李 雄，白李林，朱凌峰

(云南省有色地質局三一七地質隊 云南 曲靖 65500)

云南保山盆地地熱形成機制探討

李 雄，白李林，朱凌峰

(云南省有色地質局三一七地質隊 云南 曲靖 65500)

云南保山盆地是典型斷陷盆地，眾多溫泉沿斷層帶出露，推斷該盆地熱源為地慢熱流，熱通道為盆地邊緣的大斷裂，盆地新近系、第四系粘土質巖等為地熱良好的熱儲蓋層，盆地地處高熱流區(qū)，保山盆地具有較好的熱源、熱通道、熱儲蓋層條件，地熱開發(fā)前景良好。

斷陷盆地；地慢熱源：斷裂熱通道；云南保山

云南保山盆地內因蓋層條件好，基底熱流值較高，通過深孔在盆地內多能找到地熱，但系統(tǒng)的對基底熱儲和成熱條件的研究較少，本論文在總結已有溫泉、溫水孔數(shù)據(jù)，結合“漢莊古鎮(zhèn)·漢唐城”地熱開發(fā)可行性論證所獲資料，對盆地成熱條件和成因機制進行探討。

1 盆地地質環(huán)境背景

1.1 地形地貌

保山盆地為斷陷湖盆，呈南北向展布，長28km，寬7km～10km，面積約234km2。盆地地勢平坦，海拔標高1640m～1670m，盆地周圍為波狀起伏的低中山地形，標高1800m～2000m；盆地西側為陡峻高山，山前溝口地帶分布有沖洪積扇(裙)，形成侵蝕一堆積臺地地形；東側為較緩山地地形。

1.2 區(qū)域地層

保山盆地內地層主要出露有新近系(N)砂巖[2]、礫巖[3]及第四系(Q)洪積、殘坡積、沖積、冰磧的松散沉積物。盆地西側分布有寒武系、奧陶系、石炭系下統(tǒng)和泥盆系中上統(tǒng)；，盆地東部則主要分布三疊系及石炭系地層。

上寒武統(tǒng)核桃坪組巖性主要為灰綠色頁巖、粉砂巖和碳酸鹽巖等。奧陶系為濱海相—淺海相砂泥質建造夾不純碳酸鹽巖，砂巖成熟度普遍較高。泥盆系及下石炭統(tǒng)的底部為鈣質砂泥質建造，向上迅速過渡為不純碳酸鹽巖和硅質建造，頂部為黑色頁巖。上石炭統(tǒng)下部為含礫砂泥質建造，由雜基質砂礫巖組成，其間夾生物碎屑灰?guī)r，向上變?yōu)槟鄮r夾泥灰?guī)r透鏡體；上部為基性火山巖建造，與下伏地層表現(xiàn)為噴發(fā)不整合或假整合關系，以玄武巖為主。下—中三疊統(tǒng)為白云質碳酸鹽巖，多直接覆蓋在下二疊統(tǒng)之上。中上三疊統(tǒng)為碳酸鹽巖建造和砂泥質建造。

1.3 區(qū)域含水層

區(qū)域含水層組可分為兩類，一類為碎屑巖夾碳酸巖類，如盆地西部大面積出露的寒武系上統(tǒng)核桃坪組(∈3h1、∈3h2)、沙河廠組(∈3s1、∈3s2)、保山組(∈3b1、∈3b2)，奧陶系下統(tǒng)巖箐組(O1y)、漫塘組(O1m)、中統(tǒng)施甸組(O2s)、下蒲縹組(O2p)，該類含水層組賦水性中等；另一類為碳酸巖類，如中統(tǒng)何元寨組(D2hy)、上統(tǒng)大寨門組(D3d)、石炭系下統(tǒng)鋪門前組、香山組并層(C1)、三疊系中統(tǒng)河灣街組(T2h)、上統(tǒng)大水塘組(T3d)，該類含水層組賦水性強。

1.4 區(qū)域地質構造

保山盆地位于岡底斯—念青唐古拉褶皺系，福貢—鎮(zhèn)康褶皺帶，夾持于怒江斷裂和瀾滄江斷裂之間。

盆地東側有瀾滄江斷裂，西部有怒江斷裂，南部為勐波羅河斷裂、柯街斷裂，東北部為瓦窯—云縣斷裂，區(qū)域性斷裂控制了保山—鎮(zhèn)康地塊的地層沉積演化及巖漿、熱流體活動，同時控制了福貢—鎮(zhèn)康地塊的局部原始沉積環(huán)境(沉積、剝蝕)，同時提供了廣泛的熱源活動和礦液運移通道，控制了巖漿巖的侵位空間。

通過地質構造的恢復和推斷，保山盆地內存在南北向大斷裂[4]，區(qū)域稱搬家寨斷裂，該斷裂呈南北走向，中段隱伏于保山第四系之下，長約74km，該斷裂在盆地部份又可以分為兩支，西支F1在盆地西緣，斷面東傾，傾角60°以上，保山盆地因該斷層斷陷而成，保山市區(qū)串珠狀溫泉均沿該支斷層沿線分布，溫度一般超過60℃，說明溫泉的形成與該斷層息息相關；東支F2在盆地東緣，同樣隱伏于第四系之下，斷面西傾，傾角較緩，盆地沿線發(fā)現(xiàn)的金雞溫泉、黃毛莊溫泉及小堡子溫泉等均沿該東支斷裂沿線分布。盆地周邊區(qū)域地質構造見圖1。

搬家寨斷裂帶金雞附近，多次發(fā)生的弱地震，表明其現(xiàn)今仍有活動。

2 熱儲論述

2.1 熱儲層埋藏條件分析

為弄清楚漢莊鎮(zhèn)盆地基底基巖分布和地層情況，在保山漢布置了莊EH-4電磁測深剖面2條，編號為E8、E10，點距為30m，兩剖面方向均為90°。剖面長及剖面方向視通視情況而定，E8剖面長390m；E10剖面長270m。

根據(jù)E8、E10兩條剖面視電阻率等值線形態(tài)及斷面數(shù)值變化、梯度變化、等值線轉折、形態(tài)變化等特征(圖1)，結合測區(qū)范圍及外圍周邊出露巖石、地層及其各套地層分布空間情況，推斷解譯出地層埋深及厚度特征(表1)。

圖2 E8線、E10線EH-4電磁測深剖面推斷解釋綜合斷面圖Fig.2 Comprehensive Interpretation of EH4 Electromagnetic Survey Section Line E8，E10

表1 推斷解譯地層埋深及厚度統(tǒng)計匯總表
Tab.1 Inference of Bed Depth and Thickness

地層代號及巖性預計頂板埋深(m)厚度變化范圍(m)平均厚度(m)累計厚度(m)按地層傾角折算頂板埋深Qh粘性土060～2201501500N2粘土巖、砂礫巖60～220420～580530680160O2p頁巖夾泥灰?guī)r600～800180～217200880760O2s頁巖夾泥灰?guī)r900～1100356～464僅依據(jù)電測深結果，底板反映不清

2.2 熱儲層溫度、水量估算

保山盆地地下水被封閉于滲透性、富水性中等的灰?guī)r、砂質灰?guī)r或碎屑巖夾碳酸巖含水層中。隨著循環(huán)深度的增大，不斷從圍巖吸取熱量使得地下水溫度升高。同時由于熱儲層地下水埋藏深，上覆有較好隔水隔熱保溫蓋層，在較高的大地熱流輻射下，能使得地下水水溫升高，在熱傳導和載熱流體的混合作用下形成深部熱儲。

位于漢莊鎮(zhèn)北東金雞鄉(xiāng)的ZK1熱水孔，于407m揭露石炭系C3d丁家寨組，孔底溫度為47℃，上伏地層為第三系上統(tǒng)粘土巖、砂礫巖和第四系松散層，熱儲層即位于第三系和第四系保溫層之下。保山盆地多年地表平均氣溫15.9℃，據(jù)此可算出保山盆地金雞處的第三系和第四系蓋層的地溫梯度為7.64℃/100m；在漢莊鎮(zhèn)東邊ZK4號熱水孔孔深550m，水溫56℃，可算出該處地溫梯度為7.29℃/100m；保山城南ZK3號熱水孔孔深800m，水溫63℃，可算出該處地溫梯度為5.88℃/100m；因漢莊鎮(zhèn)和ZK3號熱水孔共屬一個次級構造單元，而ZK1和ZK4號熱水孔由于地處斷層附近，地溫梯度有所失真，故工作區(qū)地溫地度宜采用5.88℃/100m，經(jīng)計算埋深760m處的地溫為60.6℃，因保山盆地溫泉性質屬埋藏型，故可推測工作區(qū)揭露熱水溫度為60.6℃左右，基底為奧陶中下統(tǒng)地層，涌水量300m3/d左右；且工作區(qū)水文地質條件較好，開采溫泉具承壓性自流的可能性較大。

3 保山盆地溫泉形成機制

“漢莊古鎮(zhèn)·漢唐城”地熱開發(fā)項目經(jīng)施工驗證了預測的準確性，基巖埋深746.5m，發(fā)現(xiàn)奧陶系中統(tǒng)碎屑巖夾碳酸巖熱水，井口熱水呈自流，自流高度10m左右，水溫和水量均滿足要求。

通過項目論證可以看出，若按常規(guī)地溫梯度估算，斷層附近地溫梯度高達7.64℃/100m，就算是工作區(qū)地溫梯度也高達5.88℃/100m，這較正常地溫梯度高得多，經(jīng)查云南省大地熱流等值線圖，保山盆地大地熱流值在70mW/m2左右，按傅立葉傳熱定律：

式中：q——大地熱流，mW/m2；K——巖石熱導率，

W/m·k(1mcal/cm·s·℃=0.4187 W/m·k)；

dTdz——地溫梯度，℃/100m，負號表示垂向坐標向地表為正；

T——溫度，℃；z——深度，m。

若按正常大地熱流計算，地溫梯度約3.5℃/100m，若按該值計算工作區(qū)溫度是達不到預計值的，保山盆地基底經(jīng)鉆探，目前未發(fā)現(xiàn)花崗巖等放射性生熱的地質體，那么盆地內如此高的地溫梯度的合理解釋，只能是盆地基底斷裂構造影響的結果，是盆地基底大斷裂把地殼深部熱水通過斷層以對流的方式帶到盆地基底，加之保山盆地蓋層條件較好，熱損失較小，深部熱水通過斷層運移至基底的熱水得以封存，故保山盆地地熱開發(fā)條件較好，但受斷層影響較大，溫度將會沿斷層向兩側逐漸遞減，因此在開發(fā)保山盆地地下熱儲時，查明基底隱伏斷裂位置尤為重要。保山盆地地熱形成模式圖見圖3。

圖3 保山盆地地熱形成模式圖Fig.3 Geotherm Genesis Model of Baoshan Basin

5 結 論

保山盆地地熱開發(fā)條件較好，從以往開采情況看，在揭露基巖后均不同程度能找到熱水，但熱水溫度和水量差異較大，盆地整體西邊蓋層(由第三系和第四系組成)厚，東邊蓋層較薄，整個保山盆地沉積的中心在盆地中部偏西，漢莊及為沉積的中心，故覆蓋層較厚，達700m之多。通過以往地質工作和物探手段，盆地西緣和東緣均有斷層，斷層延伸長，深度大，且至今還在活動中，盆地基底熱儲的溫度受斷裂影響較大，因此，在以后開采過程中要注意查清基底隱伏斷裂位置，才能正確預測熱儲溫度。

[1]中國人民解放軍九三三部隊.1∶20萬保山幅區(qū)域水文地質普查報告[R].1978～1980.

[2]彭軍，汪彥等.保山盆地羊邑組二～三段高分辨率層序地層分析[J].西南石油大學學報，2008，30(1).

[3]汪彥，彭軍等.保山氣田新近系羊邑組二一三段沉積微相[J].天然氣工業(yè)，2008，28(4).

[4]戴蘇蘭，劉樹根等.云南保山盆地的形成與演化[J].石油實驗地質，1998，20(20).

A PROBE INTO THE GEOTHERM GENESIS MECHANISM IN BAOSHAN BASIN，YUNNAN

LI Xiong，BAI Li-lin，ZHU Ling-feng

(GeologicalTeam317，YunnanBureauofNonferrousGeology，Qujing655000)

Baoshan basin is a typical fault basin in Yunnan.There are a lot of hot springs along the fault zone.We believe that the heat source is derived from the mantle thermal fluid.The megafault of basin margin is the channel of thermal fluid.The good reservoir and cover bed of geotherm are Neogene，Quaternary claystone，etc.The basin is an area of high geotherm fluid.The potentiality of geotherm development in Baoshan basin is good because of the good geotherm source，heat channel，reservoir and cover beds.

Fault Basin；Mantle Heat Source；Fault Heat Channel；Baoshan，Yunnan

2014-12-11

李雄(1989～)，男，云南鎮(zhèn)雄縣人，助理工程師，從事水文地質、工程地質研究。

P314

A

1004-1885(2015)2-176-5