王 斌，李百祥，馬新華

(1.青海省水文地質(zhì)及地?zé)岬刭|(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧810008;2.甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州730020)

據(jù)共和新聞網(wǎng)報(bào)導(dǎo)，共和恰卜恰地區(qū)2號(hào)新井(DR2)，井深達(dá)到1 850 m時(shí)，基底印支期花崗巖溫度較高，據(jù)測(cè)溫巖石溫度達(dá)98.60℃，經(jīng)計(jì)算盆地平均地溫梯度達(dá)5.61℃/100m，預(yù)計(jì)孔深達(dá)3 000 m以上，巖體溫度達(dá)160℃以上，干熱巖資源豐富。

另據(jù)發(fā)表資料［6］，貴德扎倉寺溫泉溫度(93.5℃)接近當(dāng)?shù)胤悬c(diǎn)(92.5℃)，地?zé)岙惓^(qū)地溫梯度值很高為9.5℃/100m。經(jīng)過計(jì)算，地表以下2 000 m、4 000 m、6 000 m的熱儲(chǔ)溫度分別為195℃、385℃、575℃，完全滿足“熱干巖”發(fā)電的溫度要求。

從上述資料可看出，共和恰卜恰地區(qū)盆地型地?zé)崽镉闷骄販靥荻韧扑闵畈繙囟葧r(shí)，地溫梯度取值偏大。同時(shí)，在研究該地區(qū)存在干熱巖地?zé)岬刭|(zhì)條件時(shí)［12］［15］，只注重了高地溫梯度，忽視了地溫梯度計(jì)算方法存在的問題，經(jīng)對(duì)區(qū)內(nèi)新近完成地?zé)峋疁y(cè)溫?cái)?shù)據(jù)在Excel用回歸分析統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，在相應(yīng)深度達(dá)不到預(yù)期熱儲(chǔ)溫度。

扎倉寺溫泉屬斷裂對(duì)流型地?zé)崽?，用貴德盆地內(nèi)淺部測(cè)溫資料計(jì)算出的地溫梯度［6］［7］不符合對(duì)流型地?zé)崽锏奶卣?，加之?dǎo)熱斷裂通道溫度場(chǎng)分布和地?zé)崃黧w的流速從現(xiàn)有資料無法取得，因此，根據(jù)盆地內(nèi)淺部地溫梯度再計(jì)算一定深度對(duì)應(yīng)的熱儲(chǔ)深度就顯得不夠合理。

1 區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)背景和地?zé)犸@示

共和－貴德盆地處于昆侖山脈與秦嶺山脈之間，為一個(gè)總體呈北西西向展布的菱形山間盆地。大地構(gòu)造單元屬于東昆侖、西秦嶺造山帶接合部位，稱之為“共和缺口”或中央造山帶“秦昆岔口”。按地質(zhì)力學(xué)劃分，屬昆侖－秦嶺緯向構(gòu)造帶與河西系構(gòu)造復(fù)合的沉降帶。

共和－貴德盆地是古近系初形成的斷陷盆地，四周被斷褶帶隆起山地圍限，北側(cè)是青海南山、拉雞山斷褶隆起帶、南側(cè)是河卡南山、巴吉山斷褶隆起帶、西為鄂拉山構(gòu)造巖漿巖帶、東為扎馬山斷褶隆起帶，中間被瓦里貢山構(gòu)造巖漿巖隆起帶分隔為共和、貴德兩盆地。

共和－貴德盆地周邊均受山前深大斷裂的控制，挽近期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，山體隆升，盆地大幅度下降，沉積了較厚的第四系(Q)沖洪積、河湖相堆積物和新近系(N)、古近系(E)湖相堆積物，上部為磚紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖互層，下部為褐紅色砂質(zhì)泥巖夾砂礫巖。在盆地東部邊緣還有白堊紀(jì)基性火山熔巖沿多禾茂斷裂呈近南北向分布。三疊系(T)廣泛出露在盆地周邊隆起帶和組成盆地基底，下、中、上三統(tǒng)具全，下、中統(tǒng)為海相，上統(tǒng)為陸相。

侵入巖主要以印支－燕山期花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖和斑狀花崗巖等為主，侵入于中、下三疊系。由三疊系和印支－燕山期中酸性巖體構(gòu)成褶皺基底。

盆地內(nèi)發(fā)育三級(jí)湖相階地和多級(jí)黃河階地，說明隨青藏高原隆升，盆地一直處于間歇性抬升狀態(tài)［1］。

1.1 隆起山地?cái)嗔褜?duì)流型溫泉成帶密集分布水溫高

共和－貴德盆地東西兩側(cè)和中間形成三條近南北向構(gòu)造巖漿巖隆起帶，也是三條右行走滑活動(dòng)斷裂帶和溫泉密集分布帶，夾持在NWW向東昆侖－西秦嶺南北兩側(cè)主邊界斷裂之間。

盆地西側(cè)構(gòu)造巖漿巖帶在鄂拉山沿烏蘭－興海一線分布，全長(zhǎng)180 km，以三疊系鄂拉山群火山巖和印支－燕山期中酸性巖體構(gòu)成山體主體，巖體長(zhǎng)軸和三疊系火山巖多呈NNW向，并有一系列斷裂平行展布，其中以瓦洪山斷裂貫穿南北，斷裂顯示強(qiáng)烈的擠壓現(xiàn)象，呈現(xiàn)出50～100 m寬的斷裂擠壓破碎帶，且多期活動(dòng)以第四紀(jì)新構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)烈。沿?cái)嗔逊植加袨跆m巴硬格里溫泉(42.5℃/1)，興海青根河溫泉(62℃/2)、興海溫泉鎮(zhèn)溫泉(61℃/3)等。

中間瓦里貢山構(gòu)造巖漿帶沿當(dāng)家寺－過馬營(yíng)一線分布，中酸性侵入巖為印支－燕山期，當(dāng)家寺－群強(qiáng)隱伏斷裂帶沿瓦里貢山隆起帶呈NNW向展布貫穿南北，沿此構(gòu)造巖漿帶分布的溫泉溫度最高，由北往南有曲乃亥溫泉(86℃/6)、扎倉寺溫泉(93.5℃/7，達(dá)到當(dāng)?shù)胤悬c(diǎn)92.5℃為沸泉)，新街溫泉(64℃/8)。東側(cè)是扎馬山構(gòu)造巖漿帶，屬西秦嶺印支造山帶，以三疊系和印支－燕山期花崗巖為基底，并有崗察寺－多禾茂斷裂貫穿南北，沿多禾茂斷裂還有白堊紀(jì)基性火山熔巖呈帶狀分布。溫泉有同仁蘭采溫泉(67℃/9)、同仁曲庫呼溫泉(48.5℃/10)和西卜沙溫泉(44℃/11)等分布。

圖1 共和－貴德盆山地?zé)岱植紙D

上述構(gòu)造巖漿巖帶中，斷裂切割較深，第四紀(jì)新構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)，為深部熱流體對(duì)流運(yùn)移提供了良好的通道，形成縱貫西秦嶺－東昆侖南北向地?zé)釒А?/p>

1.2 沉積盆地地?zé)峋疁囟雀?、地溫梯度?/h3>

1)共和縣城附近鉆孔揭露，300 m左右第四系含水層水溫較正常井普遍增高10℃，經(jīng)測(cè)量，新水1、2號(hào)井井口溫度27℃，3號(hào)井井口溫度31℃，4號(hào)井井口溫度高達(dá)38.6℃，這些地?zé)岙惓＞嘌仉[伏斷裂帶展布，水量豐富，單井涌水量2 000～4 000 m3/d。上他買－阿乙亥地段克才村農(nóng)田供水CK9孔，井深246 m，水溫42℃，地溫梯度值達(dá)7.5℃/100m。

1999年共和縣城民族師院地?zé)峋?QR1)孔深969 m，932.1 m見花崗巖，風(fēng)化殼厚12.5 m。井底實(shí)測(cè)溫度70℃，全井平均地溫梯度為6.79℃/100m，井口水溫僅40℃，涌水量458 m3/d。

2007年在共和縣城附近上他買－阿乙亥打成的地?zé)峋?，井? 203.48 m，0～583 m為第四系亞粘土、亞砂土及粉細(xì)砂、中粗砂地層，583～1 203.48 m為新近系泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉細(xì)砂巖、中砂巖及含礫中粗砂巖。經(jīng)抽水試驗(yàn)，涌水量1 136 m3/d，井口水溫達(dá)72.5℃，井底測(cè)溫到83℃。平均地溫梯度6.36℃ /100m。

2011年在上塔買－阿乙亥施工DR1地?zé)峥?，孔? 455 m，在1 354 m鉆遇花崗巖。0～55 m是第四系全新世沖洪積物，主要為砂礫卵石、亞砂土，55～610 m為第四系早更新世亞粘土、砂巖等，610～1 354 m為古近系，主要為泥巖、砂巖，1 354～1 454 m為花崗巖，孔底溫度87℃，井口水溫82℃，涌水量800 m3/d。

2012年又在上塔買－阿乙亥施工 DR2地?zé)峥?，孔? 850 m，1 454 m見花崗巖，孔底溫度98.6℃，經(jīng)計(jì)算盆地平均地溫梯度達(dá)5.61℃/100m。

2)貴德三河地區(qū)自流水勘探中，鉆孔控制深度350～603 m。井底溫度 35.0℃ ～64.0℃，地溫梯度 6.67～9.5℃ /100m。

2000年在貴德溫泉賓館施工R1地?zé)峋?，井? 000.20 m，在600 m以上進(jìn)行了封井止水，井口自流量為50 m3/d，測(cè)得井底溫度71℃，井口水溫為50℃，由于水量小沒有成井。

2010年在貴德縣河濱公園施工R2號(hào)地?zé)峋?，終孔深度1 709.56 m，1 490.55 m 進(jìn)入花崗巖，埋深在 608.50 ～1 594.70 m熱儲(chǔ)段厚度為986.20 m，巖性為古近系棕紅色泥巖、砂質(zhì)泥夾中砂和粉細(xì)砂，下部為花崗巖破碎帶。井底溫度為97.3℃，經(jīng)試水在608.50～1 594.7 m 之間的熱儲(chǔ)帶有熱無水。

2012年在貴德縣梨花別墅施工R3號(hào)地?zé)峋?，終孔深度2 700.35 m，井底溫度為107℃，經(jīng)試水熱儲(chǔ)部位有熱無水。

由上述鉆孔測(cè)溫可見，在該區(qū)地溫場(chǎng)高、地溫梯度大是共同特點(diǎn)。

2 地?zé)嵯到y(tǒng)的厘定

在《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》中將熱儲(chǔ)溫度高于150℃的地?zé)嵯到y(tǒng)稱為高溫地?zé)嵯到y(tǒng)，熱儲(chǔ)溫度在90℃ ～150℃之間稱為中溫地?zé)嵯到y(tǒng)，低于90℃稱為中溫地?zé)嵯到y(tǒng)。區(qū)內(nèi)對(duì)斷裂對(duì)流型溫泉分布地段缺乏深部熱儲(chǔ)的實(shí)測(cè)溫度，熱儲(chǔ)溫度主要通過地球化學(xué)地?zé)釡貥?biāo)計(jì)算。

共和－貴德地區(qū)斷裂對(duì)流型溫泉雖很多，唯有扎倉寺溫泉和溫泉鎮(zhèn)溫泉已經(jīng)初步勘查和開發(fā)，資料相對(duì)較多，除上述外，另據(jù)石英溫標(biāo)和石髓溫標(biāo)計(jì)算熱儲(chǔ)溫度［6］，扎倉寺溫泉110℃ ～137℃、溫泉鎮(zhèn)溫泉68℃ ～120℃。通過以上地球化學(xué)溫標(biāo)計(jì)算，平均熱儲(chǔ)溫度接近和低于150℃，屬中溫地?zé)嵯到y(tǒng)［5］。

3 地溫梯度計(jì)算與熱儲(chǔ)深度預(yù)測(cè)

目前熱儲(chǔ)深度計(jì)算都是用熱儲(chǔ)溫度與平均地溫梯度估算，從盆地內(nèi)測(cè)溫曲線來看，在淺部具向上凸的二次曲線特征，已不是單純傳導(dǎo)型的線性變化，表明伴有對(duì)流型熱流作用。據(jù)理論計(jì)算［3］表明，隨垂直水流速度増加，測(cè)溫曲線的曲率增大，呈現(xiàn)與傳導(dǎo)型直線向外偏離的特點(diǎn)，并隨著深度的增加逐漸趨于線性。另從區(qū)內(nèi)多個(gè)地?zé)峋骄販靥荻扔?jì)算結(jié)果來看，隨著計(jì)算井深加大平均地溫梯度呈減小的趨勢(shì)，可見用傳導(dǎo)型線性公式計(jì)算整條測(cè)溫曲線的平均地溫梯度值勢(shì)必偏大，若對(duì)測(cè)溫曲線在Excel采用回歸分析統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)功能分段計(jì)算各段地溫梯度，由熱儲(chǔ)溫度再計(jì)算預(yù)測(cè)熱儲(chǔ)深度就較為接近實(shí)際。

共和－貴德盆地超過千米見花崗巖的地?zé)峥啄壳坝?口(圖1)，共和、貴德各2口，其中一孔進(jìn)行井中測(cè)溫曲線梯度計(jì)算和熱儲(chǔ)深度預(yù)測(cè)，另各選一孔作為對(duì)比驗(yàn)證。

從共和DR1井和貴德R2井測(cè)溫曲線來看，基本可分三段(圖2、圖3)。前段在200～300 m以前是測(cè)溫曲線急聚上升曲率變化非線性段，由回歸方程擬合共和DR1井測(cè)溫曲線符合對(duì)數(shù)分布;貴德R2井測(cè)溫曲線較為復(fù)雜，出現(xiàn)溫度場(chǎng)倒轉(zhuǎn)后又上升，很難用已有曲線類型擬合，只能按線性變化擬合其中后半段，地溫梯度為9.75℃/100m，逼近擬合程度也較差。以上2孔在共和城區(qū)附近和貴德三河地區(qū)，如前所述，淺部為第四系疏松地?zé)醿?chǔ)蓋層，導(dǎo)熱率相對(duì)較低，非滲透巖層覆蓋于以對(duì)流為主的熱儲(chǔ)層之上，地下水有較高溫度和涌水量，受其影響形成對(duì)流與傳導(dǎo)混合型熱儲(chǔ)，雖具有很高地溫梯度，已不滿足線性地溫場(chǎng)計(jì)算條件。中間為平穩(wěn)上升段，延深長(zhǎng)度較大在1 000～1 400 m，為新近系(N)、古近系(E)湖相堆積物分布，巖石熱導(dǎo)率相對(duì)較低，地溫梯度具有線性特征，相關(guān)系數(shù)平方(R2)在共和盆地和貴德盆地分別為0.984 3、0.987 2，相關(guān)系數(shù)(R)均在 0.99 以上，逼近擬合程度較好，計(jì)算地溫梯度分別為 3.66℃ /100m，2.96℃ /100m，相比之下共和盆地較貴德盆地新近系(N)、古近系(E)有較好熱儲(chǔ)傳導(dǎo)性。尤其最后200～400 m是緩慢遞升段，已進(jìn)入基底花崗巖，隨巖石密實(shí)程度增大，熱導(dǎo)率增加，地溫梯度減小，共和盆地和貴德盆地分別為 2.36℃ /100m，1.87℃ /100m，相關(guān)系數(shù)R均在0.99以上，逼近擬合程度更好以傳導(dǎo)型熱儲(chǔ)為主，是預(yù)測(cè)干熱巖的賦存部位。

表1 熱儲(chǔ)溫度計(jì)算表

圖2 共和DR1孔地溫梯度計(jì)算圖

圖3 貴德R2孔地溫梯度計(jì)算圖

在共和DR1孔利用深部梯度預(yù)測(cè)1 850 m深度的熱儲(chǔ)溫度為96.66℃，與相距16 00 m的

DR2孔井底溫度98.6℃，僅偏低2℃，預(yù)測(cè)孔深3 000 m溫度可達(dá)123.8℃，要達(dá)到熱儲(chǔ)溫度150℃，需要深度4 110 m。

貴德R2孔利用深部地溫梯度，計(jì)算2 700 m深度的熱儲(chǔ)溫度為115.49℃，與相距1800 m的梨花別墅(R3)同深度地?zé)峥拙诇囟?07.56℃，誤差偏高7.83℃，預(yù)測(cè)孔深3000 m溫度可達(dá)121.1℃，要達(dá)到熱儲(chǔ)溫度150℃，需要深度4 545 m。

這個(gè)深度與資料［10］用貴德地區(qū)平均地溫梯度3.5℃/100 m計(jì)算扎倉寺溫泉熱儲(chǔ)溫度177℃的熱儲(chǔ)深度為4 790 m，溫度150℃的熱儲(chǔ)深度為4 285.7 m，較為接近。

但需說明的是扎倉寺溫泉熱儲(chǔ)深度計(jì)算是采用與盆地一致的地溫梯度。溫泉是水熱強(qiáng)烈活動(dòng)帶，是熱流測(cè)量的禁區(qū)［2］，缺乏深部實(shí)測(cè)溫度的條件下，更難求得傳導(dǎo)型地溫梯度，用鄰區(qū)平均地溫梯度對(duì)溫泉區(qū)預(yù)測(cè)與實(shí)際存在很大不可預(yù)見性。

由上可見，在盆地內(nèi)用地?zé)釡y(cè)溫孔深部線性測(cè)溫段計(jì)算地溫梯度預(yù)測(cè)熱儲(chǔ)深度，與檢驗(yàn)孔井底深度實(shí)測(cè)溫度較接近，在類似的地質(zhì)條件下，可進(jìn)行預(yù)測(cè)。

4 地?zé)岢梢蝾愋吞接?/h2>

目前，在共和－貴德盆地內(nèi)針對(duì)干熱巖勘查的鉆孔已開鉆，共和盆地的鉆孔布置于共和縣城北側(cè)的重力低區(qū)域，推斷深部為花崗巖部位;貴德盆地鉆孔根據(jù)“就熱找熱”的原則，直接打在扎倉寺溫泉地表已有花崗巖出露的地段，另據(jù)氦同位素 4He有較高含量［16］和 R(樣品3He/4He)/Ra(空氣3He/4He)＜1，推斷為殼源印支期重熔S型花崗巖，其熱源除有隨地殼正常增溫外還疊加時(shí)代相對(duì)較新印支期花崗巖中含鈾、鉀、釷等放射性元素衰變生熱率高的因素，由此產(chǎn)生的熱能形成較高熱流背景，是傳導(dǎo)型地?zé)豳Y源干熱巖的熱源。

同時(shí)，熱水溫度取決于循環(huán)深度，在一定熱流背景下，熱水循環(huán)越深，溫度就越高，巖體本身的滲透性差，主要靠裂隙及破碎帶導(dǎo)水，在地形高差所形成水力壓差作用下形成地下熱水深循環(huán)系統(tǒng)。盆地邊緣分布的斷裂對(duì)流型溫泉，除上述類似熱源外，主要靠深斷裂導(dǎo)熱、導(dǎo)水的作用。

5 結(jié)語

分布于共和－貴德盆地盆緣的溫泉屬斷裂對(duì)流型地?zé)豳Y源，通過地球化學(xué)溫標(biāo)計(jì)算平均熱儲(chǔ)溫度接近或低于150℃，屬中為溫地?zé)嵯到y(tǒng)。盆地內(nèi)，推斷為殼源印支期重熔S型花崗巖，其熱源除隨地溫梯度地殼正常增溫外還疊加鈾、鉀、釷衰變生熱產(chǎn)生熱源形成高熱流背景，在盆地內(nèi)傳導(dǎo)型地?zé)豳Y源3 000 m達(dá)不到高溫地?zé)嵯到y(tǒng)的溫度(150℃)，可屬中溫地?zé)嵯到y(tǒng)，只有在較大的深度(4 300 m)才能獲得較高的溫度或稱準(zhǔn)高溫系統(tǒng)。這將會(huì)影響干熱巖勘查經(jīng)濟(jì)價(jià)值和效益，其預(yù)測(cè)結(jié)果，有待于盆地內(nèi)針對(duì)干熱巖鉆探井完鉆后的驗(yàn)證。

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