宰西,黃建國*,馬浩翔,徐世光,楊 壯

(1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，昆明 650093;2.云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局) ，昆明 650200)

1 引言

地?zé)嶙鳛榧八?、熱、礦”三位一體的新型潔凈資源，既是清潔的能源，又是十分可貴的醫(yī)療礦水資源，具有廣泛的用途。我國地?zé)豳Y源豐富，但分布不均。水熱區(qū)分布和水熱活動受地質(zhì)構(gòu)造控制，其中高溫?zé)嵋合到y(tǒng)分布于滇、藏、臺，溫-低溫?zé)嵋合到y(tǒng)主要分布于各沉積盆地。云南是地?zé)岽笫?，地?zé)豳Y源對省內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。省內(nèi)高溫和低溫地?zé)豳Y源均有涉及。其中，低溫地?zé)豳Y源可用于醫(yī)療保健、住房供暖、溫泉洗浴、水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面。

在該區(qū)地?zé)嵴{(diào)查中多處自冒溫泉，水溫達(dá)38 ℃～70 ℃，屬低溫地?zé)幔渌|(zhì)基本滿足生活用水、天然礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，為硫化氫、氟、硅醫(yī)療熱礦水。該區(qū)地?zé)崂寐瘦^低，野外溫泉沒有得到很好的保護(hù)和利用，首先需要調(diào)查當(dāng)前地下冷水和地下熱水的資源分布情況，更新有關(guān)地?zé)崽锏膭討B(tài)特征數(shù)據(jù)，劃定地?zé)崽锏姆秶?/p>

2 研究區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)概況

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和野外實地調(diào)查，該區(qū)主要出露第四系和新近系松散巖、寒武系變質(zhì)巖，局部分布有侵入巖脈，第四系主要出露于該區(qū)中部的龍江河床及兩岸，寒武系地層主要出露于該區(qū)東部。

該區(qū)位于龍江水系構(gòu)造剝蝕沖刷的河谷地段，北東-南西向構(gòu)造體系發(fā)育，晚近期活動劇烈，不僅有褶皺構(gòu)造斷塊抬升成山，亦有相對陷落形成河谷。河谷中堆積200～1 000 m厚的Q-N河湖相砂礫含水層組，下伏片麻巖和花崗巖，由于風(fēng)化裂隙構(gòu)造較為發(fā)育，構(gòu)成單一的貯水構(gòu)造，富水性較均一。河谷四周山區(qū)接受大氣降水補(bǔ)給，地下水向河谷邊緣匯集，構(gòu)成富水塊段；河谷外圍地下水與埋藏于深部的巖漿巖裂隙水常具水力聯(lián)系，形成承壓含水層。該類富水塊段處于或鄰近斷裂構(gòu)造帶或褶皺裂隙密集帶上，有條件接受深部大地?zé)崃骷訜?，形成溫泉，適當(dāng)部位可鉆鑿出自流熱水孔。

2.1 地?zé)岙惓８攀?/h3>

由于受多組規(guī)模巨大的北東向構(gòu)造帶的控制，自西而東有清平-廣卡斷裂、曼金斷層、等扎斷層、王子樹-南京里褶皺背斜、龍陵-瑞麗斷裂以及伴生的次級構(gòu)造，構(gòu)成橫縱交錯的斷塊型圖案。從歷史發(fā)展來看，瀾滄江深大斷裂帶和怒江斷裂帶控制了滇西的沉積構(gòu)造格局，怒江斷裂帶的南段龍陵-潞西斷裂在緬甸曼德勒北側(cè)與實皆斷裂交匯，構(gòu)成了三角斷裂地帶。這些深大斷裂的活動，派生了一系列北東向的右行張扭斷裂帶。如瓦德龍斷裂帶等，在這些斷裂帶上，形成隴川等滇西微盆地群。這些構(gòu)造斷裂自下古生代至晚近地質(zhì)時期均在不斷活動，例如新生代斷陷盆地的形成、地震活動頻繁等就是有力的佐證。據(jù)前人資料分析，該組斷裂可能與深部地層溝通，龍陵-潞西斷裂或其產(chǎn)生的次級斷裂，為深層熱流的上升創(chuàng)造了有利的條件。

熱水溫度的高低與多種因素有關(guān)，如熱流通道條件，儲熱層的封閉、保溫條件，以及所受淺循環(huán)水混合參與的多少等條件的差異等，所以各處水溫不同，溫泉顯示有高有低。勐約鄉(xiāng)人民政府在其開發(fā)的旅游小鎮(zhèn)處打一深約200 m的供水井Q01，其水溫在25℃～28℃，揭露下伏含水層為前寒武系花崗巖巖組；在勐約鄉(xiāng)以西2 km處，出露一自冒溫泉Q02，測得水溫在38 ℃～40 ℃，周邊出露巖性為片麻狀花崗巖；在鄉(xiāng)鎮(zhèn)以南西尺巴處溫泉，調(diào)查一熱水井Q03，測得水溫在65 ℃～70 ℃。這些溫泉出露點均顯示出研究區(qū)具有顯著地?zé)岙惓！?/p>

2.2 地溫場特征

研究地?zé)崽锏牡販貓鎏卣?，主要是為了搞清地?zé)崽飪?nèi)的地溫及地溫梯度的空間變化，圈定地?zé)岙惓７秶鷧^(qū)，推算熱儲溫度，有利于對地?zé)岙惓５某梢?、熱儲結(jié)構(gòu)特征、控?zé)針?gòu)造及可能存在的熱源做出合理分析。地溫場受地表、地殼運動等因素的影響，尤其是水系和斷裂構(gòu)造的控制，形成了若干個孤立的小異常。在水系分布帶上，地溫場值明顯降低，在斷裂構(gòu)造帶上，地溫場值發(fā)生明顯變化，出現(xiàn)局部地?zé)岣邷刂怠?/p>

地球內(nèi)部所蘊藏的豐富熱能在溫度差的驅(qū)動下主要通過地層或斷層等介質(zhì)向地表流動、散失，形成了地球的熱場，這個場稱為地?zé)釄?，或地球的溫度場，簡稱地溫場。

地球內(nèi)部的熱能通過巖層熱傳導(dǎo)和地?zé)崃黧w對流作用不斷向地球表面散失，其方向總是垂直于地面，通常用大地?zé)崃鱽肀硎具@種熱流傳遞狀況。在中國大陸地區(qū)地表觀測到的熱流值中包含著地殼放射性生熱率貢獻(xiàn)和來自深部的地幔熱流兩部分。大地?zé)崃髦悼赏ㄟ^以下公式進(jìn)行計算：

(1)

實測大地?zé)崃饕话闶窃阢@孔中測量地溫和采集相應(yīng)層段的巖樣，然后分別確定其地溫梯度和在實驗室測定采集巖樣的熱導(dǎo)率，有了這兩個參數(shù)就可以利用上式計算熱流值。

實測大地?zé)崃髦凳茄芯恳粋€地區(qū)大地?zé)崃鞣植继卣鞯幕A(chǔ)。研究大地?zé)崃鞅仨毻瑫r給出熱流點的位置、深度范圍、地溫梯度、巖石熱導(dǎo)率和偏差。而實際要獲取一個大地?zé)崃髦凳潜容^困難的，有時只能估算大地?zé)崃髦?，即在缺乏系統(tǒng)測溫數(shù)據(jù)或巖石熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)情況下所計算得到的熱流值。云南具有高地?zé)崽卣鞯牡刭|(zhì)發(fā)展歷史，吳乾蕃等通過實測獲得26口井的地?zé)釘?shù)據(jù)，結(jié)合周真恒等人云南深部熱流研究，云南地?zé)釞M向變化相當(dāng)顯著，地?zé)釄鼍哂形鞲邧|低(西部騰沖最高)，并由西向東呈波浪式降低的趨勢，熱流的分布與地質(zhì)構(gòu)造單元有明顯的一致性(圖1)。

圖1 云南大地?zé)崃鞯戎稻€圖

根據(jù)地溫場特征分析及已有鉆孔相關(guān)測溫測井?dāng)?shù)據(jù)資料顯示，在該研究區(qū)只能得到各地?zé)崛c的平均地溫梯度，缺乏對應(yīng)論證區(qū)各不同深度的巖石熱導(dǎo)率和相應(yīng)的地溫梯度數(shù)據(jù)，因此實測大地?zé)崃麟y以獲得。根據(jù)相關(guān)資料及對云南省的大地?zé)崃鞣謪^(qū)的成果，以及結(jié)合收集到的地質(zhì)資料，研究區(qū)屬于隴川盆地邊緣的低-中熱流區(qū)，其大地?zé)崃髦翟?0 mW/m2左右。

3 勐約溫泉的成因分析

3.1 研究區(qū)熱源

區(qū)內(nèi)的花崗巖侵入體，有燕山期花崗巖體和前寒武系片麻狀花崗巖體，花崗巖體以巖株、巖脈、巖墻的方式侵入基巖，花崗巖體距今的時間已在100 Ma以上，因此不可能作為該地?zé)嵯到y(tǒng)的特殊熱源。

綜上所述，熱田熱源主要來源于上地幔的巖漿，高熱巖漿囊構(gòu)成本區(qū)熱源(圖2)。雖然上寒武系花崗巖距今時間久遠(yuǎn)，不可能有殘余熱量，但巖漿巖中放射性元素衰變產(chǎn)生的熱能同樣是該區(qū)地?zé)岙惓５脑蛑弧?/p>

1.泉點；2.沖洪積層；3.花崗巖；4.風(fēng)化界線；5.巖漿囊圖2 隴川縣地?zé)釡厝獰嵩磮D

3.2 研究區(qū)熱儲層埋藏條件分析

按物探解譯，基底為前寒武系上統(tǒng)花崗巖巖層，該套巖層歷經(jīng)多次構(gòu)造運動，裂隙縱橫交錯極為發(fā)育，滲透性強(qiáng)，連通性好，地?zé)釘U(kuò)散條件亦好，加之厚度大、分布廣，因而構(gòu)成了區(qū)內(nèi)良好的儲熱層或溫水含水層。同時上覆有第三系上統(tǒng)粘土巖、砂礫巖和第四系松散層，厚度大，其導(dǎo)熱性差，屬相對保溫蓋層，因此，深部散發(fā)的熱流，通過斷裂帶上升，傳送到前寒武系上統(tǒng)地層里蘊藏起來，屬典型的脈狀型熱儲結(jié)構(gòu)類型。同時區(qū)內(nèi)熱儲層儲熱含水層的水源補(bǔ)給較為充沛，一是大氣降水補(bǔ)給，二是盆地邊緣的地下水補(bǔ)給，三是越流補(bǔ)給，后者主要是通過斷裂帶兩側(cè)含水層的越流補(bǔ)給。

在研究區(qū)西部2 km的溫泉自冒點Q02處，出露的前寒武系上統(tǒng)全-強(qiáng)風(fēng)化花崗巖地層有熱水(水溫38 ℃～40 ℃),南西部尺巴處溫泉村附近的Q03鉆孔揭露的前寒武系上統(tǒng)花崗地層有熱水(水溫65 ℃～70 ℃)，類比推測勐約鄉(xiāng)河谷地段前寒武系上統(tǒng)全-強(qiáng)風(fēng)化花崗巖地層可以打出熱水。

3.3 地?zé)岢梢?/h3>

從地史發(fā)展、斷裂活動、地殼運動分析認(rèn)為研究區(qū)位于龍江水系剝蝕沖刷的河谷地形內(nèi)，沿其北西向展布一條褶皺構(gòu)造(王子樹-南京里)(圖3)，其東側(cè)為龍陵-瑞麗大斷裂。相對而言，該區(qū)西部以褶皺構(gòu)造為主，東部及北部主要為斷裂構(gòu)造，區(qū)內(nèi)斷裂繼承性活動頻繁，新生代以來斷裂活動與地殼抬升強(qiáng)烈，形成了一系列沿北東向斷裂帶發(fā)育的新生代斷陷河谷盆地。論證區(qū)調(diào)查的兩個地?zé)釡厝c(Q02、Q03)就位于此斷陷河谷盆地內(nèi)。

圖3 研究區(qū)構(gòu)造圖

(1) 地?zé)釡厝c(Q02)成因分析

泉點Q02位于龍江水庫區(qū)南西偏山腳的谷地內(nèi)，地?zé)崽餆醿Y(jié)構(gòu)垂向上主要存在一個熱儲層和一組隔熱隔水保溫蓋層(圖4)。

圖4 勐約鄉(xiāng)地?zé)釡厝?Q02、Q03)成因揭示剖面

淺部前寒武系花崗巖巖組含水層在地表大面積出露，龍江河谷及西岸部分存在的隔熱隔水性較好的新生界松散堆積物、新近系沉積巖蓋層和具有導(dǎo)熱能力的褶皺構(gòu)造裂隙，為淺部前寒武系花崗巖熱儲層形成提供了有利條件。由于不整合面巖石松散、孔隙度大，且被構(gòu)造斷層切割破壞，導(dǎo)致地下水交替循環(huán)迅速，構(gòu)成了地?zé)崛闹饕\移通道。地表水沿斷裂及松散土層下滲被儲藏于巖層深部的熱流加熱后，地下水沿斷裂帶或交匯部上升溢出地表，故而形成溫泉或熱泉。

(2) 地?zé)釡厝c(Q03)成因分析

泉點Q03位于勐約鄉(xiāng)尺巴處溫泉村內(nèi)(見圖3)，地?zé)崽餆醿Y(jié)構(gòu)垂向上主要存在一個熱儲層和一組隔熱隔水保溫蓋層。

淺部前寒武系花崗巖巖組含水層在地表大面積出露，周邊河谷部分存在的隔熱隔水性較好的新生界松散堆積物、新近系沉積巖蓋層和具有導(dǎo)熱能力的褶皺構(gòu)造裂隙，為淺部前寒武系花崗巖熱儲層形成提供了有利條件。由于不整合面巖石松散、孔隙度大，且被構(gòu)造斷層切割破壞，導(dǎo)致地下水交替循環(huán)迅速，構(gòu)成了地?zé)崛闹饕\移通道。地表水沿斷裂及松散土層下滲被儲藏于巖層深部的熱流加熱后，地下水沿斷裂帶或交匯部上升溢出地表，故而形成溫泉或熱泉。

根據(jù)上述分析，勐約鄉(xiāng)地?zé)釡厝梢蚰Ｊ娇筛爬椋涸诟邿崃鲄^(qū)域熱背景下，盆地邊緣山區(qū)裸露的基巖含水層(組)接受大氣降水的補(bǔ)給后沿構(gòu)造節(jié)理裂隙垂向下滲，然后水平運移進(jìn)入各含水層(組)。地下水被半封閉或封閉于滲透性、富水性均較好的新近系巖層狀含水層之中。在向勐約浪河天然排泄區(qū)運移的過程中，隨著循環(huán)深度的增大不斷從圍巖吸取熱量使得水溫度升高。同時，深層熱儲層地下水被封存于地下，由于埋藏深，上覆有較好隔水隔熱保溫蓋層，含水層(組)接近巖漿熱源，不斷吸收地殼深部巖漿囊釋放的熱量，加之F13等超殼斷裂具有明顯的導(dǎo)熱作用，斷裂溝通深部巖漿熱源，使得水溫升高，形成深層熱儲。淺層前寒武系花崗巖組熱儲層主要通過巖層傳導(dǎo)加熱地下水，導(dǎo)熱斷裂亦促進(jìn)了熱的傳遞，深層熱儲層地下熱水沿主要導(dǎo)水導(dǎo)熱斷裂帶有利部位涌至地表，部分以溫泉出露，部分賦存于淺層熱儲中，與淺層熱儲四周冷水不同程度的混合，向上傳輸?shù)臒崃鞅粺釋?dǎo)率極低的第四系松散層封堵，使得熱儲層的地下水得以加熱與封存形成了勐約鄉(xiāng)地?zé)釡厝?/p>

4 結(jié)論

(1) 地質(zhì)推斷，巖性可能為花崗巖地層，但無論基底為何套地層，都存在可靠熱儲層，組成一個完整的熱儲構(gòu)造，屬典型的脈狀埋藏型熱儲結(jié)構(gòu)類型。

(2) 該區(qū)雖有活動頻率高的深大斷裂也有花崗巖等放射性酸性巖體出露，加之研究區(qū)大地?zé)崃髦抵粸橹械绕撸芯繀^(qū)熱儲層溫度不會很高。

(4) 從研究區(qū)溫泉出露點、表征異常點分布特點可得出：勐約鄉(xiāng)地?zé)釡厝植加跀嗔褬?gòu)造帶或褶皺裂隙密集帶上，離開構(gòu)造帶附近，地?zé)豳Y源形成條件較差，尋找難度較大，可能性較小。