條件

貴州省處在板塊內(nèi)地帶，遠(yuǎn)離板塊接觸帶，地?zé)岢梢蚓哂忻黠@的板塊內(nèi)特點(diǎn)。研究區(qū)地?zé)崴饕x存于第二儲熱單元寒武系婁山關(guān)群白云巖地層中，受畫眉背斜、畫眉斷層（FH）及其次級斷裂（FH-1）的影響，在長時間溶蝕作用、構(gòu)造應(yīng)力作用下，節(jié)理、裂隙和溶蝕孔洞發(fā)育，為地?zé)崃黧w的儲存和運(yùn)移提供了良好的空間條件。

4.4 隔熱條件

奧陶系湄潭組（O1m）由淺灰色粉砂巖，夾淺灰色粘土巖、粉砂質(zhì)粘土巖夾淺灰色白云巖組成，厚度250m。其透水性與含水性較差、完整性較好，構(gòu)成第二儲集單元有利的相對隔熱保溫層。

5 地?zé)岢傻V模式

地下熱水的補(bǔ)給徑流與排泄是在區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行的，構(gòu)成了區(qū)域性的地下熱水循環(huán)系統(tǒng)。研究區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了多次構(gòu)造作用，也就造成了不同期次的構(gòu)造及其空間組合形式上的差別，同時也產(chǎn)生了前期構(gòu)造對后期構(gòu)造的控制和干擾，后期構(gòu)造對先期構(gòu)造的繼承、改造與疊加作用。其中畫眉斷裂及其褶皺系統(tǒng)成為了研究區(qū)構(gòu)造運(yùn)動的代表產(chǎn)物［6］。

區(qū)內(nèi)早期受到北西-南東向應(yīng)力作用，形成了六曲河向斜、畫眉背斜及文家園向斜等復(fù)合褶皺系統(tǒng)。致使能干性強(qiáng)的碳酸鹽巖發(fā)生脆性變形，第二儲集單元婁山關(guān)組白云巖受此影響產(chǎn)生破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，形成地下熱水運(yùn)移和富集的良好場所；挽近期的區(qū)域性斷裂構(gòu)造—畫眉斷層破壞了畫眉背斜的完整性，規(guī)模大、切割深，地殼深部的地?zé)崴貕毫Ρ∪醯臄嗔褞г谙蛏线\(yùn)移，受上部奧陶系湄潭組（O1m）厚層的粉砂巖及粘土巖隔水層的阻擋，在寒武系婁山關(guān)群（∈2-3ls）破碎的白云巖中形成具有承壓性質(zhì)的地?zé)崴?/p>

地?zé)崃黧w的補(bǔ)給來源主要是寒武系婁山關(guān)群（∈2-3ls）在區(qū)域上接受大氣降雨后的遠(yuǎn)程補(bǔ)給及上覆含水層的側(cè)向補(bǔ)給；其次是大氣降水滲入地下后，沿?cái)嗔褞Ъ傲严断蛏畈肯聺B，在下滲過程中，與來自地下深部的熱流發(fā)生熱交換而增溫，并與圍巖之間發(fā)生一系列的物質(zhì)交換，礦物元素含量升高，成為有開發(fā)利用價值的地?zé)崴?，溫度升高的地?zé)崃黧w密度降低，與持續(xù)下滲的、密度較大的冷水發(fā)生對流循環(huán)，在儲熱含水層中儲集起來（圖2）。

圖2 六曲河地區(qū)地?zé)崮Ｊ?/p>

6 結(jié)論

（1）研究區(qū)內(nèi)地?zé)岢梢驅(qū)偕降兀∑穑嗔褜α餍?，即隆起區(qū)受到深斷裂控制的深循環(huán)熱礦水，勘探類型屬中低溫層狀與帶狀組合類型（Ⅱ-3型）。

（2）六曲河地?zé)崾軘嗔芽刂?，畫眉斷?FH)是地下熱水的主要控制構(gòu)造，起著導(dǎo)熱、導(dǎo)水和儲熱、儲水的作用。奧陶系湄潭組(O1m)粉砂巖及粘土巖具有相對的阻水和隔熱保溫作用是區(qū)內(nèi)的熱儲蓋層；初步分析認(rèn)為熱能來源主要是地殼深部的熱能。

（3）研究區(qū)地下熱水為溫?zé)崴?，具無色透明、輕微的硫化氫氣味。PH值7.48，弱堿性。熱水中含有等多種微量元素，其中氟含量3.58mg/L、偏硅酸含量35.30mg/L，達(dá)到醫(yī)療價值濃度標(biāo)準(zhǔn)和命名礦水濃度標(biāo)準(zhǔn)，具有多項(xiàng)優(yōu)良醫(yī)療熱礦水質(zhì)量品位，為復(fù)合型醫(yī)療熱礦水。