贵州省黔西南州义龙新区鲁屯热矿水化学特征及成因分析

2021-11-26曹兴民

西部资源 2021年1期

曹兴民

摘要：本文对贵州省黔西南州义龙新区鲁屯热矿水概况及区域地质背景进行了阐述，根据热矿水水质分析结果分析了热矿水的水化学特征，从热储含水层含水性、导热构造及热源等方面总结了鲁屯热矿水的形成条件，研究结果为该区域地热资源勘查及开发利用提供一定的参考及借鉴意义。

关键词：黔西南州义龙新区；热矿水；水化学特征；成因分析

当前，能源短缺和环境污染已成为制约全球可持续发展的重要问题之一[1]，地热资源作为矿产资源的一种，具有清洁、可再生的特点[4]，对于对节能减排及满足能源供应具有重要的作用。

贵州省是西南岩溶发育的中心[2-3]，有着丰富的地热资源，有天然温泉88个[5]，省委、省政府高度重视温泉产业发展，努力打造国“温泉省”，近年来在政府的主导下加大了对地热资源的勘查及开发，在地热资源勘查过程中不乏失败的案例。本文以贵州省黔西南州义龙新区鲁屯区域为研究对象，分析鲁屯热矿水的区域地质背景条件、水化学特征及热矿水成因，为该地区地热资源的勘查及开发提供参考和借鉴。

1.热矿水概况

鲁屯地热井位于贵州省黔西南州义龙新区鲁屯镇雷钵井，距鲁屯镇直线距离约15km，行政区划属义龙新区鲁屯镇所辖。该区域地热资源勘查自2017年3月开始至2017年10月结束，地热井深2650m，开孔地层为三叠系中统关岭组，终孔地层为石炭系上统黄龙组，通过降压试验取得实抽最大涌水量603.36m3/d，井口水温度48.5℃

2.区域地质背景

2.1区域地层

研究区位于扬子陆快江南复合造山带兴义隆起区兴义穹盆构造变形区，研究区及周边地带内地表出露地层从新至老分别为第四系（Q）及三叠系中统杨柳井组（T2y）、关岭组（T2g）、三叠系下统永宁镇组（T1yn）、夜郎组（T1y）、二叠系上统龙潭组（P3l）、二叠系中统茅口组（P2m）、栖霞组（P2q）、石炭系上统马平组（C2mp）、黄龙组（C2h），地热井揭露各时代地层、岩性及厚度见表1。

2.2区域构造

区域上地质构造极为复杂（图1），在研究区及其相邻地带形成了一系列南西—北东向构造线，其次为北西—南东的褶曲和断层。轴向北西的褶曲构造从北向南依次有大坝背斜、万屯向斜、顶效向斜。各背斜的核部出露地层均为二叠系，翼部为三叠系。向斜的核部出露地层位三叠系中统，翼部分别为三叠系下统，均为较宽缓褶曲构造。

区域内主要断裂构造以北西向、北东向及近东西向断裂构造为主。其中北西向断裂构造有：磨盘山纵向逆断层、上寨纵向逆断层；北东向断裂构造有木科正断层、海马谷正断层、上河坝正断层、大寨正断层、安龙逆断层、上阿科正断层、贵落纵向逆断层；近东西向断裂构造有戛那正断层。断裂构造规模均较大，沿断裂常形成断陷谷地。北东向的扭断裂具有明显的挽近期活动特征。

3.热矿水化学特征

3.1水化学组分

水样采集按照“地热水分析样品的采集与保存方法”进行，送样至贵州省有色地质实验室进行了分析测试，主要分析了地热水中阳离子、阴离子、金属元素、矿物质元素等的含量，地热水主要常量组分含量详见表2。

3.2水化学特征

通过降压试验及水样的测试结果，热矿水井口水温48.5℃，为温热水；pH值7.52，为弱碱性水；水化学类型为HCO3--Ca·Na型水。水中F-含量为0.43mg/L、Na+含量为38.13mg/L、总硬度（以CaCO3计）182mg/L均超出国家生活饮用水标准，不适宜作为生活饮用水；按照理疗热矿水水质标准微量元素偏硅酸含量31.70mg/L达到矿水浓度。

4.形成原因分析

4.1热储含水层含水性分析

区内二叠系中统栖霞、茅口组（P2q+m）至石炭系上统马平组、黄龙组（C2mp+h）热储含水层有一定的厚度、封闭良好。其上覆地层碎屑岩厚度大、稳定连续（见表3，图2），具有很好的隔水、保温作用。在区域地质构造的作用下，地层岩石往往较为破碎，构造裂隙发育，特别是在北东向多组断裂带交汇区，易形成具有一定含水性的带状储水空间，具有一定含水性。因此，二叠系中统栖霞、茅口组（P2q+m）至石炭系上统马平组、黄龙组（C2mp+h）含水条件较好。

4.2导热构造

义龙新区的挽近期断裂构造活动频繁，以北东向的活动断裂组成的顶效—古理—屯脚活动断裂带为主，区内发育的分支断裂为上河坝断层，挽近期的活动使其处于长期的热力活动范围内，这些构造形成了义龙新区境内的地下热源活动通道和场所，极有利于境内的地下热水资源的形成，其中分支上河坝断层是区内主要的导热构造。

同时结合物探资料分析，上河坝断层发育深度大于2500m，断层带800m～1800m内均呈现低阻，具有一定的含水性，是区内发育较深的断裂构造，是地热流体的主要导热通道，使得区内具备一定的地热流体储存和运移条件。

4.3热源

研究区无岩浆侵入活动和火山活动迹象，区域地温梯度在2.0℃/100m～2.5℃/100m，属于中低地温梯度背景区。该地区地壳结构简单，主要为碳酸盐岩与碎屑岩互层，导热能力强。发育深大的顶效—古理—屯脚断层深切，是区内主要的导热通道。在顶效—古理—屯脚深大断裂作用下，热流体在一定的深度范围内有对流形式存在，热传递以传导和对流形式同时出现（见图2），与深大断裂相伴生的断裂，沟通了深部地层与热储层的水力联系，造成热能储存和运移的空间及通道，使深部高温热水在相对较浅部位集中，又由于隔热保温层厚度的差异及平面上分布的特点形成了本区的地热异常。

综合以上分析，认为研究区内地热不具岩浆热源和放射性热源条件。主要是靠正常的区域大地热流量来供热和维持热源。