乐山市地热资源分布特征及成因模式研究

黄泽森 任敬 祝小平 黄文 常一博

摘要：乐山市位于四川盆地西南边缘，区内地热资源丰富，但开发利用程度较低。从区域地质构造及地热地质背景出发，对乐山市地热资源类型以及其地质构造条件、分布、产出特征和成因模式进行研究。结果表明：① 乐山市区域内地热资源分布明显受区域大型分区构造控制，以丰都庙断层为界，西侧多为盆缘断块型地热，东侧多为盆内自流斜坡型地热。② 乐山市区域内地下热水“补径排”系统完善，其中补给主要为大气降水及地表水；径流严格受地下储层分布以及深循环储水构造控制；排泄主要受刚性断层控制，地下热水沿导矿断裂上升至地面或相邻含水层，其次为深循环形成的热矿泉水储存在热储层之中，处于承压停滞状态由钻孔揭露。研究成果可为该地区地热资源合理开发利用提供依据。

关键词：地热类型； 成因模式； 分布规律； 乐山市

中图法分类号： P314

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.S1.020

0引 言

乐山市位于四川盆地西南边缘，大地构造位置处于峨边穹断束、威远-龙女寺台穹、自贡台穹结合部。其中峨边穹断束位于盆地周缘，区内构造运动具多旋迥、多期性特点，构造作用强烈且复杂；威远-龙女寺台穹、自贡台穹位于盆地内，受构造作用相对较弱，主要多表现为宽缓的褶皱。乐山市内深部赋存有丰富的地热水、热矿水和热卤水，这些地下热水均属沉积盆地型地热资源［1-2］。乐山市区域内共已发现19处地热资源，地热资源丰富，但开发利用程度较低［3］，目前主要用于洗浴、保健和旅游等。本文针对乐山市地热资源类型、分布及成因模式进行研究，以为今后改善乐山市地热资源的利用率，寻找可接替地热资源提供依据。

1地热地质背景

1.1地形地貌

研究区内地形复杂，总体趋势是西高、东低，南西高、北东低。区内最高为峨眉山万佛顶，标高3 098.8 m，从峨眉山向南、东方向延伸，标高逐渐降低，在10～30 km距离内，标高降至1 200～2 000 m；再向北东、南方向延伸，标高更加降低，形成广阔的低山区（标高800～1 000 m）、丘陵区（标高310～500 m）及河谷平原区（标高520～306 m）。

1.2地层岩性

研究区基底为元古界晋宁期峨眉山花岗岩，西侧峨边、金口河一带为中元古界前震旦系峨边群变质沉积碎屑岩及碳酸盐岩，夹基-酸性变质火山岩，厚约4 000 m。基底之上地层发育较齐全，震旦系至第四系除缺失志留、泥盆、石炭系外，其他各系地层均有，沉积总厚度近10 000 m。晚震旦世至中三叠世为海相碳酸盐、碎屑岩沉积，晚三叠世后为陆相碎屑岩沉积。

1.3地质构造

研究区位于峨边穹断束（Ⅳ1）、威远-龙女寺台穹（Ⅳ2）、自贡台凹（Ⅳ3）的接合部位（图1）。其中峨边穹断束（Ⅳ1）及威远-龙女寺台穹（Ⅳ2）以丰都庙断层为界，西侧为峨边穹断束（Ⅳ1），构造活动强烈，褶皱紧凑，断层构造发育；威远-龙女寺台穹（Ⅳ2）位于乐山中部，呈向北倾斜的平缓单斜斜坡构造，出露侏罗系、白垩系红层；自贡台凹（Ⅳ3）位于乐山市南东部，北西与威远-龙女寺台穹相邻，西与峨边穹断束为邻。总体构造为一倾向东的宽缓斜坡构造，次级构造线西部为南北向，沐川以北，岷江以西为近东西向，岷江以东转为北东向，沐川以南构造线由近东西向转为北西。主要褶皱构造有马边向斜、大窝顶隆起、孝姑向斜、麻柳场背斜、五指山背斜和天宫堂背斜等，区内总的特点是背斜构造紧凑，向斜构造宽缓，断裂构造不发育。

2水文地质条件

依据地下水的赋存条件、水动力特征，乐山市境内地下水主要可分为松散岩孔隙水、碳酸盐岩溶水、碎屑岩及碳酸盐裂隙岩溶水、基岩（火成岩、碎屑岩）裂隙水等4个类型。

松散岩类孔隙水：赋存于第四系更新统（Q1-3apl、Q1-3fgl）冲洪积层、冰水堆积层及全新统（Q4apl）冲洪积层的砂卵石层之中。出露分布于大渡河、青衣江及岷江两岸，组成Ⅰ级阶地及河漫滩区；峨眉山、眉山-峨眉槽谷区组成内叠及上叠型阶地。

碳酸盐岩溶水：赋存于三叠系中统雷口坡组（T2l），下统嘉陵江组上亚组（T1j2），二叠系下统矛口组（P1m）、栖霞组（P1q）及震旦系上统灯影组（Zbd）地层之中。岩性为石灰岩、白云岩、泥灰岩、膏盐岩。出露主要分布于乐山地区西部、大渡河两岸及峨眉山区。地表常见溶蚀形成的槽谷、陡崖、漏斗、落水洞、溶洞等岩溶地貌，并见暗河及岩溶大泉地下水露头。该类型地下水，据其径流特点，在研究区内可分为浅循环及深循环系统。

碎屑岩及碳酸盐裂隙岩溶水：赋存于寒武系∈2-3地层之中。岩性以白云岩为主，其间有砂岩、粉砂岩及页岩。出露分布于乐山市西部，大渡河两岸及峨眉山区。白云岩层岩溶现象顺层发育，并与裂隙走向有关。由于岩性差异，含水层与隔水层相间产出。该层地下水受降雨、溪沟水及河水补给，受构造控制，顺层径流，浅部在沟谷底部呈泉水排泄。

基岩（火成岩、碎屑岩）裂隙水：赋存于峨眉山花岗岩（rz）、震旦系喇嘛岗（Zbl）、奥陶系下统（O1）、二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2β）、宣威组（P2x）、三叠系下统飞仙关组（T1f）、上统须家河组（T3xj）、侏罗系中下统自流井组（J1-2z）、中统沙溪庙组（J2s）、上统遂宁组（J3sn）、蓬莱镇组（J3p）、白垩系上统夹关组（K2j）及灌口组（K2g）地层之中。岩性为砂岩、粉砂岩、砂质黏土岩、黏土岩、煤层及花岗岩、玄武岩。出露分布于乐山市中部、东部广大地区，按裂隙成因又分为构造裂隙孔隙水及风化裂隙水。

3地下热水特征及赋存规律

3.1分布特征

研究区位于四川盆地西南边缘，峨边穹断束（Ⅳ1）、威远-龙女寺台穹（Ⅳ2）、自贡台凹（Ⅳ3）的接合部位，以丰都庙断层为界，西侧多为盆缘断块型地热，共发现11处，东侧多为盆内自流斜坡型地热，共发现8处；从地热分布区域来看，乐山市各区县均有地热资源分布，但峨眉山市、马边县、犍为县明显较多，开发利用率也相对较高［4-6］（表1、图2）。

3.2控水构造特征

乐山市西部发育盆缘断块型温泉，峨眉山附近地热资源受峨眉山背斜和范店背斜主控。在其两翼及两翼附近，发育有多个复背向斜（牛背山背斜、挂花场向斜、四峨山背斜、平等背斜等）构造，是局部地段热矿泉水形成的控水构造。该区内新构造运动表现为剧烈上升，导致地面隆升，标高大都在1 000 m以上，最高达3 000 m。在该区内热水储层裸露，主要接受补给。背斜轴走向，大多为南北向及北西向，倾没端多数向北，少数向东，热矿泉水也易顺轴倾没方向径流。峨眉山背斜东翼较为完整，西翼破坏较大，从而控制了区内地下水径流方向，主要向东及北东方向流动。次级的小背向斜，则控制局部地段热矿泉水的形成及径流方向；峨边黑竹沟温泉断裂构造控制明显，温泉出露整体受老鹰咀向斜控制，地下水受金岩断层压扭性断裂阻隔，无法径流，在官料河附近出露地表［7］；马边附近雪口山温泉、沙匡温泉受苦竹坝-沙匡断层压扭性断层控制，断层切穿陈子岩背斜核部，断裂为控矿及导矿构造。

乐山市东中部分布有泉水背斜、老龙坝背斜、铁山背斜等次级褶皱构造，形成近东西向的隆起，其轴向大都为北东或近东西向，近东西向隆起控制着北部及南部沉降区热矿泉水的径流方向及热矿泉水的储存，隆起区内小背斜轴部地段一般无热矿泉水分布。

乐山市北部及南部为沉降区，形成由南西向北东及东倾斜的斜坡构造，随之主要含水地层则形成向北东及东倾斜的层间自流水斜地。该斜地局部地段尚受近东西向及北东东向的次级小背斜、向斜形态控制，从而使热矿泉水储存分布存在一定的差异性，如五指山背斜、马边向斜。

乐山市境内存在多个主要的控水构造，如乐山自流斜坡、犍为自流斜坡、高桥自流斜坡、牛背山背斜及桂花场向斜翼部自流斜坡、马边-沐川帚状构造之五指山背斜自流斜坡等控水构造。

3.3热源、水量、水温特征

（1） 热源。研究区内热矿水主要为深部循环水地压增温型［1-2］。地下深处热量以热传导为主，热储温度直接受地温梯度控制。不同年代地层地温梯度差异明显，这与不同时代地层岩性、区域地质构造等因素有关，整体趋势以丰都庙断层为界，盆内自流斜坡型地温梯度较高，向西侧逐渐降低，特别是犍为孝姑井附近存在热异常，地温梯度最大超过3℃/100 m［6］（表2）。

（2） 水量、水温特征。由表1可知，盆缘断块型地热资源水量高于盆内自流斜坡型，盆缘断块型中最高水量为马边沙匡温泉、马边雪口山温泉，均大于10 000 m3/d，盆内自流斜坡型中最高水量为犍为孝姑井，出水量为1 560 m3/d。盆缘断块型地热水温基本在22～57 ℃之间，盆内自流斜坡型地热水温基本在22～47 ℃之间。

3.4热储层特征

乐山地区分布有3个储热水层位，即上热储层包括三叠系中统雷口坡组及下统嘉陵江组上亚组；中热储层为二叠系下统（P1），包括茅口组（P1m）和栖霞组（P1q）；下热储层为震旦系上统灯影组（Zbd）及寒武系下统麦地坪组（∈1m）。之外尚有寒武系中上统（∈2-3）在局部地段也可以形成热储层［8-10］。

3.5热储层盖层

研究区内热储层主要为白垩、侏罗系厚度大的红色砂岩、泥岩互层；二叠系上统沙湾组泥岩、峨眉山玄武岩组和三叠系下统飞仙关组砂岩、泥岩、寒武系筇竹寺组巨厚层砂岩、泥岩互层。由于层间黏土物质和泥岩等相对隔水层的存在，其相互间没有明显的水力联系，构成了乐山地区地热水良好的保温隔水盖层，一般盖层厚度大、完整性较好，隔热保温作用好。

3.6热矿水补给、径流、排泄条件

（1） 补给。3个热储层的露头区为其补给区，均分布在研究区的南西部及西部，下、中、上 3个热储层，由西向东依次分布出露。主要接受大气降水及地表水补给。在补给区内地势较高，地形切割强烈，地表水体流经热储层补给区（包括大渡河），利于向下渗透补给。区内降水丰沛，年均降水量达1 300 mm以上，地表沟谷交叉分布，汇集了区内降水，对热储层地下水进行补给。而热储层位的岩溶裂隙特别发育，极易接受大气降水及地表水补给，局部地段出现地表沟水向下渗流，导致地表水断流。

（2） 径流。热矿泉水的径流严格受深循环储水构造控制。但局部受小背斜及断裂影响，其径流方向也不同，但径流方向严格受热储层分部与区域构造展布特征控制。

（3） 排泄。地下水通过补给径流经深循环形成热矿泉水后，一般继续向深部循环，当含热矿泉水层位被断层错断时，若断层属刚性的导水断层带，在一定的水动力条件下热矿泉水会沿断层带上升，补给相邻含水层，甚至上升到地表（一般在沟谷低势点）形成温泉排泄，例如峨眉山市的柿1井、荷3井、荷5井、峨眉山两河口氡水温泉、W16 号及梅子湾温泉、峨边黑竹沟温泉及马边沙匡温泉。其次为深循环形成的热矿泉水则储存在热储层之中，处于承压停滞状态。少量经钻孔揭露，则沿钻孔上升，流出地表，以热矿泉水井形式排泄。例如沙湾区的老龙1井、乐山市中区的铁10井及犍为县的孝姑井、川14井等。

3.7水化学特征

研究区内3个热储层中水化学类型多为HCO3-Ca+Mg型，向深部循环渐变为SO4-Ca及Cl-Na型。Ca2+、Na2+及SO42-、Cl-离子含量与径流距离及深度有关，随流距增长及深度增加而含量增加，其中上热储层矿化度由最初的0.21 g/L，逐渐向上升至12.3 g/L；中热储层矿化度由最初的0.09 g/L，逐渐向上升至4.13 g/L；下热储层矿化度由最初的0.18 g/L，逐渐向上升至0.89 g/L。

4典型地区地热形成条件及模式分析

4.1盆缘断块型（以峨边黑竹沟温泉为例）

峨边黑竹沟温泉大地构造位置位于峨边穹断束（Ⅳ1），形成于老鹰咀向斜东翼，温泉热储层为震旦系灯影组白云岩，上部盖层为巨厚层的寒武系和奥陶系砂泥岩建造。热储层向斜核部埋深约2 000 m以上，向斜西翼出露地表较高，大气降水补给，热储层溶系、裂缝发育，降雨入渗后，受重力影响，往向斜核部运移，形成深循环岩溶地下水，当深循环的热矿水运移至官料河附近时，受金岩断层（压扭性断层，阻矿构造）影响，地下水沿上盘白云岩构造破碎带及岩溶裂缝上升，以上升泉群形式出露地表（图3），现场测试黑竹沟泉群最高水温57℃，合计流量大于1 000 m3/d。

4.2盆内自流斜坡型（以马边县民建1井为例）

马边县民建1井大地构造位置位于自贡台穹（Ⅳ3），区域上临近马边向斜西翼，构造线走向为近南北走向，地层倾向北西，倾角12°～20°，呈平缓单斜构造，断裂构造不发育。

含水层上、下均有良好的隔水顶、底板，从而形成了一个向北西倾斜的单斜承压层间储水构造，并利于地下水的径流及汇集。盖层为白垩系、侏罗系砂岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，层厚大于1 000 m，此内盖层透水性弱，且巨厚，有良好的隔热保温作用。补给区位于民建1井西侧为三叠系中统雷口坡组（T2l）及下统嘉陵江组二段（T1j2）地层，在水碾村、天花水村出露，受区域构造作用影响，呈近南北向分布，补给区地层发育落水洞、溶蚀沟壑、山前洼地及层间溶蚀裂隙，其下溶蚀溶洞通道发育及贯通度较好，有利于地下水渗透、径流，形成深循环岩溶地下水（图4）。区内热储构造简单、完整，没有大的断层和起伏，地下水的纵横向通道良好，有利于地热水的形成、汇集、保存。民建1井在1 682 m钻遇雷口坡组（T2l），在2 322 m钻穿嘉陵江组二段（T1j2），热储层厚642 m，根据测井结果，其产水段厚15 m，底板深2 167.8 m，经抽水试验测得其最大流量为3.767 m3/h，抽水稳定后测得井口水温保持在 47 ℃。

5结 论

（1） 依据乐山市区域地质构造及地热地质背景特征，可将乐山市的地热资源划分为盆缘断块型和盆内自流斜坡型两种成因模式。

（2） 乐山市区域内地热资源分布明显受区域大型分区构造控制，以丰都庙断层为界，西侧多为盆缘断块型地热，东侧多为盆内自流斜坡型地热

（3） 结合研究区区域地热地质背景和区内典型地热资源成因模式研究。区内盖层为白垩、侏罗系、二叠系、寒武系巨厚层黏性物质及泥岩等相对隔水层；储层有三叠系中统雷口坡组及下统嘉陵江组上亚组；中热储层为二叠系下统（P1），包括茅口组（P1m）和栖霞组（P1q）；下热储层为震旦系上统灯影组（Zbd）及寒武系

下统麦地坪组（∈1m）。之外尚有寒武系中上统（∈2-3）在局部地段也可以形成热储层；热储层中水化学类型多为HCO3～Ca·Mg型，向深部循环渐变为SO4-Ca及Cl-Na型。乐山市区域内热地下水“补径排”系统完善，其中补给主要为大气降水及地表水补给，径流严格受地下储层分布以及深循环储水构造控制。排泄主要受刚性断层控制，热地下水沿导矿断裂上升至地面或相邻含水层；其次为深循环形成的热矿泉水储存在热储层之中，处于承压停滞状态由钻孔揭露。

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（编辑：刘 媛）