万源龙潭河地区地热水资源成藏研究

孙光旭，尹诗琪，陈 婷

(成都理工大学能源学院，四川 成都 610059)

地热资源是指在某一未来时间内能被经济而合理地取出来的地球表面以下的地下热能［2］。是继煤、石油之后有广阔发展前景的地质能源［3］。地热资源的开发利用是当前低碳经济的一个重要方面。四川省得天独厚，地热资源丰富。研究区万源市龙潭河地区，位于交通便利，经济发达的旅游开发区，具有较好的地热资源勘探前景。因此，龙潭河地区的地热资源的研究和开发利用具有重要的意义。

1 区域地质背景

1.1 区域构造

研究区区域构造归属于大巴山弧形冲断构造带南大巴山帚状构造带。南大巴山帚状构造由一系列弧形挤压面组成，向北西方向撒开，逐渐向南东方向收敛。随着弧形的收敛，构造线也由北西向转南东东—近东西向。整个弧形构造外缘向南西略为凸出，南界大致在研究区以南固军、渡口、红花一线;红花以东明显的向渔沙冲断束靠拢。该弧形内缘即北界限于高观寺—钟宝冲断，向东至巫溪以东，受淮阳反射弧干挠，并与淮阳反射弧西翼以低角度斜接到重接。

帚状构造由一系列弧形冲断和线形褶曲组成。整个弧形构造是其外旋层受顺时针方向旋扭作用形成的。在应力持续作用下，在压裂面的基础上，形成了巨大的弧形压扭性冲断层及北东东向走向断层和剪切面。本次地热勘查主要涉及南大巴山帚状构造带北西撒开段外弧的主要构造(图1)，由北向南为八台山—大宁厂向斜(①)，渔沙—九盘石冲断复背斜(②)，满月冲断向斜(③)，石塘坝—添子城复背斜(④)，井溪坝向斜(⑤)。

1.2 区域地层

基岩主要出露二叠系下统顶部至三叠系上统。区内出露总厚度二千多米。其中以三叠系下统大冶组和嘉陵江组分布最广。但区域资料显示，工区地腹除缺失泥盆、石炭系外震旦系至二叠系分布齐全。研究区的古生界除了在深切河谷的背斜核部出露少量下二叠统上部岩层外，主要出露上二叠统。其余古生界岩层深埋地腹。第四系更新统主要分布在阶地上，与下伏地层呈不整合接触。

2 含地热水地层岩石组合特征

地热水热储构造的三个基本要素是储水层、盖层和垫层。

2.1 储水层

一般情况下，灰岩因质均性脆，可溶裂隙发育，且可不断溶蚀扩大，因而是优质储水层。本区二叠系以灰岩为主，是很好的也是主要的含水层。

白云质灰岩部分可溶，但次于灰岩，在相同条件下含水富水性均弱于灰岩。而白云岩可溶性更次，有时可作为隔水层。本区寒武系以白云质灰岩和白云岩为主，夹数层灰岩，整体含水一般。奥陶系在川东一带地热井中产水，但在工区地腹较薄，且多为白云岩、泥灰岩，故含水性也一般。泥灰岩的含水性与白云质灰岩类似，但由于岩层较薄，一般情况下可成为隔水较差的隔层。因此，在一般情况下，工区三叠系的泥灰岩含水一般。

2.2 隔水层

二叠系尤其是下二叠统夹较厚的硅质岩层为非可溶性岩层，是较好的隔水层。泥岩、页岩是主要的隔水层，砂岩一般情况下也是隔水的，因此，二叠系王坡段、志留系、奥陶系大部分、寒武系下统都是优质的隔水层。此外，三叠系下统的嘉陵江组夹较多厚层石膏层，塑性大，柔软致密是很好的隔水层。

图1 龙潭河构造纲要图和遥感解译图

2.3 地热水含水组合

根据对工区岩层含水、隔水性能的分析，将含水层与其上的、下的隔水层划为一个含水组合。为此，将工区地层划分为三个地热水含水组合:下三叠统—上二叠统组合(上组合);下二叠统—志留系组合(中组合);志留系寒武系组合(下组合)。

其中下二叠统茅口组 －志留系组合:以上二叠统王坡段(P2w1)页岩和下二叠统茅口组顶部硅质岩层为主要盖层，以巨厚的志留系砂页岩为下部隔水层(垫层)，主含水层为下二叠统茅口组(P1m)和栖霞组(P1q)的厚层石灰岩。该层石灰岩也是川东乃至全川地下水主要储水层和重要产水层。此外，志留系顶部由于在地质历史中曾长期暴露地表，遭受风化剥蚀，风化带裂隙普遍发育，因其分布广泛，其上覆盖层二叠系石灰岩层二者结合可能有更好的导水、储水作用，是值得重视的地下水径流层和储水层。因此划分为Ⅰ类含水组合，作为主要勘探目标。

3 热储构造及勘探区

3.1 热储构造特征

(1)由于褶皱轴部构造应力集巾，裂隙发育，并可形成虚脱空间，有利于地下水赋存。而一般向斜轴部又比背斜轴部富水。如鸡唱暗河流量达200l/s。因该区向斜上部一般多分布下三叠统至二叠系厚层一块状灰岩，质纯性脆，有利于岩溶发育，构造形态又有利于汇水(图2)。

(2)张、扭性断裂本身即可为良好的地下水通道。而扭压性断裂两侧也必然具有疏张裂隙带，扭压断裂两侧也是富水地带。工区大战溪、小战溪常年水流不断，与顺二溪沟发育的断层和裂隙带有关，水中之化学成分也表明可能混有较深来源的水。红岩泉更是产于二断层交汇处。

(3)由于非可溶岩层限制了岩溶水的渗流方向，使其顺可溶岩与非可溶岩界面运动，加强了界面附近的溶蚀作用。本区龙潭河地区发育的二叠系灰岩，大气降水易于渗入补给地下水。其下部志留系砂页岩可以作为较好的隔水层，形成良好的热储构造。

3.2 有利勘探区

红岩有利勘探区(图2)地理位置:红岩至凤凰咀。划分依据如下:

图2 龙潭河地区构造横剖面图

(1)该区以凤凰咀向斜为主要储水构造。凤凰咀复向斜为两向夹一背的大型复式向斜。向斜本身就是有利的储水构造。向斜中有一次级背斜，增强了向斜轴部构造的复杂性和裂隙带的发育，更有利于地下水的储集。

(2)地表出露下三叠统 T1j，地腹主要热水储集层为下二叠统—志留系组合，为工区Ⅰ类优质含水组合，为该区地下水的运移储集奠定了良好的基础。

(3)下二叠统—志留系含水组合和凤凰咀向斜的配置，与著名的“俞家梁高悬向斜富水廊道”类似而有因其核部的小战溪背斜和很可能隐伏于地腹的满月冲断层而优于“俞家梁高悬向斜富水廊道”的富水条件。

(4)该区纵向、横向断层裂隙带发育，尤其纵向断层裂隙带，有可能是满月冲断层的继承和延续。更增加了轴部区域的储集空间。有利于大量地下水沿轴向径流和富集。

(5)凤凰咀复向斜两侧是高陡背斜—渔沙—九盘石冲断复背斜和石塘坝—添子城复背斜，两背斜二叠系大面积出露，在工区下二叠统均被龙潭河深切暴露.沿两背斜轴向向南东，下二叠统更是大面积出露，甚至志留系也出露地表，有利于接受大量的大气降水。

(6)南部下二叠统露高度在海拔2 000 m左右，和工区下二叠统出露高度相比高出近千米，和凤凰咀复向斜地腹的下二叠统底部的相对高差达近4 000 m，有利于地下水在自身重力驱动下向南西，即向本勘查区运移，聚集。

(7)遥感解译发现勘查区和邻区渔沙—九盘石冲断复背斜和石塘坝—添子城复背斜横断层和垂直背斜两翼的暂行裂隙带发育，而且还有后期的南北向断褶带(大岩洞断褶带)斜切两背斜和满月冲断向斜(图1)。上述构造展布十分有利于背斜出露的碳酸盐层接受的大气降水向中间的向斜轴部聚集。

(8)推测该地区最下部储水层埋深1 760 m左右，热储温度约45℃左右。热储层埋深和温度适中，勘探费用经济。

4 结语

(1)万源市龙潭河地区含地热水组合是以下二叠统—志留系地热水组合为主。以下二叠统茅口组和栖霞组的厚层石灰岩为热储层，下伏巨厚的志留系砂页岩为垫层，上二叠统王坡段页岩和下二叠统茅口组顶部硅质岩层为主要盖层。

(2)地热水资源主要分布在红岩地区，资源量丰富，具有较好的勘探前景。

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