羅 成，賀 強(qiáng)

(1.中國(guó)煤炭地質(zhì)總局第四水文地質(zhì)隊(duì)，河北 邯鄲 056001； 2.中國(guó)煤炭地質(zhì)總局，北京 豐臺(tái) 100040)

0 引言

云南省是我國(guó)地?zé)豳Y源豐富的省份之一，大地?zé)崃髦悼傮w趨勢(shì)西高東低。蒙自壩區(qū)位于滇東斷陷盆地，是紅河哈尼族彝族自治州首府，也是滇南中心城市核心區(qū)。本文對(duì)蒙自地?zé)岬难芯亢烷_發(fā)將會(huì)對(duì)蒙自市旅游經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到助力作用，同時(shí)彌補(bǔ)該區(qū)深部地?zé)峥瞻住?/p>

據(jù)調(diào)查，研究區(qū)內(nèi)未見溫泉出露。在研究區(qū)外的倘甸、開遠(yuǎn)地區(qū)沿構(gòu)造帶附近有熱泉出露，出露層位為三疊系中統(tǒng)個(gè)舊組一段(T2g1)，泉水溫度24～50℃，流量100～300m3/d，大部為F型熱礦水，但這些溫泉沒有系統(tǒng)地、有規(guī)劃地開發(fā)利用。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 構(gòu)造

蒙自壩區(qū)位于蒙自-屏邊斷裂及通海-個(gè)舊斷裂的交匯帶(圖1)，屬于華南褶皺系(Ⅱ)滇南褶皺帶文山-富寧褶皺束的薄竹山淺褶構(gòu)造體系。其中通海-個(gè)舊斷裂帶分布?jí)螀^(qū)西部，為一系列向南突出的弧形斷裂，即云南“山”字型構(gòu)造的前弧地帶，也是研究區(qū)主要區(qū)域性斷裂。蒙自-屏邊斷裂北西向穿越研究區(qū)，具雙重性深大斷裂；據(jù)前人資料，該斷裂受喜馬拉雅山造山運(yùn)動(dòng)影響，主要表現(xiàn)為剪性走滑斷裂特征，薄竹山褶皺三疊紀(jì)時(shí)期為一隆起，為拱褶構(gòu)造單元。各體系構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，均具有繼承和多期復(fù)合的特點(diǎn)。

1.2 地層

本區(qū)地層由老至新依次有：元古界(Pt)，古生界寒武系(∈)、奧陶系(O)、泥盆系(D)、石炭系(C)、二疊系(P)，中生界三疊系(T)，新生界新近系(N)和第四系(Q)。其中，壩區(qū)內(nèi)沉積厚度較大的新近系含煤地層未進(jìn)行開采。壩區(qū)周邊大面積出露三疊系中統(tǒng)個(gè)舊組(T2g)，巖性為厚層狀灰、灰白色石灰?guī)r；局部出露下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組厚層狀灰黑色石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。

圖1 區(qū)域地質(zhì)Figure 1 Regional geological map

1.3 水文地質(zhì)

1.3.1 含水層

區(qū)內(nèi)含水層劃分為松散巖類孔隙裂隙含水層、碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層兩大類。

1)松散巖類孔隙裂隙含水層。主要由洪積-湖積鈣華層、砂卵石、砂礫石等組成，結(jié)構(gòu)松散，孔隙較發(fā)育，賦存孔隙潛水，單位涌水量0.132～0.938L/(s·m)，富水性中等。

2)碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水層，包括三疊系中統(tǒng)個(gè)舊組巖溶裂隙承壓含水層、下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組巖溶裂隙承壓含水層。個(gè)舊組巖溶裂隙承壓含水層由中厚層狀細(xì)晶石灰?guī)r組成，地表大面積出露，且沉積厚度大，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，局部地區(qū)形成暗河，單位涌水量0.149～0.162 L/(s·m)，富水性中等，排泄區(qū)地段富水性較強(qiáng)，水化學(xué)類型HCO3-Ca型。下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組巖溶裂隙承壓含水層由灰黑色、厚層狀微晶石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r組成，地表局部出露，巖溶發(fā)育，表現(xiàn)形式為巖溶洼地、巖溶漏斗等巖溶景觀，富水性中等，水化學(xué)類型HCO3-Ca型。

1.3.2 隔水層

區(qū)內(nèi)主要隔水層為新近系(N)，巖性由泥巖、鈣質(zhì)泥巖夾煤層及砂礫石層組成，巖層整體結(jié)構(gòu)致密、透水性差，沉積穩(wěn)定，厚度350～100m，具有隔水保溫性強(qiáng)的特點(diǎn)。

2 地?zé)岬刭|(zhì)條件分析

2.1 地?zé)岙惓５幕厩闆r

據(jù)云南熱流分布概況分析，研究區(qū)屬于滇東南右江塊隆低熱流區(qū)，熱流值大多<50mW/m2，相對(duì)穩(wěn)定。但研究區(qū)西部通海-個(gè)舊斷裂帶附近有溫泉出露，熱水來自深層地下熱水，經(jīng)測(cè)算，地溫梯度值>3℃/100m，屬非正常地?zé)嵩鰷芈省?/p>

2.2 熱儲(chǔ)層

2017年1月～7月，中國(guó)煤炭地質(zhì)總局第四水文地質(zhì)隊(duì)在研究區(qū)施工了探采井，將研究區(qū)劃分為兩個(gè)熱儲(chǔ)層。第一熱儲(chǔ)層段：個(gè)舊組一段(T2g1)灰白色石灰?guī)r，巖溶裂隙發(fā)育，鉆進(jìn)中出現(xiàn)全井漏失，最大漏失量10m3/h左右，埋藏深度2 085～2 237m，厚度152m，熱水溫度48.5～51.7℃。第二熱儲(chǔ)層段：永寧鎮(zhèn)組(T1y)，灰黑色石灰?guī)r，埋藏深度2 245～2 893m，厚度648m，熱水溫度51.9～62.8℃，為主要熱儲(chǔ)含水層。

主要熱儲(chǔ)層由一套灰-灰黑色厚層狀石灰?guī)r組成，巖溶裂隙發(fā)育。據(jù)抽水試驗(yàn)資料，井口出水溫度47.5℃，單位涌水量0.162～0.1789L/(s·m)。計(jì)算熱導(dǎo)率平均3.023W/(m·k)，地?zé)嵩鰷芈?.1℃/100m。

2017年8月，水樣在云南地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院測(cè)試研究所檢測(cè)：水化學(xué)類型為HCO3—Ca型，pH值7.5～7.8，礦化度520～560mg/L，總硬度為240.53～262.37mg/L，氟含量1.50～1.68 mg/L，達(dá)到醫(yī)療價(jià)值濃度標(biāo)準(zhǔn)，鍶離子含量9.28～10.89mg/L，為良好的理療鍶型熱礦水。

2.3 蓋層

根據(jù)勘探資料，區(qū)內(nèi)沉積有厚度大的新近系(N)泥巖、鈣質(zhì)泥巖夾煤層，厚度約706.20m，施工過程中沖洗液消耗量不明顯，僅0.1～0.2m3/h，透水性差，具有相對(duì)隔水和保溫作用，為良好熱儲(chǔ)蓋層。

2.4 導(dǎo)熱通道

蒙自壩區(qū)周邊斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，研究區(qū)主要控?zé)針?gòu)造主要有蒙自-屏邊斷裂、通海-個(gè)舊斷裂。壩區(qū)東部蒙自-屏邊斷裂規(guī)模較大，長(zhǎng)約70km，影響帶5～10m，傾向SW，傾角40°～60°，且具有雙重性，對(duì)溝通深部熱源起到了至關(guān)重要的作用；西部發(fā)育通海-個(gè)舊構(gòu)造斷裂帶，長(zhǎng)約100km，斷裂活動(dòng)性較強(qiáng)，導(dǎo)致次生斷裂十分發(fā)育，由于受后期多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，反復(fù)繼承和復(fù)活，具有多期活動(dòng)特征，既溝通了深部熱源，也為地下水深循環(huán)并在沿途吸收深部傳導(dǎo)上來的熱量，然后在水壓差、密度差作用下向上運(yùn)移提供了必要的通道，起到了導(dǎo)熱導(dǎo)水的作用。

3 地?zé)嵯到y(tǒng)成因模式

3.1 熱源

從大地構(gòu)造角度分析，研究區(qū)屬于華南褶皺系(Ⅱ)滇南褶皺帶文山-富寧褶皺束的薄竹山淺褶構(gòu)造體系。鉆井資料顯示，壩區(qū)內(nèi)地層主要為碎屑巖、碳酸鹽巖，蓋層段井深320～1 500m，地?zé)嵩鰷芈?.1℃/100m；1 500～2 000m，地?zé)嵩鰷芈?1.0～1.5)℃/100m；熱儲(chǔ)層段井深2 000～3 000m，地?zé)嵩鰷芈?1.2～2.1)℃/100m。研究區(qū)地?zé)嵩鰷芈孰S地層的埋深增大而增大，隨熱儲(chǔ)層段富水性的增強(qiáng)而減小。

分析認(rèn)為，本區(qū)地?zé)嵩赐ㄟ^構(gòu)造控制來自地球轉(zhuǎn)運(yùn)熱，作為地球內(nèi)部主導(dǎo)熱源。研究區(qū)兩側(cè)大氣降水分別沿蒙自-屏邊斷裂、通海-個(gè)舊斷裂以及斷裂影響帶入滲補(bǔ)給，順構(gòu)造影響形成溶隙裂隙通道由上而下，向深部緩慢徑流并不斷吸取周圍巖體熱量加熱，依靠正常的地?zé)嵩鰷貙?duì)巖溶水加熱，從而形成熱水，且上覆巨厚的新近系蓋層起到保溫隔熱作用。

3.2 成因模式

蒙自壩區(qū)地?zé)嵯到y(tǒng)的成因模式可概括為：大氣降水在壩區(qū)東、西部山區(qū)碳酸鹽巖巖溶含水層補(bǔ)給區(qū)向下入滲，以垂直滲流或水平徑流側(cè)向補(bǔ)給以及部分越流形式向壩區(qū)方向運(yùn)移進(jìn)入熱田，在東、西部蒙自-屏邊斷裂及通海-個(gè)舊斷裂破碎帶深部熱源作用，地下水深部熱交換，隨循環(huán)深度增大而不斷從巖石中獲取熱量逐步加熱，形成中低溫對(duì)流型熱水。熱水在封閉的三疊系個(gè)舊組一段(T2g1)、永寧鎮(zhèn)組(T1y)含水層溶隙中進(jìn)行水平、垂向運(yùn)動(dòng)。研究區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)含水層地下水總體由南向北徑流(圖2)。

4 地?zé)崮艿拈_發(fā)利用及保護(hù)

4.1 熱水開發(fā)對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響

經(jīng)調(diào)查，研究區(qū)內(nèi)未發(fā)生過地質(zhì)災(zāi)害。結(jié)合該區(qū)地質(zhì)地貌條件和地下水開發(fā)利用情況，認(rèn)為當(dāng)開采熱水深度達(dá)2 000m時(shí)，地質(zhì)環(huán)境受地?zé)峋_采的影響較小。

4.2 熱廢水排放對(duì)環(huán)境影響

探采井出水溫度47.5℃，通過輸水管道及利用系統(tǒng)后，如洗浴，棄水溫度一般不高于35℃，棄水排放至地下管道和其它污水混流，從而達(dá)到了降低溫度的效果，因此余熱對(duì)環(huán)境不會(huì)造成明顯影響。

經(jīng)水質(zhì)檢測(cè)，探采井水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)值均小于允許排放標(biāo)準(zhǔn)，棄水排放不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。

4.3 地下熱水保護(hù)

地?zé)豳Y源為新型清潔環(huán)保能源，具有投資少，見效快的特點(diǎn)，但也屬于消耗型能源，因此，在開發(fā)利用過程中應(yīng)有計(jì)劃、有限制地開采，合理布局，同時(shí)做好水位、水溫監(jiān)測(cè)工作，要遵循“開源與節(jié)流并舉”和“開發(fā)與保護(hù)并舉”的方針，避免開采量過大造成水位下降過快，以致縮短水井使用壽命，建議其尾水在進(jìn)行適當(dāng)處理后可用于養(yǎng)殖、種植等方面。

5 結(jié)論

1)蒙自壩區(qū)地?zé)釣橹械蜏貙?duì)流型地?zé)嵯到y(tǒng)。壩區(qū)內(nèi)三疊系碳酸鹽巖巖溶含水層蘊(yùn)藏豐富中低溫地?zé)豳Y源，氟含量較高， 達(dá)到具有醫(yī)療價(jià)值濃度，且地下水中礦物質(zhì)鍶含量較高，為鍶型熱礦水。

2)對(duì)蒙自壩區(qū)地?zé)嵫芯繉?duì)蒙自市經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，地?zé)豳Y源雖屬可再生資源，在開發(fā)利用過程中也應(yīng)有科學(xué)規(guī)劃，合理適度開采。

圖2 蒙自壩區(qū)地?zé)岢梢蚰Ｊ紽igure 2 Mengzi basin area geothermal genetic model

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