毕节市金沙县安底热矿水赋存特征及成因分析

周亚男

毕节市金沙县安底热矿水赋存特征及成因分析

周亚男

（贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队，贵州 遵义 563000）

毕节市金沙县安底镇位于安底穹隆轴部，在收集区域地质、水文地质、地球物理勘探及地热井资料基础上，通过综合研究，分析了金沙县安底地区地热资源的形成背景、热储构造、赋存特征及热矿水成因。区内热储构造为安底穹隆，导热构造为龙井坝断层，属典型的“褶皱隆起断裂对流型”地热系统，大气降水沿北西、南东侧安底穹隆背斜翼部碳酸盐岩分布区断裂、构造裂隙，由北西、南东向背斜轴部进行深循环，地下水向深部下渗赋存于震旦系灯影组白云岩中，不断与地壳地温梯度场热的交换，形成热矿水。

金沙安底；热矿水；热储构造；成因模式

金沙县安底镇位于毕节市东部，乌蒙山与大娄山交汇处。1976年、1977年贵州省地矿局分别进行了1∶20万遵义市幅区域地质、区域水文地质调查。1986年贵州省地矿局第二工程勘察院对金沙安底热矿水进行了地热地质调查及地球化学勘查。2015年贵州省地矿局114地质大队开展了毕节中东部地热地质勘查工作。2016年贵州省地矿局114地质大队完成了ZK1号地热井施工及成井报告的编制。现有1口地热井（ZK1），孔深1448.37m，井口温度56.8～59℃，静止水位26.48m，降深6.09m时，涌水量3 767.90 m3/d。

1 地质与水文地质条件

1.1 地层

区内出露:寒武系第三至芙蓉统娄山关组（∈3-4O1l）灰色中厚至厚层状白云岩；二叠系阳新统栖霞-茅口组（P2q-m）灰岩；三叠系下统夜郎组（T1y）灰岩、泥岩，中下统嘉陵江组（T1-2j）灰岩夹白云岩，中统关岭组（T2g）白云岩、灰岩、泥岩；侏罗系（J）砂岩、泥岩。

1.2 地质构造

主要构造为安底穹窿背斜，长轴方向北东30°，长28km，短轴长15km左右。核部安底镇高石坎一带出露寒武系第二统清虚洞组，倾角10°～15°，翼部由二叠系阳新统至三叠系下统构成，倾角15°～25°左右。

安底断层（F2）沿安底穹隆次级构造罗家大山背斜东翼发育，研究区长7km，中部安底镇一带被第四系掩盖，断层走向北北东向，倾向北西，局部具倒转现象，倾角70°～80°，属中-高角度压扭性逆断裂。切割了娄山关组至栖霞-茅口组，断距50～250m，断层破碎带由断层夹块和断层角砾岩组成，断层附近岩石破碎、节理发育。

1.背、向斜；2.地层代号；3.压性断裂；4.压扭性断裂；5.平移断层；6.性质不明断层；7.研究区；8.地热井；9.县、乡镇驻地

龙井坝断层（F11）走向近南北向，倾向西，倾角79°，长1.5km，断层切割石冷水组，断距80～100m，为正断层。ZK1号地热井在1 370.4～1 387.2m处揭露该断层（图1）。

1.3 水文地质条件

偏岩河为乌江水系一级支流。地下水类型以白云岩溶孔-溶隙水为主，主要含水岩组：寒武系第三至芙蓉统娄山关组、石冷水组及第二统清虚洞组、奥陶系下统、二叠系、三叠系碳酸盐岩;相对隔水岩组：寒武系纽芬兰统、二叠系阳新统梁山组、三叠系下统夜郎组等碎屑岩。地下水流向由南西向北东运移。安底穹隆背斜轴部北东向断裂构造、节理、裂隙发育，增加了含水层间水力联系，为岩溶裂隙水运移提供了良好通道。

表1 金沙安底地区热矿水热储单元特征表

2 地热地质条件

2.1 热储构造

区内主要储热构造为安底穹隆，核部出露寒武系第二统清虚洞组灰岩；研究区位于安底穹隆次级褶皱罗家大山背斜轴部，出露寒武系第三统石冷水组白云岩，大面积露于地表，无热储盖层，热储条件较差。穹隆构造下伏寒武系第二统金顶山组牛蹄塘组砂岩、页岩含水性、透水性较差，导热性能也较差，形成良好热储盖层。更深部热储含水层震旦系灯影组白云岩厚度大，岩溶裂隙发育，导热性能好（蒲文斌等，2015）；安底穹隆发育北东向、北北东向的断层及北西向次级断层，为穹隆构造热矿水形成及运移提供了良好通道；使安底穹隆具有良好热储盖层、含水层及径流通道的热储构造系统（表1）。

2.2 热储结构单元

据ZK1号孔揭露上覆寒武系纽芬兰统碎屑岩，到震旦系上统灯影组（Pt33b∈1dy），地下热水开始涌出地表，热储含水层为震旦系灯影组（Pt33b∈1dy）浅灰色白云岩、葡萄状白云岩，厚度220～490m，埋深1 220～1 690m。地球物理勘探显示为高阻，电阻率n×103～104Ω·m，岩石成分为CaO、MgO为主，经与ZK1号地热井水质分析成果对比，岩石成分与地热水水化学类型（重碳酸钠钙型）有一致性。钻探中，该段泥浆漏失量3～5m3/h。地球物理测井，该段补偿声波值40～50μs/ft，深、浅侧向值8 000～20 000Ω·m。地球物理勘探、水质分析、钻探泥浆漏失及地球物理测井等显示，灯影组热储层保存完好，埋藏深度适中，为区内最佳热矿水勘查层位。

热储盖层（∈1-2n～∈2j）埋深403.8～1 228.1m，厚824.3m，岩性为砂岩、石英砂岩、页岩等。地球物理勘探显示为低阻，电阻率n×101～102Ω·m。地球物理测井，自然伽马值30～90API，补偿声波值50～65μs/ft。钻探中，泥浆未出现明显漏失。钻穿盖层泥浆温度明显升高，显示盖层特征明显。

表2 ZK1地热井含水段测井成果表

2.3 导热构造(深循环途径)

导热构造(深循环途径)为龙井坝正断层（F11），走向近南北向，倾向西，倾角79°，长1.5km，断距80～100m，断层南段交于安底断层（F2），地热钻探在孔深1 370.4～1 387.2m处揭露龙井坝断层（F11）破碎带宽16.8m。泥浆全漏失，平均每小时漏失50～60m3。地球物理测井资料显示（表2）孔隙度6%～12%，自然伽马值3～13API，补偿声波值48.9～63.1μs/ft，深侧向值163～8 563Ω·m，浅侧向值125～7 536Ω·m，孔底温度64.8℃。声波时差较围岩增大，深、浅测深相对围岩明显降低，含水饱和度75%～95%，含水特征明显，为ZK1号地热井主要出水段。

综上，区内热储构造为安底穹隆，热储单元为第一热储单元灯影组白云岩含水层，埋深1 200～1 690m左右，热储盖层寒武系牛蹄塘至金顶山组砂岩页岩，厚824.2m，埋深400～1 200m，导热构造(深循环途径)为北东向、北北东断层及北西向次级断层，热储构造具有良好的储热、储水的条件（周亚男等，2020）。

3 热矿水水化学特征

ZK1号地热井热矿水水质分析（表3）。水温56.8℃，最高59.0℃；为无色、有H2s气味、透明；pH值7.81，属弱碱性水；总硬度128.49 mg/L，属软水；矿化度455.68 mg/L，属低矿化度水。主要阴阳离子为Na+、Ca2 +、HCO3-，Mg2+、SO42-，水化学类型为重碳酸钠钙型（李强等，2017）。

ZK1号地热井热矿水中所含锶、锂、锌、硒、氟、铁等元素是人体所必需的矿物元素，具有良好的理疗作用，利用前景好。

表3 ZK1号地热井热矿水水化学成分表

4 热储温度及热储深度

4.1 热储温度估算

通过绘制区内热矿水Na-K-Mg三角图（图2），区内热矿水为不成熟水，热储温度采用二氧化硅温标法进行估算，据热矿水水质分析结果绘制二氧化硅溶解度曲线（图3）可知，热矿水水样在无蒸汽损失石英和玉髓溶解曲线之间，靠近玉髓溶解曲线，考虑到可能有浅层地下水混合导致二氧化硅溶解度降低，选用无蒸汽损失石英的溶解度温标公式来估算热储温度：

式（1）中：Tc为热储温度（℃），CSiO2热矿水SiO2含量（mg/L）。估算出区内热储温度80.52℃。

图3 热矿水SiO2溶解度-温度关系图

4.2 热储深度估算

区内热矿水热储深度按照下式估算：

式（2）中：Tc为热储温度（℃），T0为恒温层温度，取当地平均气温14.5℃，H0为恒温层埋藏深度，取30m，K为地热增温率，取3.69℃/100m。估算出热储深度1 792m，深度与热储含水层灯影组底板埋深1 690m基本一致。

5 热矿水成因

热矿水的形成须具备热储盖层、热储含水层赋存、热矿水运移的热储构造等三个必要的条件。区内地热系统是完整的“褶皱隆起断裂对流型”地热系统（王明章，1985；刘汉武等，2020），大气降水沿北西、南东侧安底穹隆背斜翼部碳酸盐岩分布区断裂、构造裂隙，由北西、南东向背斜轴部进行深循环，地下水向深部下渗赋存于第一储集单元热储层灯影组（Pt33b∈1dy）白云岩中，不断与地壳地温梯度场热的交换，形成热矿水。构成了区内热矿水深循环系统（图4）。

6 结论

（1）区内热储属典型的“褶皱隆起断裂对流型”地热系统，大气降水沿北西、南东侧安底穹隆背斜翼部碳酸盐岩分布区断裂、构造裂隙，由北西、南东向背斜轴部进行深循环，地下水向深部下渗赋存于震旦系灯影组白云岩中，不断与地壳地温梯度场热的交换，形成热矿水；

1.地热井；2.热矿水流向；3.基底热流；4.断层；5.地层代号；6.白云岩；7.灰岩；8.炭质页岩；9.石英砂岩；10.泥岩；11.页岩

（2）估算金沙安底热矿水热储温度80.52℃，热储深度1 792m；水化学类型为重碳酸钠钙型，含有较高含量的偏硅酸、锶、锂、硫化氢等有益元素，具有良好的理疗作用，水量丰富，温度适宜，利用前景良好。

蒲文斌，冯福，羊永夫，周维星，丁坚平．2015．贵州安底温泉水温水量变化原因分析[J]．地下水，5(3)：1-2，37．

周亚男，胡暑月，江峰，雷玉山，高峰．2020．贵州省金沙县安底地热详查报告[R]．贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队．

李强，周亚男．2017．贵州省矿泉水调查评价报告[R]．贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队．

王明章．1985．贵州省仁怀盐津桥、坛厂、金沙安底矿泉水评价报告[R]．贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队．

刘汉武，李强，易世友，涂明江，江峰．2020．贵州凤冈县永安热矿水成因分析[J]．四川地质学报，40(02)：238-241．

On Occurrence and Genesis of Hot Mineral Water in Andi, Jinsha, Bijie, Guizhou

ZHOU Ya-nan

(The 114th Geological Team, Guizhou Bureau of Geology and Exploration and Exploitation of Mineral Resources, Zunyi, Guizhou 563000)

Andi Town, Jinsha County, Bijie City is located at the axis of the Andi dome. The distribution of geothermal resources in Andi Town is controlled by the dome structure. This paper deals with geological background, thermal reservoir structure, occurrence and origin of hot ore water in Andi Town on the basis of data on regional geology, hydrogeology, geophysical exploration and geothermal wells. The thermal reservoir aquifer is dolomitite of the Sinian Dengying Formation. The thermal reservoir structure is the Andi dome and thermal conductivity structure is Longjingba fault. It is a typical "fold uplift and fracture convection type" geothermal system. The meteoric water permeating into deep dolomitite of the Sinian Dengying Formation along the fault becomes hot mineral water by means of heat exchange with crustal temperature gradient field

hot mineral water; thermal reservoir structure; genetic model; Andi, Jinsha

P641.4

A

1006-0995（2021）03-0441-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.03.017

202-09-10

贵州省地勘基金项目“贵州省水文地质志修编”（DKJJ2021-01号）

周亚男（1984— ），男，山西人，高级工程师，主要从事水文地质、地热地质勘查工作