云南省梁河县地热资源成因及资源潜力评价

2022-08-04朱维涛陈天欢

南方自然资源 2022年7期

◎杨英，朱维涛，陈天欢

广西泰热地热能源开发有限公司，广西南宁 530023

云南省梁河县位于云南省西部，德宏傣族景颇族自治州东北部，国土面积1136.69 km2，截至2020年11 月，梁河县常住人口为134268 人（数据来源于《德宏年鉴》2020 年）。境内地貌形态受北、东方向地质构造控制，整个地势呈北东向西南倾斜的斜长形峡谷地带，县境为三大山脉和大盈江、龙江两大水系所分割，形成了两山夹一坝的格局；属南亚热带季风气候，四季不分明，干湿季明显，雨量充沛，气候温和，立体气候明显，并有多种多样的地形小气候；年平均气温18.4℃，最热月平均气温23.1 ℃，最冷月平均气温11.1℃，多年极端最高气温35.5℃，多年极端最低气温﹣1.7℃，早晚温差大，年平均气温在空间分布上自北向南递增；热量随海拔升高而减少，递减率平均为0.56℃/100 m，具有南热北凉的特点；年平均降水量为1386.75 mm，降雨量随海拔升高而增加，垂直递增率为44.70 mm/100 m，中山、低中山区的降雨量明显大于河谷盆地区，是地热资源的主要补给源。

梁河县河流发育，主要有大盈江、龙川江、萝卜坝河，均属于伊洛瓦底江水系。境内共有大小60 余条溪流汇入“两江一河”。2019 年，梁河县启动县域地热资源勘查项目，基本查明了该县地热资源分布、赋存条件、水化学特征、理疗价值及开发利用现状，评价了地热资源量和开发利用潜力。据勘查结果可知，区内地热流体的最高温度95.9℃，最低温度28.02℃，属于中—低温地热资源，地热流体绝大部分以温泉的方式出露，地热流体偏硅酸、偏硼酸、氟、锂、铁含量达到理疗价值的标准。

1 地热资源赋存特征

梁河盆地位于腾冲—梁河弧形构造与SN向构造带的复合部位，主要受大盈江断裂控制，于燕山末期形成[1]。基底由石炭系勐洪群（Cmh）碎屑岩与燕山期（γ52-3）花岗岩构成，渐新世末或中新世初期，地壳接受了巨厚的（N1n、N2m）河湖相沉积，仅在上新世中期有玄武岩喷发活动。地层主要有下古生界深变质岩系和上古生界石炭系勐洪群浅变质岩系；新生界上第三系南林组半成岩，芒棒组花岗岩、玄武岩；第四系更新统、全新统冲湖积及燕山期、喜山期的各类岩浆岩。

1.1 热源条件

中生代、新生代以来的岩浆活动、变质作用以及上新世以来的火山喷发活动，使梁河地区的上地壳始终处于地热异常状态，形成“县城有热水、乡村见温泉”特有的地热景观。至今仍滞留于上地壳中未冷凝的岩浆囊（深7～25 km）或现代正存在的侵入岩浆活动，深部隐伏存在的放射性元素衰变及断裂深部热循环等活动，为梁河县水热活动提供了源源不断的热源条件。现有勘查资料表明，在翻滚热泉腾冲热海热田附近，岩浆囊距地表仅7 km，热海热田的水热活动为全省之首。由此可见，埋藏较浅的岩浆囊为地热流体提供了主要热源。此外，梁河县温泉分布特征表明，沿大盈江断裂两侧2.5 km 内分布的地热都是高温热泉，地表出露点温度具有由北东部的腾冲至西南部盈江逐步降低的特点。因此，梁河县北部的热源埋藏浅、岩浆活动强力、自流温泉温度高，越往南部热源埋藏越深、岩浆活动减弱、自流温泉温度较北部低。

1.2 控热构造

梁河县位于青藏滇缅印尼巨形“歹”字形构造体系西支中段的腾冲—梁河弧形构造带的顶部[2]，此处南北断裂、SN—NE 向弧形断裂及伴生的横向断裂十分发育。断裂活动的伴生现象温泉、火山口广布，各种构造形迹显示，构造带在喜山期及挽近时期有极强烈的活动。区内因为应力比较集中，放射状张扭性断裂较发育，导致新生代岩浆活动频繁，并多次喷发，面积较大，以腾冲—团山一线最为典型。区内发育的活动断裂为大盈江断裂，该断裂由腾冲经梁河到盈江，其自北东至南西沿大盈江斜穿梁河县北部，长约100 km，大致沿大盈江呈向东突出的弧形，弧顶在梁河一带，属弧形构造带中起控制作用的一级构造。断裂面倾向NW，以陡倾角为主，新构造活动特征明显，断层三角面、线性山脊、断层槽地等断层地貌发育[3]，冲沟同步左旋位错明显，洪积扇、温泉等沿断裂呈串珠状分布，断裂对梁河盆地具有明显的控制作用。

梁河县内大坪子、老新寨、热水塘等露头剖面揭示出断层错断了晚更新世或全新世地层，并在断层面上发育松软的断层泥，这表明断裂自晚更新世以来具有明显的活动特征，以水平左旋为主，水平滑动速率为1.5～2.5 mm/a[3]。大盈江断裂派生的次级断裂多呈挤压和扭裂现象，而且断裂交汇处往往造成滑坡泥石流；第四系火山岩分布在弧形断裂带内，平山乡、勐养镇火山岩分布明显，伴随地震、火山活动、山地隆起，一些古滑坡往往因地震而复活。断裂控制是梁河地区主要的成热形态，因印度洋板块的俯冲、碰撞、挤压、拉张导致梁河县区域断裂构造、新构造活动十分发育，具有断裂规模大、延伸远、切割深、破碎带宽的特征。

这些发育的断裂、活动构造有利于地下水的向下渗透补给。地下水渗透径流沟通了深部岩浆囊、放射性元素衰变及断裂带深部热循环的热源。断裂、活动构造为向下径流渗透的冷水和向上传导的热流提供了水热对流传递交换的通道及储存条件，使一定深度的水热对流传递并储存于有利地带，形成一定规模的热储，并在地形地貌、地层岩性及地质构造的控制下沿断裂上涌形成热泉。

梁河县温泉、热泉的水热活动主要沿断裂分布，主要的控热、导热断裂由3 条近似平行的大盈江断裂、弯中—大坪子断裂、红场寺—邢家山断裂控制。在丙塞西南侧河边可观察到硫磺—泥炭互层现象，推测其可能为间隙性火山活动遗留的火山灰沉积。

1.3 热储条件

热储是地热流体储存的地下场所。按梁河地区宏观的地质结构，下部为元古界的高黎贡山群变质岩和燕山期的花岗岩，上部为晚第三系、第四系砂砾岩和火山岩[4]。下部元古界变质岩和燕山期花岗岩为弱含水层，但因为区内断裂构造发育，在断裂发育区，裂隙、节理发育，岩石破碎，常常形成断裂破碎带或层间破碎带，这些断裂破碎带埋藏深、具有一定厚度，是区内地热流体储存的场所。因此，梁河地区热储多为带状、脉状。热储带形成于断裂破碎带范围内，呈NW 走向。地热热储可划分为孔隙裂隙型层状热储、裂隙型带状兼层状热储、裂隙型带状热储三大类。孔隙裂隙型层状热储主要分布在盆地传导型地热区域的梁河盆地、芒东盆地、勐养盆地内，属于中生代、新生代断陷盆地的一部分，主要热储层为新近系及第四系卵砾石层、含砾石英砂岩类；裂隙型带状兼层状热储是区内隆起山地型地热资源的主要热储，主要分布于NNE 向、NEE 向、SN 向、NE 向、EW 向等断裂带上，如丙赛温泉、猪尿水温泉等；裂隙型带状热储主要分布于岩浆岩及混合岩分布区，频繁的岩浆活动沟通了地壳深部的热源。

在构造交会部位及其附近，深层构造裂隙发育，为深层热水循环提供了良好的通道和储存场所，地下深处的热水易沿断裂通道上升，形成地热异常。该区地热系统为断裂带循环对流型，温泉呈点状及带状出露于断裂交汇处或不同岩体接触带，是梁河县主要的储热层，如帮别温泉、底养温泉等。

1.4 盖层条件

梁河地区在燕山—喜马拉雅山期岩浆活动时，伴随的是大范围的新近系和第四系的河湖相沉积，这些以黏土质为主夹砂砾石厚度达千米的山麓堆积及厚层状侵入岩体，成岩好，厚度大，起到良好的隔热保温作用，构成了良好的隔热保温层。中石炭统、下石炭统的罗根地组（C2l）、邦读组（C1b）的浅变质含砾石英杂砂岩、含砾泥质粉砂岩、长石石英砂岩及粉砂质板岩地温测试结果显示，仅第四系有地温异常。由此可见，石炭统地层导热性能较差，含细砂泥质粉砂岩、含砾中粗粒长石石英杂砂岩及厚层状侵入岩体。构成热储盖层的地层岩性热导率低至0.63～1.85 W/（m·K），热扩散率为0.23～0.67×10-3（m2/h），岩层致密，孔隙率低至6.71%～8.63%，富水性和热导性差，可构成良好的隔热保温盖层。

1.5 水岩相互作用程度

研究小组将研究区地下热水的Na、K、Mg 的含量投至Na-K-Mg 平衡图上（见图1），可以看出研究区内的地热水样大部分处在Mg离子的右下角，大部分地热水处在水岩相互作用的初级阶段；大部分位于局部平衡或未成熟区域，水和围岩之间的平衡将会进一步进行，这表明这些温泉点对比研究区的其他地热点来说水岩相互作用的强度较高，或者是与“成熟度”相对更高的水发生了混合。其他区域的热水样全部位于Mg 离子的右下角下部区域，地热水水岩相互作用强度较小，未达到饱和状态，这说明地热流体循环途径短，补给量大，地热资源丰富。

图1 Na-K-Mg 平衡图

2 地热资源分布特征

梁河县共有21 处自流温泉，5 口地热井。它们出露主要集中分布于梁河县7 个乡镇中。从流域分区看，大部分温泉分布于大盈江流域，有16 处，其中萝卜坝流域6 处，龙川江流域4 处。从构造分带看，过半数的温泉分布于大盈江断裂带附近，为13 处；其次为红场寺—邢家山断裂，为10 处；湾中—大坪子断裂3 处。温热泉出露分布、分带性与区内深大断裂、活动性断裂、岩浆侵入体密切相关。温热泉主要沿区域性深大断裂、活动性断裂分布，区域性深大断裂、活动性断裂多属基底断裂，它们是沟通地下深部热源的通道和温热泉出露的重要条件。因而在区域性深大断裂、活动性断裂的交汇复合部分、断裂转折端、锁固端、断裂近侧的次级构造密集发育区，常是温热泉出露的最佳位置，区内21 处自流温泉和5 口地热井均分布于NE 向断裂构造带上。同时，温热泉出露分布与岩浆岩体关系密切，全县21 处自流温泉和5 口地热井均分布于岩浆岩体中。一般在多期复式岩体、岩体与岩体接触带、岩体与围岩接触带及岩体中发育的断裂破碎带或后期发育的硅化带、各种岩脉、岩墙等地段出露。

3 地热资源量潜力评价

研究小组采用热储法分别评价地热资源量、地热资源可开采量、地热流体可开采热量[5]。评价范围将温度＞25℃的温泉或地热井作为地热资源评价的水温下限，一般以第四系孔隙水水温＞25℃的范围作为地热田或地热异常区的范围。

4 地热流体水化学特征

4.1 热水水化学类型及特征

地下水体具有溶滤功能，地热流体的水化学类型与所处围岩的岩性及其矿物成分有直接的关系。梁河县热水pH 值介于7.26～9.58之间，呈弱碱性，在相同矿化度的情况下，此区热水为异常软的水，水中的主要离子为K+、Na+和HCO3-，所有热水只有HCO3-Na 一种类型。围岩的岩性主要为岩浆岩，水中Na+来源于岩浆岩中长石类矿物的风化溶解，在CO2和H2O 的参与下，形成了以Na+离子和HCO3-离子为主的地下水，因为NaHCO3的溶解度较大，当水中阳离子以Na+为主时，水中HCO3-的含量将大大增加，最终形成了HCO3-Na型水。

4.2 热矿水理疗价值潜力评价

区内热水含量丰富的具有理疗价值的元素为氟、偏硼酸、偏硅酸、铁、锂等元素，其中具有理疗价值的富含氟的热水24 处，含量＞1 mg/L，其中达到命名氟水的热水20 处；富含偏硼酸浓度的热水8 处，含量＞1.2mg/L，但未达到硼水命名的标准值；富含偏硅酸浓度的热水23 处，含量＞25 mg/L，达到命名硅水的热水3 处。此外，位于县城北部的芒陇温泉Fe3+含量为13.75 mg/L，达到铁水命名标准；热水塘温泉的Li+含量为1.594 mg/L，具有Li+理疗价值，但未达到命名矿水的5 mg/L 的标准（见表1）。

表1 梁河县地热资源理疗矿水一览表单位：(mg/L)

梁河县内温泉分布广泛，温泉疗养可以排除体内多余的水分、脂肪，通过毛孔吸收温泉里的矿物质元素，有益于皮肤的健康，同时身体内的毒素也可以通过毛孔随着汗液排出体外，有助于提高人体免疫力。铁、锂、氟是人体不可或缺的微量元素，适量浸泡氟水有利于牙齿和骨骼的生长发育，若摄入量不足会导致龋齿和骨质疏松，摄入过量会造成氟斑牙和氟骨症[6]；偏硅酸有软化血管、增强管壁弹性的功能，对心脏病、高血压、动脉硬化等疾病有理疗作用[5]，浴用时对皮肤和粘膜有洁净消退作用，饮用时能缓解动脉硬化，维持动脉弹性，保护动脉内膜不受脂质侵入，常年饮用可健胃强身，延年益寿，许多村庄以长寿村闻名，与其饮用的偏硅酸型水有一定关系；硼是人体必需的微量元素，地热流体中的偏硼酸可以预防骨质疏松，具有抗炎症、抗肿瘤、降血脂等作用，可促进免疫器官发育，增强体能[7]。