0 引言

貴州遠(yuǎn)離板塊接觸帶,地處板內(nèi)穩(wěn)定地帶,廣泛沉積具有較高導(dǎo)熱率的碳酸鹽巖地層,巖溶地貌類型齊全,低熱流背景值與巖溶暗河發(fā)育決定了省內(nèi)一般賦存低溫地?zé)豳Y源。貴州各地質(zhì)時期碳酸鹽巖與碎屑巖相互疊置構(gòu)成垂向多元的熱儲集單元,一般熱儲層埋藏越深水溫越高;而自燕山期以來,伴隨地殼大面積隆升發(fā)育了大量褶皺、斷裂帶,特別是喜山期北東、近南北向繼承性活動斷裂帶與穹窿構(gòu)造、背斜構(gòu)造呈斜接或反接復(fù)合交匯控礦,使得貴州省絕大部分為受深斷裂和背斜構(gòu)造控制的深循環(huán)、長時間、遠(yuǎn)距離運(yùn)移的地下熱礦水。

貴州省擁有較為豐富、分布較廣的地?zé)豳Y源,但由于挽近期活動斷裂或大型構(gòu)造節(jié)理相互交織、串聯(lián)溝通,同時古巖溶與挽近期強(qiáng)發(fā)育巖溶在淺部交織疊加,構(gòu)成了復(fù)雜的喀斯特裂隙地?zé)嵯到y(tǒng),加大了地?zé)崴?/a>分布的不均性,導(dǎo)致成井不理想、不經(jīng)濟(jì)。結(jié)合前人的研究,整理已有地?zé)豳Y源勘查資料, 分析貴州地?zé)?/a>分布及其賦存特征,對科學(xué)尋找和開發(fā)利用地?zé)豳Y源具有參考價(jià)值。

1 貴州地?zé)?/a>資源概況

據(jù)收集的資料,截至2022年,貴州省現(xiàn)有地?zé)?/a>資源點(diǎn)212個(溫泉、地?zé)峋?/a>),其中地?zé)?/a>參數(shù)井36 個,可采地?zé)峋?/a>84個,自然揭露溫泉92個。全省6 個地級市、3個自治州地?zé)豳Y源分布不均勻,以黔北仁懷-紅花崗-綏陽一帶、黔中烏當(dāng)區(qū)-開陽-息烽一線和黔東北石阡-思南周邊分布最為集中且開發(fā)利用程度較高;黔南等其他地級市、州僅有零星分布, 見圖1。

據(jù)各地區(qū)地?zé)峋?/a>和溫泉的井口水溫箱式圖(圖 2)和貴州地?zé)崴?/a>分級統(tǒng)計(jì)圖(圖3)分析,省內(nèi)已知地?zé)崴Y源水溫范圍20~63℃,地?zé)峋?/a>井口水溫整體高于天然溫泉的井口水溫。地?zé)峋鄬贉責(zé)崴?井口水溫40~60℃,井口水溫中位值的最大值位于安順地區(qū)(54℃),其次為貴陽地區(qū)(50.5℃); 天然溫泉多為溫水,水溫處于20~40℃,水溫最大中位值落于銅仁地區(qū)(37℃),其次為貴陽地區(qū)(33.75℃)。

極少數(shù)地?zé)峋@探到一定深度時,井底水溫可達(dá)90℃,如大方縣安樂鄉(xiāng)張家寨ZK4鉆井,鉆井深度247 1 m,井底溫度97℃。井深深度范圍主要介于1000~3000 m之間的地?zé)峋?3口,占總數(shù)的 77%;井深1000 m以內(nèi)的地?zé)峋伎倲?shù)的20%。

2 貴州熱儲類型及賦存規(guī)律

2.1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

收集省內(nèi)121處地?zé)豳Y源點(diǎn)的數(shù)據(jù),其中65處溫泉、66口地?zé)峋?。除赤?習(xí)水地區(qū)和六盤水地區(qū)地?zé)岢雎饵c(diǎn)數(shù)據(jù)未收集到之外,121處地?zé)狳c(diǎn)分別分布于省內(nèi)其他各市州。

通過資料收集,進(jìn)行綜合研究分析,針對具有代表性的地?zé)狳c(diǎn)進(jìn)行實(shí)例分析,利用Microsoft office 進(jìn)行文本編制、數(shù)據(jù)整理及統(tǒng)計(jì)分析,利用GIS作圖軟件繪制地?zé)狳c(diǎn)位分布圖,利用origin2024進(jìn)行化學(xué)指標(biāo)箱式圖、Piper三線圖等圖件繪制。

2.2 地?zé)針?gòu)造環(huán)境

貴州省地?zé)崴?/a>為深循環(huán)對流型,省內(nèi)北東向、北北東向(近南北向)斷裂束極為密集,且燕山期背斜褶皺與活動斷裂分布整體一致。由圖4中溫泉的出露規(guī)律分析,多期復(fù)活斷裂與燕山期形成的構(gòu)造帶 (區(qū))的復(fù)合部位,常見溫泉出露,尤以北東向、北北東向活動斷層相關(guān)的溫泉分布密集。

2.3 主要熱儲類型

根據(jù)貴州省的構(gòu)造特征、地層結(jié)構(gòu)類型,地熱儲勘查類型分為層狀熱儲、帶狀熱儲(Ⅱ-2型)、層狀兼帶狀熱儲的混合熱儲(Ⅱ-3型)。由于貴州省地質(zhì)條件的復(fù)雜性和多樣性,便于工程運(yùn)用,混合型熱儲可以看成由區(qū)域性斷裂帶導(dǎo)通為主、構(gòu)造形態(tài)較完整且有較完整熱儲單元的層狀熱儲提供賦水、 運(yùn)移空間的帶狀熱儲。帶狀型熱儲全省皆有分布, 而以褶皺構(gòu)造為主控構(gòu)造的層狀熱儲僅分布于赤水 -習(xí)水平緩褶皺區(qū)和織金-金沙穹盆構(gòu)造區(qū)。貴州帶狀型熱儲根據(jù)儲層特征可以分為兩種,一是震旦系燈影組至三疊系沉積的碳酸鹽巖地區(qū)的帶狀熱儲,二是淺變質(zhì)巖地區(qū)發(fā)育的帶狀熱儲。

變質(zhì)巖區(qū)帶狀熱儲的熱儲集單元主要由挽近期活動斷裂或深大斷裂帶及其次生斷裂帶組成,是帶狀熱儲型地?zé)崴Y源形成的主控因素。一般儲層埋藏越深溫度越高,而帶狀熱儲多為斷裂所控制,獲取溫度更高的熱水不在于鉆井深度,而是鉆孔是否鉆遇導(dǎo)水?dāng)嗔哑扑閹?。?jīng)深循環(huán)升溫的地下熱水沿?cái)嗔鸦蛄严秾α鱾鬟f,深大斷裂形成控?zé)針?gòu)造,其次級斷裂帶往往形成導(dǎo)熱導(dǎo)水通道,溫泉多出露于深大斷裂旁側(cè)的次級斷裂帶。根據(jù)對121處地?zé)豳Y源點(diǎn)的統(tǒng)計(jì),帶狀熱儲型有溫泉6處,地?zé)峋? 處,集中分布于黔東南州劍河-黃平地區(qū),銅仁石阡、黔中開陽-息烽一帶零星分布,如革東斷裂側(cè)翼的次級斷裂帶狀出露的劍河溫泉、沿石頭田斷裂破碎帶呈帶狀分布的息烽溫泉群等。

碳酸鹽巖區(qū)帶狀型熱儲是受斷裂構(gòu)造控制的沉積地層型,地?zé)岙惓｜c(diǎn)在平面上沿?cái)嗔褞С蕩罘植?。受多期?gòu)造運(yùn)動影響,褶皺構(gòu)造形態(tài)被不同期次、不同方向斷裂構(gòu)造破壞,背斜對地?zé)岬目刂谱饔孟鄬ξ⑷?。根?jù)對121處地?zé)?a href="http://m.dooplus.cn/t/資源.html" >資源點(diǎn)的統(tǒng)計(jì),混合型熱儲型有溫泉46處,地?zé)峋?3處,該類型地?zé)崴?/a>多沿背斜、背斜加斷裂或斷裂帶循環(huán)加熱、運(yùn)移、 上涌至地表淺部,常以溫泉(泉群)的形式呈帶狀出露于山間盆地、山間洼地及河谷底部等喀斯特負(fù)地形,如海子街鴨子塘溫泉、熱水塘溫泉等。

2.4 主要熱儲層及分布

貴州省沉積巖層廣布,碳酸鹽巖與碎屑巖相間沉積,上下疊置,組成垂向上多元的儲集結(jié)構(gòu),且碳酸鹽巖巖溶強(qiáng)發(fā)育,共同構(gòu)成復(fù)雜的喀斯特裂隙熱儲系統(tǒng)。結(jié)合貴州區(qū)域地層結(jié)構(gòu)、熱儲層空間分布與組合條件分析,熱儲結(jié)構(gòu)自下而上劃分為第一熱儲層、第二熱儲層、第三熱儲層、第四熱儲層、第五熱儲層共五個儲集單元和一個其他類型的熱儲(表 1)。

根據(jù)121處地?zé)?a href="http://m.dooplus.cn/t/資源.html" >資源點(diǎn)的統(tǒng)計(jì),省內(nèi)主要控礦層為震旦系燈影組、寒武系清虛洞組、寒武系婁山關(guān)群、奧陶系桐梓-紅花園組和二疊系棲霞-茅口組地層,其中Ⅰ熱儲集單元燈影組、Ⅱ熱儲集單元婁山關(guān)組、桐梓-紅花園組地層所占比重較大,分別占總數(shù)的18%、21%和22.5%。由貴州各地區(qū)儲層分布圖(圖5)可知,泥盆系、石炭系地層大面積缺失,是以 Ⅲ熱儲集單元僅分布于安順市、黔南地區(qū);其他型熱儲層則集中分布于黔東南州。

2.5 來源及特征

根據(jù)省內(nèi)92處地?zé)豳Y源點(diǎn)水化學(xué)資料分析,貴州地?zé)崴?a href="http://m.dooplus.cn/t/熱源.html" >熱源循環(huán)過程中無巖漿侵入活動和火山作用;地?zé)豳Y源的能量主要來自殼幔熱能傳導(dǎo)以及導(dǎo)通深部熱源的斷裂帶及其次級斷裂帶的熱對流;其次,少部分變質(zhì)巖地區(qū)存在天然放射性元素產(chǎn)生的放射熱源。

整理已收集的33個地?zé)峋畼雍?6個溫泉水樣的氫氧穩(wěn)定同位素資料,并進(jìn)行δD-δ¹⁸O投點(diǎn) (圖6),由圖可看出,省內(nèi)地?zé)崴跬凰鼐植加?a href="http://m.dooplus.cn/t/全國.html" >全國大氣降水線附近,說明地?zé)崴饕镔|(zhì)來源為大氣降水。整個地區(qū)δD、δ¹⁸O值變化范圍較小, δD-δ¹⁸O值分布范圍具有明顯分區(qū),地?zé)峋摩腄、δ¹⁸O值整體小于溫泉的δD、δ ¹⁸O值。

2.6 地?zé)崴?a href="http://m.dooplus.cn/t/化學(xué)特征.html" >化學(xué)特征

貴州省地?zé)崴畃H值范圍為6.75~8.46,平均值 7.49,屬中性水;黔東南變質(zhì)巖區(qū)pH值整體偏大,平均值為8.08。TDS變化幅度較大,最小值為190.2 mg/L,位于劍河ZK6地?zé)峋?最大值2798.4 mg/L, 位于遵義新蒲地?zé)峋?平均值為588.8 mg/L,中位值變化幅度較小,變化范圍為358~564 mg/L,整體屬低礦化度淡水。以散布貴州各市、州的94個地?zé)狳c(diǎn)的水常規(guī)指標(biāo)作Piper三線圖(圖7),貴州地?zé)崴|(zhì)類型主要為HCO3-Ca·Mg型、HCO 3 -Ca型、 HCO3·SO 4 -Ca·Mg型等重碳酸型水,次之為SO4 Ca·Mg型、SO4-Ca型等硫酸鹽型水,而黔東南部淺變質(zhì)巖地區(qū)水質(zhì)類型以HCO3-Na為主。

3 典型實(shí)例分析

3.1 黃平浪洞溫泉

浪洞溫泉水溫46℃,水質(zhì)結(jié)果為HCO3-Na型水,呈弱堿性。區(qū)域內(nèi),北東100公里外的石阡地區(qū)有大量地?zé)崴植?黃平縣以西的重安江河谷中見溫泉出露。

空間分布上看,北東向上塘復(fù)背斜的聚熱效應(yīng)和同為北東向的上塘-歸龍深大斷層、斑鳩井帚狀構(gòu)造等深大斷裂的供熱效應(yīng)相結(jié)合[ 15],斷層側(cè)的次級斷裂及破碎帶,為大氣降水的垂向入滲提供了徑流通道和循環(huán)條件。成因模式如圖8所示,浪洞溫泉周邊均分布含水性差的板溪群淺變質(zhì)巖系及南沱組冰漬礫巖,大氣降水沿基巖裂隙、節(jié)理入滲,地?zé)崴饕軘嗔褬?gòu)造的控制,熱礦水賦存于斷裂破碎帶或上塘背斜次級斷裂和裂隙、古風(fēng)化面形成的空間內(nèi)。地?zé)釁^(qū)屬典型變質(zhì)巖區(qū)帶狀熱儲。

3.2 六曲河地?zé)峋?o:p>

赫章地區(qū)無地?zé)崴烊宦额^,地?zé)嵘罹?a href="http://m.dooplus.cn/t/施工.html" >施工數(shù)量為1口。六曲河地?zé)峋碧?/a>深度為1 182.7 m,井口水溫50℃,水質(zhì)類型為SO4-Ca·Mg型,成井地層為寒武系婁山關(guān)群白云巖和溝通畫眉斷裂的次級斷裂破碎帶。

根據(jù)鉆孔資料分析,揭穿第二儲熱單元蓋層 (湄潭組)鉆遇斷層破碎帶時,水溫驟然升高、水量增大,至儲熱層(婁山關(guān)群)均見地?zé)崴畤姵?說明畫眉背斜西北翼與畫眉斷裂及其次級斷裂構(gòu)成良好的儲熱構(gòu)造。鉆孔鉆遇斷層破碎帶前后井溫變化異常,推測該層地?zé)崴畞碜愿畹牡谝?a href="http://m.dooplus.cn/t/儲熱.html" >儲熱單元,或畫眉斷裂溝通了地殼深部熱源。

六曲河地?zé)岢梢蚰Ｊ饺鐖D9所示,第二儲集層熱儲結(jié)構(gòu)完好,具備良好的儲熱環(huán)境,而北東向畫眉斷層及其次級斷裂切穿畫眉背斜,深部地層裂隙、構(gòu)造節(jié)理發(fā)育,次級斷裂與畫眉斷裂相溝通,是區(qū)內(nèi)主要的導(dǎo)水、導(dǎo)熱構(gòu)造。熱儲類型為碳酸鹽巖區(qū)帶狀型熱儲。

4 結(jié)語

(1)貴州省地?zé)崴蕴妓猁}巖區(qū)帶狀熱儲型為主,其次為變質(zhì)巖區(qū)帶狀熱儲;變質(zhì)巖、冰漬巖分布區(qū)受挽近期活動斷裂影響形成帶狀熱儲;絕大部分碳酸鹽巖分布區(qū)受褶皺與斷裂構(gòu)造帶共同影響形成帶狀熱儲。

(2)按地層巖性等垂向上可劃分為六個熱儲集單元;主要控礦層為Ⅰ熱儲單元震旦系燈影組和Ⅱ 熱儲單元寒武系清虛洞組、婁山關(guān)群、奧陶系桐梓- 紅花園組以及Ⅴ儲集單元二疊系棲霞-茅口組地層,燈影組、婁山關(guān)群、桐梓-紅花園組為境內(nèi)分布比重最大的熱儲層,共占總數(shù)的61.5%。

(3)能量主要來源于殼幔熱傳導(dǎo)及深斷裂及其次級斷裂帶的熱對流,少部分地區(qū)存在放射性熱源;物質(zhì)來源主要為大氣降水。

(4)貴州省地?zé)崴w為中性低礦化度水;碳酸鹽巖地區(qū)pH值集中在7.2~7.4之間,TDS平均值為588.8 mg/L,水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca·Mg型、HCO3·SO 4 -Ca·Mg型、SO4·HCO 3 -Ca·Mg 型;變質(zhì)巖地區(qū)地?zé)崴畃H中位值為8.08,TDS小于400 mg/L,水化學(xué)類型為HCO3-Na型。