贵安新区高峰镇货郎地热资源特征及成因模式分析

2022-07-08姚哈达赵振远杜江

四川有色金属 2022年2期

姚哈达，赵振远，杜江

（贵州有色地质工程勘察公司，贵州贵阳 550002）

贵安新区是国务院于2014年同意设立的国家级新区，地处贵州省贵阳市和安顺市结合部。贵安新区位于黔中经济区核心地带，区位优势突出，随着近年来贵州省委、省政府部署的贵阳贵安融合发展，实施“强省会”战略，加快推进新型城镇化建设，使得贵安新区具备极大的发展潜力。为大力推进贵安新区经济建设，探索温泉养生产业发展，在贵安新区平坝县高峰镇货郎一带开展了地热资源勘探工作，本文根据实施的地热井对区域地热资源特征及成因模式分析，旨在为当地勘探及开发区内地热资源提供依据。

1 研究区地质构造背景

研究区大地构造五级构造单元为织金穹盆构造变形区和都匀南北向隔槽式褶皱变形区之接触部位。主要为紧闭向斜和宽缓背斜组合形成的隔槽式褶皱，此外，还发育有构造盆地及穹窿构造，区域构造变形强烈［1］。构造形迹主要为北东向和南北向。

研究区以沉积岩分布为主。地层出露较齐全，除志留系外，寒武系至第四系地层均有不同程度出露，第四系沉积多见于零星山间盆地和河谷沿岸。

区域内主要褶皱构造有羊昌河向斜、红枫湖背斜和川心堡向斜，主要的断裂有平坝断层、夏云断层、排山断层、高吹断层、高峰断层、活龙场断层及马场断层（图1）。

图1 研究区地质构造纲要图

研究区位于川心堡向斜之次级构造新花排向斜南段之两翼，简述如下：

川心堡向斜：向斜主轴由南向北经过凯佐堡、川心堡、中八，全长约30km左右，轴向各段表现不一。凯佐堡—川心堡呈近北东向，约20°，轴迹呈近于直线状展布，川心堡—中八轴向偏转为340°～350°至中八农场偏转为正北。地表出露的边阳组为向斜核部最新地层，两翼安顺组，两翼岩层倾角一般为15°～35°，较为平缓。沿向斜轴两侧发育系列同向次级褶皱，复式向斜形态清晰。从核部地层的分布情况和两翼岩层倾角陡缓的变化性来看其枢纽呈微波状起伏，轴面向东倾。

新花排向斜轴向呈南北向，核部最新地层为边阳组，两翼为新苑组、罗楼组、河山组等，两翼岩层倾角一般为30°～45°。

2 地热井（CK1）概况

贵安新区货郎地热井(CK1)钻进深度2645m，钻井井口水温51.1℃，最大涌水量1410m3/d，该地热井开孔于三叠系中统边阳组（T2b）地层，终孔于石炭系上统马平组（C3mp）地层（表1）。根据地热井测井地球物理勘探结果，井温随地层深度增加呈线性增长，本地区恒温带一般为50m，恒温带温度为10℃，从而推算该地热井地热增温率约为2.248℃/100m，其余测井成果见表2、表3。

表1 CK1号钻孔揭露的地层结构表

表2 贵安新区货郎地热井（CK1）测井成果一览表

表3 贵安新区货郎地热井（CK1）测井解译综合成果表

3 地球物理特征

研究区主要发育三条断裂，编号为F1、F2、F3（马场断层）（图2），为了给钻探工作提供科学依据，在钻孔工作开展前对区内进行了地球物理勘探工作，主要采用广域电磁法测量进行勘探，其解译成果解释图（图3）推断断层2条，详述如下：

图2 研究区物探工作布置图

图3 研究区1号勘探线解释图

F1：位于研究区西侧并靠近矿区西部边界，地表未见出露，根据物探资料进行推测，该断层倾向东，倾角80°左右，该断层为一正断层，该断层向深部延伸1600m左右，切穿延伸至泥盆系高坡场组地层。

F2：位于矿区东部，断层走向10°～20°，平行于F3（马场断层），地表调查中断层出露不明显，区域上延伸约10km。根据物探资料显示，该断层倾向北西，倾角70°左右，为一逆断层，断距约50m左右，从地表向下延伸约3000m左右，切穿延伸至泥盆系高坡场组地层。

F3（马场断层）：分布在川心堡向斜西翼，距矿区东部边界约500m。该断层区域上延伸约28km，断层走向10°～20°，向北延伸交于北东向大中山断层上，断层倾向东，倾角为65°～70°，断距约100m左右。区内西盘出露地层为花溪组，倾角为25°。东盘出露地层为安顺组和大冶组，倾角为15°～20°。断层破碎带宽约30m～50m，断层旁侧的薄层碳酸盐岩中牵引褶曲发育，北端发育次级断层。根据两盘地层的展布特征和断层倾向的关系以及破碎带特征，该断层为一逆断层。

4 货郎温泉的成因分析

4.1 研究区的地热成因条件

“储、盖、通、源”是地热资源形成的四个要素条件。结合钻探资料及勘查成果对研究区以上四个要素条件分析如下：

（1）热储层、盖层条件

区域在经济可开采深度范围内存在两个热储储集单元，即第五储集单元和第四储集单元，其中第五储集单元的热储层为二叠系中统栖霞组、茅口组，岩性为灰岩，盖层为二叠系上统大隆组至合山组，岩性为粘土岩、粉砂岩；第四储集单元热储层为石炭系上统马平组，岩性为灰岩，盖层为二叠系中统梁山组，岩性为泥质砂岩。

（2）热通道条件

受区域内多条断层影响，该区的岩层受地质营力作用挤压破碎，岩体的节理裂隙发育良好，提供了地热水赋存的有利空间，同时多条断层特别是F2断层沟通深部热源，为地热水的运移提供了良好的通道［2］。

（3）热源条件

通过现有的大量研究资料可以证实，与第四纪岩浆侵入活动有关的地下热水水化学类型较复杂，大致可分为Cl-Na、Cl·SO4-Na和HCO3·Cl-Na三种类型，其矿化度较高，一般大于1g/l，且钠离子和氯离子含量较高，而区内货郎地热水化学类型为HCO3-Ca型，其较低的Na+和Cl-含量和较低的矿化度，表明区内地热水与第四纪岩浆侵入活动所形成的地热水差别较大，说明研究区地热水的主要热源与岩浆侵入活动无关［3］。另外，研究区地质调查和钻孔揭露均未发现花岗岩侵入，表明区内即没有放射热源的物质基础，也不具备放射性热源。

因此，区内热量主要来自于地幔热传导，通过F2断层沟通深部热源，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，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。

研究区分布在川心堡向斜之次级构造新花排向斜南段的两翼，区内地表出露三叠系中、下统的碳酸盐岩地层，因向斜轴部应力集中，有利于大气降水沿发育的构造裂隙和断裂下渗补给并赋存，区内水源充足。

4.2 研究区地热成因模式分析

该区地热水的补给主要来自大气降水。区内地热水形成的热源主要来自地壳深部的大地热流传导，没有附加热源，水源则主要来自大气降水向地下的入渗补给。断裂构造的发育，则为大气降水向地下深部的入渗补给提供了良好的通道条件。大气降水沿构造不断入渗，在深部被增温后因体积膨胀而密度变小，产生浮力并向上运动，上部的低温水因密度较大向下运动，由此构成地下热水的循环。热矿水受向斜构造及断裂带控制，在空隙率较大、导热性较好、埋藏深度较大的含水层中赋存（图4）。

图4 货郎温泉成因模式分析图

4.3 地热资源勘查类型

通过对研究区储热构造、导热构造的综合分析，区内新花排向斜具有良好的储热蓄水性能，使向斜深部二叠系中统栖霞组茅口组和石炭系上统马平组的含水地层成为了良好的热储层，其上部还分布较厚的盖层，防止了热储层热量的扩散外溢，形成较好的热储结构，而F2断层为区域内主要的导热和导水构造，该断裂沟通了深部热源并形成地热水上移的重要通道，形成中低温地热系统［4］。研究区地热勘查类型属中低温混合型热储类型(Ⅱ-3型)，兼具层状热储和带状热储的特征，彼此存在成生关系。