贵州省贞丰县核桃树断裂地热资源赋存特征浅析

姚哈达，解 超，赵振远

（贵州有色地质工程勘察公司，贵州 贵阳 550000）

核桃树断裂位于贵州省黔西南州贞丰县北西部，是一条自北西向南东展布的挽近期活动断层，在靠近贞丰县城处，切割贞丰背斜轴部，沿核桃树断裂与贞丰背斜轴部的组合处发现两处地热异常显示，分别为贞丰地热井（ZK1）、苏麻田采矿巷道地热水（ZK1-1），两处人工揭露地热异常点均揭

露了第五储集单元中的二叠系中统栖霞—茅口组（P2q+m）热储层，目前水温均为26℃左右，水化学类型按舒卡列夫分类为SO42-、HCO3-—Ca2+。两处人工揭露的地热异常充分显示了核桃树断裂与贞丰背斜的组合对地热水资源的控制作用[1]。笔者以贵州省贞丰背斜南东段地热水资源调查评价报告为基础，对贞丰县核桃树断裂地热特征进行初步分析。

1 地热地质条件

1.1 地质构造特征

核桃树断层属挽近期活动断裂，长28km，断距近1000m，呈305°方向延伸，为多期活动的压扭性断层，倾向南西，倾角50°～60°，断层破碎带最宽处约30m，断层角砾岩由灰岩、白云岩组成，方解石脉发育，胶结紧密。断层影响带在观音洞一带达数百米，北东盘北北东向和北东向断裂及大型节理发育。断层位于贞丰背斜的“肩部”，切割上二叠统龙潭组、长兴组，下三叠统夜郎组，由西往东断距逐渐变短，常被南北及东西向断层切割。

贞丰背斜轴长40km，轴向315°轴迹仅在中段12km范围可见，其为一不对称的箱状背斜，核部地层为二叠系上统龙潭组，轴面倾向北东，横剖面上为一膝状挠曲，枢纽以30°～50°倾角向南东倾没。其中北西向的核桃树纵断层规模较大，该断层发育在背斜的“肩部”，由于断层对背斜的改造作用，地层出露仅有三叠系下统夜郎组、永宁镇组和安顺组，岩层产状较缓，倾角多在5°～15°间。

1.2 地热埋藏条件

贞丰背斜轴部，主要的储热构造为贞丰背斜，导热导水构造为核桃树断层，地表出露有二叠系上统至三叠系地层，第五储集单元热储层为二叠系中统栖霞—茅口组（P2q+m），热储层厚度有600多米，从临近区域岩芯地质钻探发现，岩石中裂隙较发育，溶蚀强烈发育，岩石的渗透性较好，地热流体在其中的传导性良好，埋藏深度800m～1600m，是该区域经济的地热水资源开采深度，盖层为三叠系下统及二叠系上统的一套碎屑岩及泥岩，最小厚度为500多米，保温隔热效果非常好[2]。第四储集单元热储层石炭系上统马平组（C3mp）～石炭系下统摆佐组（C1b）埋藏深度1700m～3000m。从安龙戈塘的兴仁参数井钻探资料石炭系的这一套碳酸盐岩石的溶蚀仍较发育，热储层的厚度较大，赋存其间的地热流体传导性较好，该热储层的保温层为二叠系中统梁山组，为一套碎屑岩及泥岩构成，最小厚度为40m左右，保温隔热层的效果较好。

1.3 地温变化特征

据贵州省地热增温率等值线图，本区地热梯度为全省较高的地区之一，其值达到2.5℃/100m～3.5℃/100m。地温场平面变化规律总体表现为：从北西往南东方向，地热增温率呈增高趋势，其中安龙—贞丰—紫云一线上地热增温率为3.0℃/100m。

据收集的资料来看，调查区西北侧水银洞金矿的钻孔揭露资料显示：恒温层在50m～150m，地层为上二叠统长兴组、龙潭组，以下地温梯度为3.0～3.5℃/100m，揭露地层主要为中二叠统茅口组、栖霞组，此地层未打穿。

1.4 地热传导机制浅析

热源、构造通道、热储层和盖层四方面是形成地热水所需的四个条件。区内热源主要来自现代活动性断裂带的热对流。调查区发育的核桃树断层及其次级断裂沟通深部热源，且多组断裂与贞丰背斜形成的多组大型构造节理相互交织、串联沟通，为地热水资源的形成提供了运输通道，为热源向上传递提供了必要条件。另一方面，调查区几大碳酸盐岩沉积期间均以碎屑岩和泥岩相间，上下叠置，组成多元的储集结构，各期碳酸盐岩热储层之间沉积的碎屑岩，起到了阻水及保温作用[3]。

概括的讲，地下热水的补、径、排构成了区域性的地下热水循环系统，大气降水在区域上沿断裂带、大型节理和碳酸盐岩的溶蚀裂隙通道向地下深部运移，断裂带向下渗透通过地热增温，从围岩获得热量，成为地热流体，储存于渗透性较好的热储层中，并在储集通过热岩石孔隙或裂隙进行热传导，使储热层在本水文地质单元中变成一个地热田。由于地面的大气降水在不断的沿断裂入渗，为达到一个水力平衡，被增温地热流体因体积膨胀（密度变小）而产生浮力向上运动，同时上部的低温流体因密度大在重力作用下向下运动，由此构成地下热水的循环[4]。见贞丰温泉热储构造概念模型。（图1）

图1 贞丰温泉热储构造概念模型图

图2 Ⅰ线、Ⅱ线、Ⅲ线CSAMT二维反演三维截面图

2 地球物理特征

贞丰背斜的核部与核桃树断层破碎带两侧，走向上以背斜轴部倾伏端为界，南北两侧以温泉点或物探测量异常为界，布设了三条可控源音频大地电磁测深（CSAMT）物探剖面，该区地球物理特征如下：

区内第五储集单元中储热含水层为二叠系中统栖霞组（P2q）和茅口组（P2m）、第四储集单元中储热含水层为石炭系马平组（C3mp）、黄龙组（C2hn）、摆佐组（C1b），岩性主要为灰岩、白云岩及白云质灰岩。其电阻率在n×103～104Ω·m，整体表现为高阻特征。调查区内热储结构中的储热含水层均为碳酸盐岩，主要岩性为灰岩、白云岩，正常情况下整体表现为高阻特征。但是，当储热含水层岩体中由于构造造成岩石破碎、节理裂隙发育，并富集地下水时，呈局部低阻异常特征。

区内第五储集单元中保温盖层为三叠系下统夜郎组至二叠系上统龙潭组（T1y-P3l）、第四储集单元中保温盖层为二叠系中统梁山组（P2l），岩性主要为页岩、泥岩、砂岩、炭质泥岩等碎屑岩。其电阻率在n×101～102Ω·m，整体表现为低阻特征，是区内垂向地质结构中的低阻标志层。

区内发育的具有一定规模的断裂破碎带，其电阻率在n×101～103Ω·m，整体上沿断裂破碎带表现为中低阻特征。完整基岩导电性比较差，电阻率比较高，当基岩比较破碎时，在裂隙、破碎带中因含有地下水，呈现出强的导电性，相对于视电阻率较高的围岩而言，在电性上表现为相对低电阻率[5]。

由图2对比可明显看出核桃树断裂带（FH）为东西向区域性线状构造，断层破碎带位于贞丰背斜的轴部附近，切割上二叠统龙潭组、长兴组，下三叠统夜郎组或下三叠统夜郎组或坡段组，横贯整个普查区，由西往东断距逐渐变短，常被南北及北东西向断层切割。该断层总体倾向南，倾角70°，下延深度2500m。断裂带三叠系、二叠系寒武系含水地层分布广泛，厚度大。断裂带上电阻率较低，是地下水富集的有利部位，同时地温异常明显，是较好的导热构造。

参考文献

［1］ 段启杉，宋小庆，孟凡涛，曹振东.贵州东部变质岩区地热水赋存规律研究［J］.地下水，2015,37（4）：37-39.

［2］ 张成忠.贵州省黔东南州北西部地热水资源及成矿条件［J］.中国锰业，2016,34（5）：44-47.

［3］ 田小林.石阡断裂地热水赋存特征及开发利用［J］.四川地质学报，2016,36（4）：623-626.

［4］ 张杨，尚小刚，李胜涛等.青海玉树结古地区玉树断裂带的地热地质意义［J］.水文地质工程地质，2012,（6）：131-138.

［5］ 白福，马根喜.兰州地热资源赋存特征浅析［J］.水文地质工程地质，2005,（6）：3-5.