陇川县勐约乡地热资源特征及成因模式分析

宰西,黄建国*,马浩翔,徐世光,杨 壮

(1.昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 650093;2.云南省地质矿产勘查开发局(云南省地质矿产局) ，昆明 650200)

1 引言

地热作为集“水、热、矿”三位一体的新型洁净资源，既是清洁的能源，又是十分可贵的医疗矿水资源，具有广泛的用途。我国地热资源丰富，但分布不均。水热区分布和水热活动受地质构造控制，其中高温热液系统分布于滇、藏、台，温-低温热液系统主要分布于各沉积盆地。云南是地热大省，地热资源对省内经济发展具有重要意义。省内高温和低温地热资源均有涉及。其中，低温地热资源可用于医疗保健、住房供暖、温泉洗浴、水产养殖等方面。

在该区地热调查中多处自冒温泉，水温达38 ℃～70 ℃，属低温地热，其水质基本满足生活用水、天然矿泉水水质标准，为硫化氢、氟、硅医疗热矿水。该区地热利用率较低，野外温泉没有得到很好的保护和利用，首先需要调查当前地下冷水和地下热水的资源分布情况，更新有关地热田的动态特征数据，划定地热田的范围。

2 研究区地热地质概况

根据区域地质资料和野外实地调查，该区主要出露第四系和新近系松散岩、寒武系变质岩，局部分布有侵入岩脉，第四系主要出露于该区中部的龙江河床及两岸，寒武系地层主要出露于该区东部。

该区位于龙江水系构造剥蚀冲刷的河谷地段，北东-南西向构造体系发育，晚近期活动剧烈，不仅有褶皱构造断块抬升成山，亦有相对陷落形成河谷。河谷中堆积200～1 000 m厚的Q-N河湖相砂砾含水层组，下伏片麻岩和花岗岩，由于风化裂隙构造较为发育，构成单一的贮水构造，富水性较均一。河谷四周山区接受大气降水补给，地下水向河谷边缘汇集，构成富水块段；河谷外围地下水与埋藏于深部的岩浆岩裂隙水常具水力联系，形成承压含水层。该类富水块段处于或邻近断裂构造带或褶皱裂隙密集带上，有条件接受深部大地热流加热，形成温泉，适当部位可钻凿出自流热水孔。

2.1 地热异常概述

由于受多组规模巨大的北东向构造带的控制，自西而东有清平-广卡断裂、曼金断层、等扎断层、王子树-南京里褶皱背斜、龙陵-瑞丽断裂以及伴生的次级构造，构成横纵交错的断块型图案。从历史发展来看，澜沧江深大断裂带和怒江断裂带控制了滇西的沉积构造格局，怒江断裂带的南段龙陵-潞西断裂在缅甸曼德勒北侧与实皆断裂交汇，构成了三角断裂地带。这些深大断裂的活动，派生了一系列北东向的右行张扭断裂带。如瓦德龙断裂带等，在这些断裂带上，形成陇川等滇西微盆地群。这些构造断裂自下古生代至晚近地质时期均在不断活动，例如新生代断陷盆地的形成、地震活动频繁等就是有力的佐证。据前人资料分析，该组断裂可能与深部地层沟通，龙陵-潞西断裂或其产生的次级断裂，为深层热流的上升创造了有利的条件。

热水温度的高低与多种因素有关，如热流通道条件，储热层的封闭、保温条件，以及所受浅循环水混合参与的多少等条件的差异等，所以各处水温不同，温泉显示有高有低。勐约乡人民政府在其开发的旅游小镇处打一深约200 m的供水井Q01，其水温在25℃～28℃，揭露下伏含水层为前寒武系花岗岩岩组；在勐约乡以西2 km处，出露一自冒温泉Q02，测得水温在38 ℃～40 ℃，周边出露岩性为片麻状花岗岩；在乡镇以南西尺巴处温泉，调查一热水井Q03，测得水温在65 ℃～70 ℃。这些温泉出露点均显示出研究区具有显著地热异常。

2.2 地温场特征

研究地热田的地温场特征，主要是为了搞清地热田内的地温及地温梯度的空间变化，圈定地热异常范围区，推算热储温度，有利于对地热异常的成因、热储结构特征、控热构造及可能存在的热源做出合理分析。地温场受地表、地壳运动等因素的影响，尤其是水系和断裂构造的控制，形成了若干个孤立的小异常。在水系分布带上，地温场值明显降低，在断裂构造带上，地温场值发生明显变化，出现局部地热高温值。

地球内部所蕴藏的丰富热能在温度差的驱动下主要通过地层或断层等介质向地表流动、散失，形成了地球的热场，这个场称为地热场，或地球的温度场，简称地温场。

地球内部的热能通过岩层热传导和地热流体对流作用不断向地球表面散失，其方向总是垂直于地面，通常用大地热流来表示这种热流传递状况。在中国大陆地区地表观测到的热流值中包含着地壳放射性生热率贡献和来自深部的地幔热流两部分。大地热流值可通过以下公式进行计算：

(1)

实测大地热流一般是在钻孔中测量地温和采集相应层段的岩样，然后分别确定其地温梯度和在实验室测定采集岩样的热导率，有了这两个参数就可以利用上式计算热流值。

实测大地热流值是研究一个地区大地热流分布特征的基础。研究大地热流必须同时给出热流点的位置、深度范围、地温梯度、岩石热导率和偏差。而实际要获取一个大地热流值是比较困难的，有时只能估算大地热流值，即在缺乏系统测温数据或岩石热导率数据情况下所计算得到的热流值。云南具有高地热特征的地质发展历史，吴乾蕃等通过实测获得26口井的地热数据，结合周真恒等人云南深部热流研究，云南地热横向变化相当显著，地热场具有西高东低(西部腾冲最高)，并由西向东呈波浪式降低的趋势，热流的分布与地质构造单元有明显的一致性(图1)。

图1 云南大地热流等值线图

根据地温场特征分析及已有钻孔相关测温测井数据资料显示，在该研究区只能得到各地热泉点的平均地温梯度，缺乏对应论证区各不同深度的岩石热导率和相应的地温梯度数据，因此实测大地热流难以获得。根据相关资料及对云南省的大地热流分区的成果，以及结合收集到的地质资料，研究区属于陇川盆地边缘的低-中热流区，其大地热流值在90 mW/m2左右。

3 勐约温泉的成因分析

3.1 研究区热源

区内的花岗岩侵入体，有燕山期花岗岩体和前寒武系片麻状花岗岩体，花岗岩体以岩株、岩脉、岩墙的方式侵入基岩，花岗岩体距今的时间已在100 Ma以上，因此不可能作为该地热系统的特殊热源。

综上所述，热田热源主要来源于上地幔的岩浆，高热岩浆囊构成本区热源(图2)。虽然上寒武系花岗岩距今时间久远，不可能有残余热量，但岩浆岩中放射性元素衰变产生的热能同样是该区地热异常的原因之一。

1.泉点；2.冲洪积层；3.花岗岩；4.风化界线；5.岩浆囊图2 陇川县地热温泉热源图

3.2 研究区热储层埋藏条件分析

按物探解译，基底为前寒武系上统花岗岩岩层，该套岩层历经多次构造运动，裂隙纵横交错极为发育，渗透性强，连通性好，地热扩散条件亦好，加之厚度大、分布广，因而构成了区内良好的储热层或温水含水层。同时上覆有第三系上统粘土岩、砂砾岩和第四系松散层，厚度大，其导热性差，属相对保温盖层，因此，深部散发的热流，通过断裂带上升，传送到前寒武系上统地层里蕴藏起来，属典型的脉状型热储结构类型。同时区内热储层储热含水层的水源补给较为充沛，一是大气降水补给，二是盆地边缘的地下水补给，三是越流补给，后者主要是通过断裂带两侧含水层的越流补给。

在研究区西部2 km的温泉自冒点Q02处，出露的前寒武系上统全-强风化花岗岩地层有热水(水温38 ℃～40 ℃),南西部尺巴处温泉村附近的Q03钻孔揭露的前寒武系上统花岗地层有热水(水温65 ℃～70 ℃)，类比推测勐约乡河谷地段前寒武系上统全-强风化花岗岩地层可以打出热水。

3.3 地热成因

从地史发展、断裂活动、地壳运动分析认为研究区位于龙江水系剥蚀冲刷的河谷地形内，沿其北西向展布一条褶皱构造(王子树-南京里)(图3)，其东侧为龙陵-瑞丽大断裂。相对而言，该区西部以褶皱构造为主，东部及北部主要为断裂构造，区内断裂继承性活动频繁，新生代以来断裂活动与地壳抬升强烈，形成了一系列沿北东向断裂带发育的新生代断陷河谷盆地。论证区调查的两个地热温泉点(Q02、Q03)就位于此断陷河谷盆地内。

图3 研究区构造图

(1) 地热温泉点(Q02)成因分析

泉点Q02位于龙江水库区南西偏山脚的谷地内，地热田热储结构垂向上主要存在一个热储层和一组隔热隔水保温盖层(图4)。

图4 勐约乡地热温泉(Q02、Q03)成因揭示剖面

浅部前寒武系花岗岩岩组含水层在地表大面积出露，龙江河谷及西岸部分存在的隔热隔水性较好的新生界松散堆积物、新近系沉积岩盖层和具有导热能力的褶皱构造裂隙，为浅部前寒武系花岗岩热储层形成提供了有利条件。由于不整合面岩石松散、孔隙度大，且被构造断层切割破坏，导致地下水交替循环迅速，构成了地热泉水的主要运移通道。地表水沿断裂及松散土层下渗被储藏于岩层深部的热流加热后，地下水沿断裂带或交汇部上升溢出地表，故而形成温泉或热泉。

(2) 地热温泉点(Q03)成因分析

泉点Q03位于勐约乡尺巴处温泉村内(见图3)，地热田热储结构垂向上主要存在一个热储层和一组隔热隔水保温盖层。

浅部前寒武系花岗岩岩组含水层在地表大面积出露，周边河谷部分存在的隔热隔水性较好的新生界松散堆积物、新近系沉积岩盖层和具有导热能力的褶皱构造裂隙，为浅部前寒武系花岗岩热储层形成提供了有利条件。由于不整合面岩石松散、孔隙度大，且被构造断层切割破坏，导致地下水交替循环迅速，构成了地热泉水的主要运移通道。地表水沿断裂及松散土层下渗被储藏于岩层深部的热流加热后，地下水沿断裂带或交汇部上升溢出地表，故而形成温泉或热泉。

根据上述分析，勐约乡地热温泉成因模式可概括为：在高热流区域热背景下，盆地边缘山区裸露的基岩含水层(组)接受大气降水的补给后沿构造节理裂隙垂向下渗，然后水平运移进入各含水层(组)。地下水被半封闭或封闭于渗透性、富水性均较好的新近系岩层状含水层之中。在向勐约浪河天然排泄区运移的过程中，随着循环深度的增大不断从围岩吸取热量使得水温度升高。同时，深层热储层地下水被封存于地下，由于埋藏深，上覆有较好隔水隔热保温盖层，含水层(组)接近岩浆热源，不断吸收地壳深部岩浆囊释放的热量，加之F13等超壳断裂具有明显的导热作用，断裂沟通深部岩浆热源，使得水温升高，形成深层热储。浅层前寒武系花岗岩组热储层主要通过岩层传导加热地下水，导热断裂亦促进了热的传递，深层热储层地下热水沿主要导水导热断裂带有利部位涌至地表，部分以温泉出露，部分赋存于浅层热储中，与浅层热储四周冷水不同程度的混合，向上传输的热流被热导率极低的第四系松散层封堵，使得热储层的地下水得以加热与封存形成了勐约乡地热温泉。

4 结论

(1) 地质推断，岩性可能为花岗岩地层，但无论基底为何套地层，都存在可靠热储层，组成一个完整的热储构造，属典型的脉状埋藏型热储结构类型。

(2) 该区虽有活动频率高的深大断裂也有花岗岩等放射性酸性岩体出露，加之研究区大地热流值只为中等偏高，但研究区热储层温度不会很高。

(4) 从研究区温泉出露点、表征异常点分布特点可得出：勐约乡地热温泉分布于断裂构造带或褶皱裂隙密集带上，离开构造带附近，地热资源形成条件较差，寻找难度较大，可能性较小。