贵德盆地地质—地球物理特征对地热资源的控制分析

甘 斌，李百祥，张 乾，侯利朋，张志强

(1. 青海省环境地质勘查局 青海省环境地质重点实验室 青海九〇六工程勘察设计院，青海 西宁 810007； 2. 甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730020)

贵德盆地地质—地球物理特征对地热资源的控制分析

甘 斌1，李百祥2，张 乾1，侯利朋1，张志强1

(1. 青海省环境地质勘查局 青海省环境地质重点实验室 青海九〇六工程勘察设计院，青海 西宁 810007； 2. 甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730020)

在充分收集区域地质和地球物理资料的基础上，分析贵德盆地主边界断裂性质、地震系统活动断层调查资料、石油系统在盆地地球物理调查圈定的盆地基底形态和盆地内电磁剖面资料，确定盆地受右行走滑断裂控制；同时依据盆地内地层沉积规律和长宽比接近3，呈菱形盆地形态，由此认为贵德盆地是一个受右行右阶走滑断裂控制在阶区形成的新生代断陷盆地，具备形成拉分盆地的基本构造条件，根据贵德盆山构造格局确定了断裂对流型带状热储分布和传导面状热储特征及埋藏条件。

地质—地球物理特征；右行右阶走滑断裂；盆山构造格局；地热资源的控制

0 前 言

贵德盆地是青藏高原东北缘一个新生代断陷盆地，随着盆缘温泉密集温度高、烃源岩发育、地震活动震级强烈等特征[1]，引起地学界高度重视和关注，多系统、多方法在该区进行了勘查，集累了丰富的资料，致使对区内地质构造和盆地性状有新的认识，认为贵德盆地是一个受右行右阶走滑断裂控制在阶区形成的新生代拉分盆地。进而探讨构造对盆地传导型地热资源和山地对流型地热资源分布规律的控制。

贵德盆地位于青海省东北部、拉脊山南侧，黄河上游松巴峡以西和龙羊峡以东，北以青海南山和拉脊山为界、南依巴吉山，西靠瓦里贡山，东至扎马杂日山[2]，四周被断裂或隆起带所围限，也是一个新生代断陷盆地。

盆地内新生界广泛分布、厚度大，基底主要是三叠系及印支—燕山期花岗岩组成。盆地四周分布有元古界、三叠系和零星侏罗系、白垩系以及印支—燕山期花岗岩岩体。盆地内主要盖层为新近系和古近系以及局部白垩系，次为第四系。

1 盆缘主边界断裂性质的确定

贵德盆地大地构造单元属于秦祁昆断褶系东昆仑、西秦岭造山带接合部位。贵德盆地构造形迹主要为一系列NNW向主边界断裂围限的拉分盆地。其次为NWW向断裂多发生在隆起带的边缘，为高角度压扭性断裂。另外在盆地中段发育有NEE向张扭性断裂。

1.1 NNW向主边界断裂

据活断层调查[3-4]，控制盆地东、西边缘的走滑断裂右行右阶(图1)，总体走向NNW向展布，致使山地上升，而盆地相对沉降。

图1 贵德地质构造

主要断裂分述如下。

1) 罗汉堂—热光断裂

位于贵德盆地西缘，断裂呈NW10(°)～30(°)方向延伸，断裂时断时续，呈雁行排列，地貌上形成陡坎，断面走向呈舒缓波状平直光滑，罗汉堂西可见三叠系砂板岩逆冲于新近系上新统红色泥岩之上，扎仓寺南侧一带印支期花岗岩逆冲于新近系中、上新统泥岩之上。该断裂带南北向长76 km，构成贵德盆地与西侧瓦里贡山构造隆起带分界。

瓦里贡山构造岩浆带沿当家寺—过马营一线分布，主要由一组NNW向活动断裂与其岩浆岩带组成，这组断裂由西向东分别是大山水沟断裂、东龙沟断裂、曲乃亥断裂和罗汉堂—热光断裂等，其出露地表长度不等，断层深度小于15 km，走向NW15(°)～30(°)，倾向北西，倾角75(°)～80(°)，据热发光样测定，表明这组北北西向断层在大约10万年以来趋向稳定，该地区历史地震活动较弱，显示出走滑断裂能量不易积累的特征。中酸性侵入岩发育为印支—燕山期，沿瓦里贡山构造岩浆带呈NNW向展布贯穿南北。

2) 东侧以阿什贡—岗察寺—多禾茂断裂

该断裂构成盆地与东侧扎马杂日山构造岩浆带分界，自阿什贡北起向南NNW向延伸，断于元古界、三叠系和新近系之间，以及花岗岩体中。

在南东侧沿扎马杂日山构造岩浆带，出露三叠系和印支—燕山期花岗岩，花岗闪长岩，南段还有白垩纪基性火山熔岩呈带状分布。

1.2 NWW-EW向断裂

基于走滑断裂的前端形成挤压构造[5]，位于盆地北缘是近东西向延伸的野牛山、拉脊山南缘,在山体隆起与盆地间以挤压逆冲断层分界。另在盆地南缘三叠系及其岩体与中新生界边界仍为隐伏逆冲断裂为界。顺黄河近东西向隐伏断裂，据勘探工程证实，属张性断裂。

上述两条NNW向右行走滑断裂在贵德盆地东西两侧形成右阶组合，阶区宽度25～30 km，长度70～80 km，长宽比接近3，呈似菱形，具备了形成新生代拉分盆地的基本构造条件[6-8]。

2 地球物理推断盆地形态和基底深度

2.1 重力特征圈定盆地形态和性质

贵德盆地在石油重力资料(图2)划分为两坳夹一隆，即贵德坳陷(盆地)塘格木坳陷(共和盆地)中间被黄河隆起(瓦里贡山隆起)分隔。贵德盆地据重力反演基底深度大于3 000 m，总体呈NNW向，重力低中心位于贵德西南部，与武汉地大[9]重力推断结果基本一致，此重力低中心也是推断的基底花岗岩中心。

图2 共和—贵德盆地重力推断基底构造

另据贵德西南部扎仓寺温泉下游300 m处施工的勘探孔(RK852)，主要揭露新近系砂岩、泥岩及砂砾岩，当降深为5.15 m 时，涌水量仅为0.068 L/s，水温57.0℃，虽有较高温度，其水量之小也说明以传导作用为主，深部有热源存在。

以贵德盆地与共和盆地对比来看，贵德盆地受主边断裂控制呈NNW向，新生代以来，尤其渐新世以后[10-11]，与青藏高原NNE向应力场呈锐角相交，受剪切分力作用以走滑活动为主，断裂构造线平面呈直线，剖面呈陡倾，尤其在东西两侧两条右行右阶走滑主边界断裂重叠阶区形成拉分盆地。近期在盆地边缘新近系底部发现火山碎屑岩，是盆地形成初期伴随伸展和火山活动的纪录[12]，也是盆地性质佐证。

共和盆地走向为NWW向，与青藏高原NNE向构造应力场方向接近正交，与贵德盆地同期，在挤压应力作用下盆地南北两侧地块以对冲式向盆地中推覆,致使盆地基底下坳，广泛沉积新生代地层,南北两侧主边界断裂以挤压逆冲为主，在盆地内和边缘易形成发震构造，1990年共和7级地震及其余震就分布在盆地南缘和盆内NWW向逆断层上[13]。

2.2 电磁测深推断盆地基底构造和深度

由贵德坳陷烃源岩评价[14]所做连续电磁剖面(CEMP)资料综合分析，贵德盆地基底埋深在500～4 500 m之间，在新街和茶(查)达西分别形成两个沉积中心，深度分别为2 500，4 500 m，在贺尔加南侧城区附近深度为3 500 m左右，这个深度与城区CSAMT和MT推断基底深度以及钻孔(R2孔深1 703 m、R3孔深2 701 m)见基底深度1 490，1 400 m相差较大，见图3。

图3 贵德坳陷CEMP解释结果

由图3a、b、c剖面及解释结果可看出，物探CEMP电阻率梯度层解释的K-白垩系电性层及盆地基底深度。在贵德盆地地热勘查MT地质解释断面中[9]，将电阻率梯度层解释为K、J，经与钻孔对比，推断的此电性梯度层已进入基底花岗岩(图4 G1、G2)。由此认为存在物探解释的多解性,实际不存在K、J的广泛分布，仅在盆地西南端新街一带局部有所出露，并且CEMP剖面推断白垩系由南向北逆冲到新近系之上以断层接触[12]。无独有偶，这种多解的现象在共和盆地依然存在，90年代中期石油地震勘探据波速分层推断切吉凹陷深部有K、J，经5 026 m深的共参1井验证，分层界面是存在的，对应层位据苞粉测试时代定变为古近系。

图4 贵德盆地地质解释断面

3 贵德地热地质条件分析

贵德盆山地构造格局也控制了地热资源分布，在周边山地为断裂对流型带状热储，盆地为传导型面状热储[12-14]。

3.1 断裂对流型带状热储分布

在贵德盆地东、西两侧形成NNW向两条近南北向构造岩浆隆起带，也是两条活动断裂带和温泉分布带。其中分布于西侧的瓦里贡山岩浆构造隆起带，有曲乃亥(86～96.6℃)、扎仓寺(93.5℃)及新街(64℃)等温泉。东侧扎马杂日山岩浆构造隆起带有兰采(67～82.5℃)、曲库乎(48.5℃)和西卜沙(44℃)等温泉分布。

上述NNW向两条右行右阶走滑断裂带，是该盆地北段热水—日月山活动断裂带向南延伸[2]，北段在热水、甘子河、日月山与拉鸡山交接部位，依然存在由四条不连续次级断裂呈右行右阶羽列形成的拉分区，控制着热水(40℃)、甘子河(51℃)、药水泉(19℃)等温泉群分布[15]。

由上可看出，分布在瓦里贡山岩浆构造隆起带的温泉温度最高，均出露在印支—燕山花岗闪长岩中，东侧3个温泉中温度较高的兰采温泉仍在斑状花岗岩中、其它两处温度较低的温泉在三叠系中，揭示了花岗岩生热的热源机制特征。另可看出，上述温泉分布在NNW向走滑断裂次级断裂阶区的近EW向拉张部位，尤其控制曲乃亥、扎仓寺两个温泉最明显。而NNW向右行走滑断裂属压扭性，具有控热不导热的作用。

3.2 盆地传导型面状热储特征及埋藏条件

贵德盆地为新生代拉分盆地，沉积着巨厚的新生界古近系和新近系的泥岩、粉砂质泥岩、砂岩、砂砾岩地层及第四系松散堆积物，厚度最大约2 500 m。

浅部新近系低温热储：在贵德三河地区钻孔控制深度200～400 m，最深达603 m。承压自流水含水层顶板一般埋深50～70 m。含水层岩性为新近系上新统中砂、中粗砂、砂砾石薄层及透镜体，下部为中新统砂岩、砂砾岩薄层及透镜体。钻孔测温，水温25.5～33.5℃，水量330～1 221.35 m3/d，井底温度43.0～54.10℃。利用SiO2温标计算热储温度为49.3～54.1℃，矿化度小于0.646 g/L，属重碳酸氯化物硫化物—钠型水。总之，浅部低温热储埋藏浅、宜开发、水量中等、水温较低、水质好的低温热储，具有一定的开发利用价值[16-18]。

中部古近系热储特征：2000年温泉滨馆R1地热井，终孔深度1 000.2 m，在600 m以上进行了封井止水，井口自流量为50 m3/d，测得孔底井温71℃，井口水温为50℃，由于水量小没有成井。2010年在河滨公园施工的R2号地热井，终孔深度1 709.56 m，1 490.55 m进入花岗岩，埋深在608.50～1 594.70 m的热储段，岩性为古近系(E)棕红色泥岩、砂质泥夹中砂和粉细砂，下部为花岗岩，井底温度为97.3℃，经试水在热储段有热无水。2012年在梨花别墅施工的R3号地热井，终孔深度2 700.35 m，1 400.0 m进入花岗岩，井底温度为107℃，经试水古近系热储部位有热无水。

花岗岩断裂热储和干热岩特征：2013年10月在扎仓寺高温地带干热岩勘查探井施工2 700多米温度为140℃，至2014年底，钻孔孔底3 001 m深度的温度为151℃。由此认为，0～2 800 m为热水—蒸汽型地热资源；在花岗岩深部2 800～3 050 m有热无水具备干热岩特征为干热岩型地热资源。根据郎旭娟等[19]，钻孔测试计算平均热流值为79.5 mW/m2，高于全球大陆地区平均热流值[(65±1.6)mW/m2][20]和中国大陆地区平均热流值[(65±15.5)mW/m2][21-22]。

由上可见，贵德县城一带基底花岗岩深度为1 400～1 490 m，据三河地区和扎仓寺浅孔测温资料，显示地温场高，地温梯度大(7℃/100 m)的特征，与共和盆地恰卜恰地区有类似之处，而在贵德扎仓寺和共和盆地井深2 700 m温度均可达140℃，而贵德盆地相同深度只有107℃，究其原因，可认为与花岗岩类型不同放射性元素含量有别外，还与盆地性质结构有关[23]。

4 结 语

1) 贵德盆地东西两侧NNW向走滑断裂右行右阶，阶区宽度25～30 km，长度70～80 km，长宽比接近3，呈菱形，具备了形成拉分盆地的基本构造条件，由三叠系和印支—燕山期花岗岩构成盆地基底，新生界盖层厚500～2 500 m。由区域应力场分析和地温场差异可认为贵德与共和是两种性质和结构不同的盆地。

2) 贵德盆地东西两侧NWW向两条近南北向构造岩浆隆起带，也是两条活动断裂带控制的温泉分布带，而NNW向右行走滑断裂属压扭性，具有控热不导热的作用。分布在印支—燕山期花岗岩、花岗闪长岩中的温泉温度高于其他岩性，显示了花岗岩生热的热源机制特征。

3) 贵德盆地浅部是热储埋藏浅、水温较低、水质好的低温热储，具有一定的开发利用价值，中部古近系热储部位有热无水，隆起带为花岗岩断裂热储和深部为干热岩。

4) 贵德西南部重力低，推断隐伏花岗岩，吸取共和重力低见高温热岩体经验，应予以验证。

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An Analysis of Guide Basin Geological and Geophysical Characteristics in Geothermal Resource Control

GAN Bin1, LI Baixiang2, ZHANG Qian1, HOU Lipeng1, ZHANG Zhiqiang1

(1.QinghaiBureauofGeologicalExplorationforEnvironmental,QinghaiProvincialKeyLaboratoryofEnvironmentandGeology,Qinghai906engineeringsurveyanddesigninstitue,Xining,Qinghai810007,China; 2.InstituteofGeologyandMineralExploration,GansuBureauofGeologyandMineralResources,Lanzhou,Gansu730020,China)

Based on comprehensive collection of regional geological and geophysical data, this paper analyzes the main boundary fracture properties of Guide basin, including the active fault survey data of the seismological system, the basin basement pattern and the electromagnetic profile data of the petroleum system in basin geophysical survey. It is determined that the basin is controlled by the dextral strike slip fault. At the same time, we get close to the stratigraphic sedimentary regularity and the length-width ratio close to 3 of the diamond basin. It is concluded that Guide basin is a Cenozoic rift basin formed by the dextral right stepping strike slip faults control, as has the basic structural conditions of forming pull apart basin. According to Guide basin-range tectonic pattern, we can confirm the distribution of fracture-convection type banded in thermal resource, including the characteristics of conductive planar thermal resource and the buried condition.

Geological and geophysical characteristics; Dextral right stepping strike slip faults; Basin-range tectonic pattern; Geothermal resource control

2017-03-12

甘斌(1982-)，男，甘肃平凉人，工程师，研究方向：地球物理勘查，手机：13897650620，E-mail：358587831@qq.com.

P618.13

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.03.020