贵州省石阡县地热资源分布现状及成因分析

陈 进，陈登齐

(1.中国地质大学(武汉)，湖北武汉430074;2.贵州地质工程勘察院，贵州贵阳550008)

石阡县位于贵州省东北部，铜仁地区中部，地处湘西丘陵向云贵高原过渡的梯级大斜坡地带。境内有丰富的水资源和地热资源，大小河流117条，水能理论蕴藏量10.9 Kw，可开发量4万Kw［1］。地热资源分布较广，出露密度居全省之冠，温泉出露点达18 处，地热水总流量 58.45 ～62.4 L/s，平均水温34.7℃。石阡因温泉出露点多，分布广而有“泉都”之称。

1 基本地质概况

1.1 地形地貌

石阡县位处贵州高原第二梯级面，地处武陵山脉西南缘，地势总体东南高，西北低，东南部一般海拔800～1 000 m，县境内最高处为佛顶山，主峰海拔1 869.3m，西北部一般海拔600～900m，西北角高滩乌江河谷底海拔388.3 m，是县境内最低点。境内地貌类型主要有:溶丘洼地、溶蚀谷地(槽谷)、峰丛沟谷、峰丛峡谷、侵蚀低中山沟谷、侵蚀—堆积地貌［2］。

1.2 地层与构造

1.2.1 地层

石阡县境内出露地层由老到新从元古宇至第四系，除缺失泥盆系、石炭系、侏罗系、白垩系、第三系外，均有出露。出露的碳酸盐岩层位主要有:震旦系灯影组(Zbdn)、寒武系清虚洞组(∈1q)、娄山关群(∈2－3ls)、奥陶系桐梓组(O1t)、红花园组(O1h)、二叠系栖霞组(P2q)、茅口组(P2m)、三叠系夜郎组(T1y)、茅草铺组(T1m)，岩性为灰岩、白云岩。其中清虚洞组(∈1q)至红花园组(O1h)灰岩、白云岩为地热含水层。湄潭组(O1m)与大湾组(O1d)为相变关系，石阡—思南一线以西称湄潭组，以东称为大湾组，都是以页岩、砂岩为主的碎屑岩。湄潭组或大湾组至志留系韩家店群(S2－3hn)是一套页岩、砂岩为主的碎屑岩，是石阡县境内热矿水的覆盖层。

1.2.2 构造

石阡县构造单元属扬子准地台黔北台隆遵义断拱凤冈北北东向构造变形区与贵阳复杂构造变形区。两区之间以红石—石家场(石固)—石阡断裂为界。红石断裂之北西为凤冈北北东向构造变形区，分布一系北北东向褶皱及断层，褶皱由西往东有永和—龙溪背斜、本庄—河坝向斜、狮柳背斜、龙塘向斜、石阡背斜、坪地向斜、熊家槽背斜［3］，向斜褶皱形态宽缓，轴部出露三叠系地层;背斜紧密狭窄，轴部出露寒武系地层，沿背斜轴部发育走向压性或纵张断层;红石断裂之南东为贵阳复杂构造变形区东段，展布褶皱主要有佛顶山背斜、老岭背斜为穹状背斜、核部出露元古宇板溪群地层(图1)。

图1 石阡县构造形迹图

石阡县境内北北东向褶皱及断层，被晚期发育的北东向断层错动，呈“S”型弯曲，具反时针扭动特点。熊家槽—伍德背斜原为一完整褶皱，后期被北东向红石断层错动所致。

2 地热资源热储类型及分布现状

2.1 热储类型

根据区内热矿水赋存特点，热储类型划分带状热储和似层状热储两种类型:

(1)带状热储

热矿泉出露于断裂内，呈带状或脉状展布，受主干断裂影响，岩石破碎，张裂隙、扭裂隙及分枝状断层发育，形成含水性及富水性较强的区域，河流切割作用后，常见有热矿泉出露。如:凯峡河施场温泉群。

(2)似层状热储

受狭窄背斜构造的控制，轴部热储岩系裸露，翼部被隔水岩系圈闭，形成向背斜轴部热对流通道，石阡断裂发生在背斜轴部，使热流向背斜轴部传导和储集提供了有利的空间条件。如:石阡背斜南端中坝地热井。

区内热储类型以沿断裂分布的“带状热储”为主，受背斜控制的“似层状热储”为辅，彼此存在成生关系，地质构造条件比较复杂类型。

2.2 地热资源分布现状

石阡县地热资源的分布主要受通过县境中部的北东向红石断裂带控制，该断裂带在区域上属于“松桃～碧痕营断裂”，为区域性导热断裂，使得县境内温泉主要分布在断裂带的北盘，并在县城、凯峡河两地形成两个集中的地热异常区，成为最为开发利用前景的两个区域，而其余地带仅零星出露。

石阡县境内共有温泉18处，13处温泉出露地层为桐梓组红花园组(O1t－h)，占75%;4处为大湾组(O1d)，1处为夜郎组(T1y)(表1)。

表1 石阡县温泉统计表

3 地热资源成因分析

石阡县温泉形成的类型是受深断裂控制的深循环型温泉，地下热水主要赋存于第二储集单元中，地层岩性为寒武系清虚洞组(∈1q)清虚洞组(∈1q)、高台组(∈2g)、娄山关群(∈2－3ls)、桐梓组(O1t)、红花园组(O1h)，岩性主要是灰岩、生物碎屑灰岩、白云质灰岩、白云岩，热储盖层地层岩性为湄潭组(O1m)或大湾组(O1d)、十字铺组(O2s)、宝塔组(O2b)、涧草沟组(O3j)、五峰组(O3w)、龙马溪组(S1l)、石牛栏组(S2s)、韩家店群(S2－3hn)，以页岩、砂岩为主的碎屑岩夹少量灰岩、泥灰岩;地下热水的补给主要为大气降雨入渗补给，赋存于第二储集单元中［4］，沿断裂导热通道，以温泉的形式自流排泄和地热井开发利用两种方式排泄。

3.1 储热蓄水层

石阡县境内碳酸盐岩沉积期沉积的地层有四个:①寒武系清虚洞组(∈1q)至奥陶系红花园组(O1h)灰岩、白云岩;②二叠系中统栖霞组(P2q)至茅口组(P2m)灰岩;③三叠系下统夜郎组(T1y)至中统狮子山组(T2sh)灰岩。从出露的温泉和已施工的热水井钻孔资料来看，区内第一储热蓄水层，包括清虚洞组(∈1q)、高台组(∈2g)、娄山关群(∈2－3ls)、桐梓组(O1t)、红花园组(O1h)，岩性主要是灰岩、生物碎屑灰岩、白云质灰岩、白云岩，在地下水、地热水的作用下，易溶蚀成孔洞，热矿水储存、运移于灰岩、白云岩溶孔、溶隙以及断层裂隙中，该储热蓄水层累计厚度达1 200～1 500 m。

3.2 隔热阻水层

区域内热矿水盖层包括湄潭组(O1m)或大湾组(O1d)、十字铺组(O2s)、宝塔组(O2b)、涧草沟组(O3j)、五峰组(O3w)、龙马溪组(S1l)、石牛栏组(S2s)、韩家店群(S2－3hn)，以页岩、砂岩为主的碎屑岩夹少量灰岩、泥灰岩，累计厚度1 100～1 200 m，这套碎屑岩厚度大，透水性差，是热矿水良好的盖层。

上元古宙梵净山群(Pt2fj)、板溪群(Pt3bx)、震旦系(Z)至寒武系下统牛蹄塘组(∈1n)、明心寺组(∈1m)、金顶山组(∈1j)，为变质岩、页岩、砂岩，组成储热蓄水层下伏重要的隔水岩系。

3.3 热储构造

3.3.1 红石压扭性断裂

走向北东，斜贯全区，是测区规模最大的压扭性断裂，为区域性导热断裂。在红石至花桥倾向南东，倾角45～700，在花桥西南倾向北西，倾角800左右。北东端上盘上升，西南盘上盘下降。总观北西盘往南西扭动，南盘往北东扭动。断距200～1 500 m。断裂两侧岩层挤压拖动挠曲、破碎带、角砾岩、硅化发育。在中坝可见波状起伏的压扭性断裂面，破碎带宽2 m多，影响带200～300 m，断裂面两侧150、1 600、900、600四组裂隙发育。红石压扭性断裂形成于雪峰期，此后长期活动，燕山期活动最强，干扰和切断了一系列褶皱和断裂，沿断裂带温泉出露，说明该断裂近期仍有活动。

3.3.2 石阡压扭性断裂

走向北北东，纵贯全区，与石阡背斜形影相伴，呈“S”型弯曲［5］。在石阡以北，多倾向北西西，倾角45～750。石阡以南，倾向南东东，倾角700左右。断裂破碎带宽20～150m，常见角砾岩、挠曲和派生小断裂。沿断裂带及影响带出露多处温泉，说明该断裂近期仍有活动。

图2 贵州省石阡县温泉分布地质图

3.3.3 本庄断裂

为北东向左旋(反时针扭动)压扭性走滑断裂束(带)，属塘头走滑大断裂西南段一部分，断裂束(带)宽1～4 km，主断层断面多倾向南东，有的地段倾向北西，断层角砾或破碎带宽10～20 m不等。北北东向的许家坝—本庄向斜被该断裂错动，显“S”型弯曲。本庄断裂在石阡县境内长约22 km，斜穿本庄向斜，经永和踩处将永和—龙溪背斜错断，形成踩处储热构造，在余庆河右岸河床边桐梓组红花园组(O1t－h)灰岩裂隙中出露一温泉，水温35.5℃，流量2.5 L/S。该温泉处于峰丛峡谷中，易被河水淹没。

3.3.4 石阡背斜

呈北北东向，狭窄条状展布，核部常被与其走向一致的石阡压扭性断裂破坏，呈“S”型弯曲。背斜两翼不对称，西翼较缓，倾角25～450，核部地层高台组、娄山关群白云岩，两翼为奥陶系及志留系地层。核部及两翼北北东、北西西两组纵横张裂隙发育。在石阡县城北溪沟背斜轴部出露5处温泉(见图2)。

5 结语

(1)石阡县境内地热资源的分布主要受北东向红石断裂、走向北北东石阡压扭性断裂的控制，断裂构造决定了地热流体的导热通道，地层岩性的空间分布决定了地热流体的储存、储热条件。

(2)区内热储类型以沿断裂分布的“带状热储”为主，受背斜控制的“似层状热储”为辅，彼此存在成生关系，地质构造条件比较复杂类型。

(3)区内热储层为第二热储层，包括清虚洞组(∈1q)、高台组(∈2g)、娄山关群(∈2－3ls)、桐梓组(O1t)、红花园组(O1h)，岩性主要是灰岩、生物碎屑灰岩、白云质灰岩、白云岩。盖层包括湄潭组(O1m)或大湾组(O1d)、十字铺组(O2s)、宝塔组(O2b)、涧草沟组(O3j)、五峰组(O3w)、龙马溪组(S1l)、石牛栏组(S2s)、韩家店群(S2－3hn)，以页岩、砂岩为主的碎屑岩夹少量灰岩、泥灰岩，碎屑岩，厚度大，透水性差，是热矿水良好的盖层。

［1］韩至钧，金占省等.贵州省水文地质志［M］.北京:地震出版社，1996.

［2］华兴，王万金，陈进等.贵州重点地区岩溶流域地下水勘查与开发示范报告—乌江思南以上干流、松桃河、锦江河岩溶流域［R］.贵阳:贵州省地质调查院，2012.

［3］曹维琼，罗再麟，罗兴武等.石阡县志［M］.贵阳:贵州人民出版社，1992.

［4］邵林，李军.浅谈贵州省地下热水资源类型及特征［J］.地质灾害与环境保护，2011，22(2):92 －98.

［5］吴桂武，徐芬，龚杰等.贵州铜仁地区西部热矿水成因及开发条件分析——以石阡、思南两县为例［J］.地下水，2008，30(5):45－47.