席卓恒

(貴州省地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550081 )

0 引言

1 貴州省地?zé)衢_發(fā)的現(xiàn)狀

十年前我省的地?zé)崴饕抢玫責(zé)崛c(diǎn)開發(fā)利用，主要用于洗浴。而近十年來隨著地質(zhì)勘探技術(shù)快速發(fā)展，水文地質(zhì)普查工作的加強(qiáng)—遙感工作的深化—地球物理地球化學(xué)勘探先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的引進(jìn)—國(guó)內(nèi)鉆探設(shè)備的大幅更新及國(guó)外先進(jìn)鉆探設(shè)備的引進(jìn)等，對(duì)地?zé)峥碧桨袇^(qū)更準(zhǔn)，鉆探效能更快，地?zé)崴疁睾退坑写蠓岣摺＜由系胤秸畬?duì)地?zé)豳Y源開發(fā)利用的認(rèn)識(shí)大幅提升，以及省的整裝勘察的好政策，使地?zé)崴辈扉_發(fā)利用進(jìn)入前所未有的快車道。目前在貴陽、遵義、六盤水、興義、安順、石阡、織金、凱里、甕安等地縣已開發(fā)近50余處。使當(dāng)?shù)氐穆糜螛I(yè)、醫(yī)療、種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等得以快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)效益明顯提升，一批溫泉城、溫泉之都得以命名。

2 貴州省地質(zhì)概況

2.1 地層概況

貴州省地層發(fā)育齊全，自中元古界至第四系均有出露，而碳酸鹽巖出露面積分布是中國(guó)最廣的省之一，占全省面積的61.9%，其中石灰?guī)r和灰?guī)r與碎屑巖互層為主，以古生界和中生界下部分布最廣泛，灰?guī)r中以生物灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、生物云灰?guī)r、藻灰?guī)r和顆?；?guī)r為主。其次為白云巖和白云巖夾碎屑巖，以上震旦系燈影組、下寒武上部至奧陶系下部的清虛洞組上部至婁山關(guān)群(組)；泥盆系中統(tǒng)上部至泥盆系上統(tǒng)下部的高坡場(chǎng)組、堯梭組下部；三疊系下統(tǒng)上部及三疊系中統(tǒng)上部的安順組和楊柳井組。非可溶性巖石主要分布在黔西南南部，黔東南大部，及黔北的赤水、習(xí)水等地區(qū)。為此，對(duì)碳酸鹽巖的研究在地?zé)峥辈橹姓加械匚弧?/p>

圖1 貴州省巖石分布略圖(據(jù)李陽兵，2006修改)

2.2 區(qū)域構(gòu)造

貴州位于楊子陸塊與南華活動(dòng)帶的過渡區(qū)，屬于典型的薄皮構(gòu)造，據(jù)變形特點(diǎn)可分為4個(gè)構(gòu)造帶(或區(qū)段)：即四川盆地邊緣寬緩褶皺區(qū)(Ⅰ)呈北東走向；鄂渝黔侏羅山褶皺帶(Ⅱ)，其中(Ⅱ)又可分出3個(gè)次級(jí)的構(gòu)造變形區(qū)：即黔東北-黔中-黔南的(Ⅱ1)北東-南北向、黔西北的(Ⅱ2)北東向?yàn)橹骱颓髂系?Ⅱ3)以走向北西為主；江南褶皺帶(Ⅲ)走向?yàn)楸睎|-北北東為主和南盤江造山型褶皺帶(Ⅳ)走向近東西向。它們的有序排布，構(gòu)成了貴州區(qū)域構(gòu)造的基本格構(gòu)；再根據(jù)構(gòu)造劃分出了貴州熱儲(chǔ)類型的分布。見圖2。

圖2 貴州熱儲(chǔ)類型分布略圖

2.3 地貌

貴州地貌形態(tài)是晚新生代以來地殼在內(nèi)外營(yíng)力相互作用下的綜合產(chǎn)物，地貌個(gè)體形態(tài)多樣，正、負(fù)地形組合復(fù)雜。根據(jù)塑造地貌外營(yíng)力的主導(dǎo)因素，巖石建造類型及地貌組合特征將貴州地貌劃分為6個(gè)成因類型和22個(gè)形態(tài)類型。介于貴州是碳酸鹽巖分布最為廣泛的地區(qū)，其形態(tài)組合類型22個(gè)中就有11個(gè)以峰林洼地、峰叢谷地、峰叢峽谷、峰叢溝谷、溶蝕構(gòu)造平臺(tái)等溶蝕地貌分布于貴州大部；而侵蝕-剝蝕-構(gòu)造-堆積類型分布于省的變質(zhì)巖、火山巖、碎屑巖地區(qū)。

2.4 地層地?zé)醿?chǔ)集單元

根據(jù)貴州熱儲(chǔ)層的水文地質(zhì)特征及上下巖層的疊置關(guān)系和組合特征等，將其地下熱水劃分為6個(gè)為儲(chǔ)集單元(見圖3)。各主要熱儲(chǔ)層層位、巖性和溫泉、鉆孔出露情況由老而新簡(jiǎn)述如后。

2.4.1 儲(chǔ)集單元

2.4.2 儲(chǔ)集單元

熱儲(chǔ)蓋層為奧陶系下統(tǒng)湄潭組(O1-2m)、十字鋪組(O2-3sh)、中上統(tǒng)寶塔組(O3b)瘤狀灰?guī)r(馬蹄灰?guī)r)，上統(tǒng)五峰組(O3w)及志留系下統(tǒng)龍馬溪組(O3S1l)、松坎組(S1s)、新灘組(S1x)、石牛欄組(S1sh)、韓家店組(S1h)/高寨田組(S1g)。其巖性主要為頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖、粉砂巖及不純石灰?guī)r等。厚度550～800 m，是貴州又一重要隔水層。

2.4.3 儲(chǔ)集單元

泥盆系下統(tǒng)上部舒家坪組(D1sh)至石炭系下統(tǒng)上司組(C1sh)。熱儲(chǔ)層主要為中泥盆系獨(dú)山組(D2d)、雞窩寨組(D2j)、上泥盆望城坡組(D3w)和堯梭組(D3y)、高坡場(chǎng)組(D3gp)、五指山組(D3C1wz)、者王組+革老河組(D3g)，以及石炭系下統(tǒng)湯粑溝組(C1t)。其巖性主要為生物屑灰?guī)r、顆粒白云巖和不純碳酸鹽巖夾少量鈣質(zhì)頁(yè)巖，厚度730～1 700 m，為較好的含水層。

熱儲(chǔ)蓋層為石炭系下統(tǒng)祥擺組(C1x)及其相應(yīng)層位(九架爐組)(C1jj)，巖性主要為致密堅(jiān)硬的石英砂巖夾砂質(zhì)頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖及煤系。厚度米—500 m，為又一隔水層。

2.4.4 儲(chǔ)集單元

石炭系下統(tǒng)舊司組(C1j)至二疊系陽新統(tǒng)梁山組(P2l)。熱儲(chǔ)層從石炭系下統(tǒng)舊司組(C1j)、上司組(C1sh)、擺佐組(大埔組)(Cb)、威寧組(Cp1w)、黃龍組(C2h)、馬平組(C2P1m)及其相當(dāng)層位。其巖性主要為顆晶灰?guī)r、稍微屑灰?guī)r、生物灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾白云巖及少量炭質(zhì)灰?guī)r。厚度1 100～1 700 m，為較好的含水層。

熱儲(chǔ)蓋層為梁山組(P2l)及其相當(dāng)層位(包磨山組)六枝一帶出現(xiàn)(薄片灰?guī)r)。巖性主要為石英砂巖、黏土巖、夾少量不純灰?guī)r及煤系。厚度十米—400余米，為相對(duì)較好的隔水層。

2.4.5 儲(chǔ)集單元

二疊系中統(tǒng)棲霞組(P2q)、毛孔祖至下三疊系下統(tǒng)夜郎組(T1y)、飛仙關(guān)組(T1f)下部。熱儲(chǔ)層主要為棲霞組(P2q)和茅口組(P2m)，其巖性為生物屑灰?guī)r、藻灰?guī)r、夾少量白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r。厚度210～420 m,為主要的含水層。

熱儲(chǔ)蓋層為峨眉山玄武巖(P2-3em)、龍?zhí)督M(P3l)、宣威組(P3x)及飛仙關(guān)組(T1f)下部。在東經(jīng)107°30′以東的貴州省內(nèi)上二疊統(tǒng)的合山組(P3h)燧石灰?guī)r，底部夾煤系。貴州西部熱儲(chǔ)蓋層巖性主要為塊狀拉班玄武巖、砂頁(yè)巖夾煤層以及鈣質(zhì)頁(yè)巖和泥質(zhì)灰?guī)r等。厚度900～2 600 m，為較好的隔水層。

2.4.6 儲(chǔ)集單元

下三疊統(tǒng)中部至古近紀(jì)地層。熱儲(chǔ)層主要為大冶組、嘉陵江組及其相關(guān)層位，巖性主要為生物灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r家生物碎屑灰?guī)r等。厚度550～900 m,為良好的含水層。

熱儲(chǔ)蓋層為三疊系中統(tǒng)巴東組(關(guān)嶺組)(T2g)、三疊系上統(tǒng)須家河組(二橋組)(T3J1e)、侏羅系下統(tǒng)自流井組(J1-2z)、沙溪廟組(J2sh)、遂寧組(J3s)和蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)，以及白堊系茅臺(tái)組(K2m)/嘉定組(Kjd)和古近系石腦組(E2-3sh)等。巖性主要為砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖及砂礫巖等。厚度3 000～4 700 m，為本單元的相對(duì)隔水層。

圖3 貴州地?zé)崴畠?chǔ)集單元?jiǎng)澐致詧D

2.5 地下熱水類型

依據(jù)地下熱水形成的基本要素：熱儲(chǔ)層、熱儲(chǔ)蓋層、熱流體通道和熱源，貴州地下熱水屬于隆起(褶皺)斷裂型和沉降盆地兩種類型。且貴州的溫(熱)泉嚴(yán)格受構(gòu)造控制，主要出露于北東向斷裂帶，部分出露于近南北向斷裂帶，少部出露于東西向斷裂帶，極少數(shù)出露于北西向斷裂帶。據(jù)目前成功的地?zé)峋@探資料，水溫在40°～60°左右，地下熱水主要發(fā)布深度2 000～3 000 m深度左右。據(jù)貴州省水文地質(zhì)質(zhì)統(tǒng)計(jì)，全省共有水溫≥20C的溫(熱)泉82處。溫泉主要出露于北東向斷裂帶附近有47處，占57.3%，溫度較高。南北向斷裂帶附近有21處，占全省溫泉數(shù)的26.6%，溫度次于北東向斷裂帶的。東西向斷裂帶出露的溫泉9處，占全省溫泉數(shù)的11%，溫度次于南北向斷裂帶的。北西向斷裂帶出露的溫泉點(diǎn)為5處，占全省溫泉數(shù)的6.1%，溫度次于東西向斷裂帶的。見圖4。

3 綜合物探方法在地?zé)峥辈熘械膽?yīng)用效果

根據(jù)貴州地?zé)崴念愋停責(zé)醿?chǔ)層所處的特殊構(gòu)造環(huán)境以及熱效應(yīng)造成地?zé)醿?chǔ)集物體與周圍介質(zhì)物理性質(zhì)的差異，是利用地球物理(物性差異)方法進(jìn)行探測(cè)，地球物理勘探勘探是在地面地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上開展的，地面物探工作其目的驗(yàn)證地質(zhì)工作推斷的可靠性，并了解深部地質(zhì)情況(地層、構(gòu)造特征)。而地下物探工作的目的是彌補(bǔ)鉆探取樣不足帶來的地質(zhì)編錄漏洞、確定井內(nèi)的熱冷水的出水段、井壁垮塌段、并通過測(cè)斜資料確定地?zé)徙@探施工質(zhì)量等等。

圖4 貴州省溫(熱)泉與活動(dòng)斷層分布圖

3.1 地?zé)醿?chǔ)層的地球物理特征

(1)溫度異常：熱儲(chǔ)通過熱儲(chǔ)通道作用不斷向地面擴(kuò)散，造成局部地區(qū)的溫度場(chǎng)異常是地?zé)醿?chǔ)層的基本特征。

(2)重力異常：不同類型地?zé)醿?chǔ)層可能由于不同原因引起重力異常，如巖漿侵入淺部地層、基巖潛山或隆起，以及高溫流體引起圍巖變質(zhì)、蝕變或溶解物質(zhì)的沉淀等使巖石密度增高，都會(huì)造成高剩余重力異常。又如斷層兩側(cè)出現(xiàn)較大密度差異時(shí)，將出現(xiàn)階梯重力異常。

(3)電性異常：地下水的離子活動(dòng)性隨溫度增高而增高，于是使得熱水儲(chǔ)層的電阻率隨溫度增高而降低，表現(xiàn)為低電阻率。當(dāng)水溫度超過沸點(diǎn)時(shí)熱流體由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)，蒸汽田一般為高電阻率異常。

(4)放射性異常：許多地?zé)岢霈F(xiàn)在構(gòu)造斷裂帶上，這些地方巖石破碎，裂隙多，于是巖石的射氣系數(shù)將增大。深部的氡氣通過裂隙形成的通道能夠比較容易運(yùn)移到地面，使得放射性氣體濃度增加，形成氡及其衰變子體的放射性異常。

(5)介質(zhì)彈性異常：目前主要利用人工激發(fā)產(chǎn)生的地震波在不同的地層巖石內(nèi)傳播中彈性參數(shù)發(fā)生的變化規(guī)律來探測(cè)地下地質(zhì)(地質(zhì)結(jié)構(gòu)、及巖性)情況。

3.2 地?zé)豳Y源勘查現(xiàn)使用物探方法及作用

根據(jù)貴州省地?zé)豳Y源儲(chǔ)藏地質(zhì)條件，物探方法主要開展的為：地面物探和地下物探。

3.2.1 地面物探方法

根據(jù)貴州省的地質(zhì)(地層、構(gòu)造、水文地質(zhì)特征等)條件，目前地面地?zé)嵛锾焦ぷ髦饕獮椋?1)區(qū)域物探以重力勘探方法為主，用于了解對(duì)區(qū)域地層、區(qū)域構(gòu)造；(2)普通的電法(電測(cè)深、高密度、聯(lián)合剖面、激發(fā)極化深等)用于了解淺部地質(zhì)構(gòu)造的產(chǎn)狀。(3)探測(cè)較深的地?zé)醿?chǔ)層及地質(zhì)構(gòu)造導(dǎo)熱通道的方法為：可控源音頻大地電磁測(cè)深法，主要用于劃分地層、確定覆蓋層厚度、確定地質(zhì)構(gòu)造的產(chǎn)狀。該方法參數(shù)多、勘探深度大、效果好，是貴州省目前地?zé)崴Y源勘查的物探主要方法。(4)淺層地溫測(cè)量：主要通過地表(1～1.5 m)地溫測(cè)量了解地質(zhì)構(gòu)造的導(dǎo)熱異常特征。(5)放射性α卡法：主要用于了解延地質(zhì)構(gòu)造破碎帶(通道)的放射性情況。(6)地震勘探：主要用于劃分地層、確定覆蓋層厚度、確定區(qū)域斷裂構(gòu)造的產(chǎn)狀及熱液通道。該方法(反射波法和折射波)有高效、成果直觀等特點(diǎn)，但受震源購(gòu)置炸藥、安全因素的制約。(7)大地電場(chǎng)巖性探測(cè)：該方法是通過接收地下空間中的電磁波在地下不同深度介質(zhì)(巖性)界面)所產(chǎn)生低頻發(fā)射電磁場(chǎng)信息，判斷與識(shí)別地下介質(zhì)界面的一直方法。如：巖性、斷層、含水層等。該方法基本不受地形影響，但以點(diǎn)測(cè)為主，缺乏連續(xù)性。而雖然以上方法在地?zé)峥碧街芯幸欢ㄐЧ?，但仍需采用開展綜合物探方法進(jìn)行解譯。

3.2.2 地下物探

根據(jù)貴州省的地層主要為碳酸鹽巖，少量為變質(zhì)巖的特點(diǎn)，地下物探工作方法通過百余口測(cè)井資料總結(jié)出，從經(jīng)濟(jì)、適用的方法主要為：(1)視電阻率梯度(1 m)測(cè)井、(2)放射性測(cè)井、(3)聲波測(cè)井、(4)井徑、(5)井溫、(6)井斜等。主要作用為：視電阻率梯度(1 m)測(cè)井、放射性測(cè)井、聲波測(cè)井是彌補(bǔ)鉆探施工過程中取巖心(巖粉)不足，劃分地層不準(zhǔn)，為鉆孔準(zhǔn)確劃分地層的厚度及產(chǎn)狀提供依據(jù)確定地?zé)崴?、冷水出水段位置；井徑是了解井?nèi)裂隙(溶洞)的發(fā)育段、出水段位置，指導(dǎo)成井下井管的類型(實(shí)管或篩管)及深度；井溫是了解孔內(nèi)的水溫變化情況，及該區(qū)域地溫梯度情況；通過井斜測(cè)量(方位、頂角)確定鉆探過程的施工質(zhì)量等。

表1 貴州省地?zé)岢删_發(fā)資料

3.2.3 綜物探方法在地?zé)豳Y源勘查中的應(yīng)用實(shí)例

貴州省從2006年開始各市州高度重視地?zé)豳Y源的開發(fā)，在這十年中通過鉆探施工取地?zé)崴?00余處，通過綜合物探工作確定的井位占95%，成井率也在82%以上。以下是貴州省地?zé)岢删_發(fā)的部分資料：

4 工程項(xiàng)目實(shí)例

見圖5～圖7。

圖5 貞豐縣者相地?zé)嵛锾?-4線綜合剖面圖 圖6 貞豐縣者相地?zé)峥诇y(cè)井曲線圖

圖7 物探1線成果示意圖修文縣龍場(chǎng)鎮(zhèn)燕子巖地?zé)嵛锾角€圖

5 結(jié)語

貴州地?zé)崴艿刭|(zhì)構(gòu)造和地層嚴(yán)格控制，而地質(zhì)構(gòu)造在地表和深部產(chǎn)狀多數(shù)存在不同步，且很多地帶都還存在被第四系覆蓋很難找到斷面，因此，地?zé)嵊勉@探開發(fā)時(shí)，準(zhǔn)確確定地?zé)岬目孜?了解地層、地質(zhì)構(gòu)造的產(chǎn)狀及特征)物探資料是關(guān)鍵。經(jīng)過在貴州省十年的鉆探地?zé)衢_發(fā)的事實(shí)證明，通過地面綜合地球物理勘探確定井位、地下物探確定熱源位置并指導(dǎo)成井(固井)下管就顯得尤為重要。而綜合地球物理勘探的方法也要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)特點(diǎn)(地形地貌、構(gòu)造、地層等)，選擇適當(dāng)方法開展工作，并與地質(zhì)工作有機(jī)結(jié)合方可取得良好的效果。