張學(xué)東 萬 將 侯江萍

（1.貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局一總隊(duì)；2.貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局六總隊(duì)）

地?zé)崴仁撬Y源，又是能源，在當(dāng)今社會被廣泛用于發(fā)電、取暖、淋浴、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游及醫(yī)療保健等領(lǐng)域［1-2］。隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，對其需求與日俱增。貴州地?zé)崴疅醿游惠^多、巖性以碳酸鹽巖為主、資源比較豐富、分布較廣［3］。對貴州省內(nèi)典型地?zé)釁^(qū)地?zé)崴愋?、水化學(xué)特征、熱儲條件和成因進(jìn)行分析，對于充分利用和發(fā)揮優(yōu)勢資源，推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)和多元化發(fā)展，具有十分重要的意義。

本研究在從事貴州印江縣紫薇地區(qū)地?zé)崴辈檫^程中，發(fā)現(xiàn)該區(qū)地?zé)岙惓Ｃ黠@，具有良好的潛力。紫薇地區(qū)地?zé)崴陌l(fā)現(xiàn)，打破了印江縣無地?zé)崴挠涗?，也是印江縣地?zé)嵴宜某晒独椭赶颉Ｒ虼?，本研究通過對該區(qū)地?zé)崴牡刭|(zhì)巖性特征、水化學(xué)離子特征、熱儲條件及地?zé)岢梢蜻M(jìn)行詳細(xì)分析，為印江縣及周邊地區(qū)后續(xù)的地?zé)豳Y源勘查、開發(fā)利用提供指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

該區(qū)在大地構(gòu)造上位于揚(yáng)子陸塊江南復(fù)合造山帶黔南坳陷區(qū)銅仁復(fù)式褶皺變形區(qū)。區(qū)內(nèi)經(jīng)歷多次區(qū)域性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，尤其以武陵運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)、喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)影響最為明顯［4］，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)褶皺和斷裂極為發(fā)育，形成了NNE 向和NE 向展布的褶皺和斷裂（圖1）。 區(qū)域地層由老到新為南華系（Pt32）、震旦系（Pt33）、寒武系（?）、奧陶系（O）、志留系（S）和第四系（Q）。在巖性特征上，南華系（Pt32）主要包括冰漬礫巖、砂巖和粉砂質(zhì)黏土巖，震旦系（Pt33）主要為白云巖，寒武系（?）主要為白云巖、灰?guī)r及兩者之間的過渡類型巖石，奧陶系（O）主要為碳酸鹽巖和黑色頁巖，志留系（S）主要為灰色粉砂質(zhì)頁巖及砂質(zhì)頁巖，夾鈣質(zhì)粉砂巖及砂質(zhì)灰?guī)r以及第四系（Q）黃褐色殘坡積物及沖積物。區(qū)域上未見有巖漿巖體出露。

2 地?zé)釁^(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層巖性

研究區(qū)內(nèi)出露的地層主要包括寒武系（?）、奧陶系（O）、志留系（S）和第四系（Q）。寒武系主要為一套海相碳酸鹽巖組合，包括清虛洞組（?2q）灰—淺灰色，薄—中厚層狀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r和灰?guī)r，高臺組（?3g）灰—淺灰色，薄層白云巖和泥質(zhì)白云巖，婁山關(guān)組（?3-4l）灰色，中厚—厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r和白云巖。奧陶系主要為一套海相碳酸鹽巖夾細(xì)碎屑組合，包括桐梓組（O1t）淺灰色，薄至中厚層狀灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r，紅花園組（O1h）灰?guī)r，湄潭組（O1-2m）灰黑色薄層頁巖、十字鋪組（O2-3s）和寶塔組（O3b）灰色薄層泥質(zhì)灰?guī)r，五峰組（O3w）黑色薄層頁巖，蘭多維列統(tǒng)—奧陶系上統(tǒng)龍馬溪組（O3S1l）主要為灰綠色薄層粉砂質(zhì)頁巖及砂質(zhì)頁巖，以及第四系（Q）黃褐色殘坡積物及沖積物。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，主要表現(xiàn)為褶皺和斷層構(gòu)造。該區(qū)位于大蕘寨開闊向斜東翼、梵凈山穹窿西翼，為NE 向木黃—馬場走滑斷裂束的次級斷裂通過區(qū)，構(gòu)造應(yīng)力集中分布。其中，梵凈山穹窿由張家堰背斜、牛風(fēng)色倒轉(zhuǎn)背斜、黑灣河倒轉(zhuǎn)背斜所構(gòu)成褶皺帶［5］，呈NE—SW 向展布，其核部及四周出露的地層為均為青白口系地層，地層巖性為淺變質(zhì)冰漬礫巖。該穹狀背斜未受到斷層破壞［5］，完整性較好；大蕘寨開闊向斜位于該區(qū)西側(cè)，呈NNE 向展布，其軸部出露的地層為二疊系（P）—三疊系（T）地層。兩翼出露的地層主要為志留系地層，褶皺對地下深部的熱水資源有良好的保溫作用。此外，木黃—馬場走滑斷裂束的次級斷裂（尖山斷層）在區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為一NE 向展布的拉張性斷層，出露于研究區(qū)南東側(cè)，斷層傾向NW，傾角70°，斷層破碎帶寬3～5 m。斷層上盤地層傾向NNW、傾角15°～20°，出露地層為志留系蘭多維列統(tǒng)—奧陶系上統(tǒng)龍馬溪組（O3S1l）；斷層下盤傾向NNW、傾角15°～25°，出露地層為奧陶系下統(tǒng)紅花園（O1h）和桐梓組（O1t）。尖山斷層對區(qū)內(nèi)地?zé)崴辈橛杏绊懀窃搮^(qū)內(nèi)主要的導(dǎo)水、導(dǎo)熱斷層。

2.3 水文地質(zhì)條件

根據(jù)區(qū)內(nèi)巖性，地質(zhì)構(gòu)造情況及地下水賦存、運(yùn)移條件，研究區(qū)地下水類型以碳酸鹽巖巖溶水、碎屑巖類裂隙水和松散巖類孔隙水為主。碳酸鹽巖巖溶水的主要含水巖組為奧陶系下統(tǒng)紅花園組（O1h）、桐梓組（O1t）的灰?guī)r白云巖及寒武系芙蓉統(tǒng)—第三統(tǒng)婁山關(guān)組（?3-4l）、寒武系第三統(tǒng)高臺組（?3g）、第二統(tǒng)清虛洞組（?2q），厚度共約1 495.88 m（據(jù)鉆孔資料），該區(qū)地?zé)岷畬訉儆诘诙瘑卧?］，含水性強(qiáng)?；鶐r裂隙水的主要含水巖組為志留系蘭多維列統(tǒng)—奧陶系上統(tǒng)龍馬溪組（O3S1l）、韓家店組（S1h），上奧陶系統(tǒng)五峰組（O3w）、寶塔組（O3b）、中—上統(tǒng)十字鋪組（O2-3sh）、中—下奧陶統(tǒng)湄潭組（O1-2m）的頁巖、碳質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖、泥質(zhì)灰?guī)r等，含水性較弱，為相對隔水層，厚度共計(jì)690 m（據(jù)鉆孔資料）。松散巖類孔隙水為第四系松散的砂土、泥、碎石、黏土等，鉆孔揭露厚度為15 m，一般厚度為5～20 m，為孔隙水，透水性好，富水性弱。

3 地?zé)崃黧w化學(xué)特征

3.1 地?zé)崃黧w特征

研究區(qū)內(nèi)地?zé)崴a(bǔ)給主要來源為大氣降水，大氣降水至地表，通過巖層中裂隙、溶隙、溶孔或樞紐斷層、NNE 向木黃—馬場斷裂束熱儲系統(tǒng)等通道不斷接受大氣降水的滲入補(bǔ)給地下水。此外，碳酸鹽巖地層中發(fā)育的暗河、溶洞和溶蝕裂隙、孔洞等也為地下熱水和熱能的儲存、富集、交換提供了空間條件。

地?zé)崃黧w運(yùn)移、賦存于地下深部熱儲圍巖的裂隙和孔隙中，由于長期受深部地球化學(xué)地質(zhì)環(huán)境背景及水巖作用的影響和控制，形成了特殊的水質(zhì)類型、化學(xué)組分特征。地?zé)崴诘貧r體中的循環(huán)是一個(gè)非常復(fù)雜的循環(huán)系統(tǒng)。區(qū)域內(nèi)的大氣降水、地表溪溝水及淺層地下水沿?cái)嗔褞Ш蛶r體中的空隙（裂隙、溶洞、溶隙、巖溶管道等）通道下滲向地下運(yùn)移，在下滲運(yùn)移過程中不斷獲取地下熱能使得水溫不斷升高，同時(shí)又溶解、溶濾圍巖中的礦物成分，在重力作用下受控于斷裂做深部循環(huán)。區(qū)內(nèi)地?zé)崃黧w的地球化學(xué)特征、離子特征與圍巖和構(gòu)造關(guān)系密切。

3.2 地?zé)崃黧w化學(xué)組分及動(dòng)態(tài)變化

研究區(qū)內(nèi)地?zé)崴膒H 值為7.25～7.39，符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)；溶解性總固體含量為2 929.00～3 164.20 mg/L，為微咸水；總硬度為2 192.41～2 270.50 mg/L，為極硬水；Na+離子含量為1.85～8.80 mg/L，K+離子含量為12.80～13.79 mg/L，Ca2+離子含量為605.82～637.00 mg/L，Mg2+離子含量為164.50～175.00 mg/L，F(xiàn)e2++Fe3+離子含量為0.74～1.52 mg/L，Al3+離子含量0～0.02 mg/L，NH4+離子含量0.08～0.40 mg / L，HCO3-離子含量為150.22～213.17 mg/L，CO32-離子含量為0 mg/L，SO42-離子含量為2 000.00～2 127.00 mg/L，Cl-離子含量為1.45～2.80 mg/L，F(xiàn)-離子含量為2.45～3.50 mg/L，NO3-離子含量為0.01～1.43 mg/L。對人體理療有益的主要成分偏硅酸（H2SiO3）為26.00～40.09 mg/L，達(dá)到醫(yī)療價(jià)值濃度［6］，鍶含量為6.36～14.2 mg/L，F(xiàn)-離子含量為2.45～3.50 mg/L，達(dá)到醫(yī)療價(jià)值濃度［6］。水溫49 ℃達(dá)到理療天然礦泉水命名標(biāo)準(zhǔn)；偏硅酸、鋰、鍶、溶解性總固體含量達(dá)到飲用天然礦泉水濃度標(biāo)準(zhǔn)［7-8］，水質(zhì)類型為SO42-—Ca2+、Mg2+型水。據(jù)此可知，區(qū)內(nèi)地?zé)崴呛芎玫睦懑煙岬V水及專用礦泉水，但不能直接飲用［9］。

通過對區(qū)內(nèi)地?zé)峋? 次水質(zhì)檢測結(jié)果中主要的理化指標(biāo)（水溫、pH 值、礦化度等）、指標(biāo)元素和組分（偏硅酸、鍶、鋰及氟）含量等進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)地?zé)峋懈鲗Ρ戎笜?biāo)的動(dòng)態(tài)變幅為0.019～1.232 倍，總體上地?zé)峋母黜?xiàng)指標(biāo)和各離子的化學(xué)濃度相差不大，表明該區(qū)內(nèi)化學(xué)組分比較穩(wěn)定。

4 熱儲條件及地?zé)崴煞?/h2>

4.1 熱儲層及蓋層條件

區(qū)內(nèi)熱儲構(gòu)造為梵凈山穹窿西翼，地?zé)峋ㄣ@孔ZK1）顯示揭露的熱儲含水層埋深705～2 200.88 m，厚度為1495.88 m；阻水隔熱保溫蓋層由志留系下統(tǒng)—奧陶系上統(tǒng)龍馬溪組（O3S1l）至奧陶系中—下統(tǒng)湄潭組（O1-2m）的頁巖、碳質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖、泥質(zhì)灰?guī)r組成，埋深為15～705 m，厚度為690 m。

4.2 通道條件

區(qū)內(nèi)木黃—馬場走滑斷裂束破碎規(guī)模大、延伸較深，根據(jù)可控源聲頻大地電磁法勘探工作成果，該斷層延伸大于2 000 m，該斷裂對熱源的傳導(dǎo)和水源的集中匯流起著控制和影響作用。鉆孔揭露該斷裂束深度為1 574.8～1 619.9 m，破碎帶垂厚45.10 m，物探測井顯示該段井溫為49.93～50.57 ℃，聲波時(shí)差和地層孔隙度明顯增大，電阻率明顯降低，含水特征明顯［9］。

4.3 熱源條件

根據(jù)已有的水化學(xué)分析資料，與巖漿侵入活動(dòng)、火山作用有關(guān)的地下水類型為HCO3—Cl—Na 和SO4—Cl—Na型水［10-11］。研究區(qū)內(nèi)各地質(zhì)時(shí)期未發(fā)現(xiàn)巖漿侵入，同時(shí)本區(qū)地?zé)崴|(zhì)類型為SO4—Ca—Mg型，表明其來源主要為深部奧陶系下統(tǒng)紅花園組（O1h）、桐梓組（O1t）、寒武系芙蓉統(tǒng)—第三統(tǒng)婁山關(guān)組（∈3-4l）的白云巖，且熱儲含水層中含有石膏夾層，在溫度、壓力、鹽度的長期作用下，碳酸鹽巖和硫酸鹽礦物充分溶解，使得SO42-濃度升高［10，12］。

區(qū)內(nèi)地?zé)崴疅嵩?、水源獲取，應(yīng)該是由NE 向挽近期深大斷裂與深部熱流貫通并向上傳導(dǎo)，同時(shí)地下水又以構(gòu)造帶、裂隙帶為通道下滲，經(jīng)過不斷下滲后的地下水通過從圍巖中不斷獲取地?zé)峒訙睾蟪蔀闊嵩摧d體。因此，本研究認(rèn)為本區(qū)熱源來自貫通深部熱源的深大斷裂的熱對流，地?zé)崴Y源的補(bǔ)給以大氣降水入滲補(bǔ)給為主［13］。

4.4 地層地球物理特征

區(qū)內(nèi)地層出露巖性主要有第四系覆蓋層、灰?guī)r及白云巖、粉砂巖和頁巖。根據(jù)區(qū)內(nèi)電阻率曲線和鄰近區(qū)域的電性特征分析可知，較完整的灰?guī)r和白云巖的電阻率大于5 000 Ω·m，粉砂巖電阻率變化量小于4 000 Ω·m，斷層破碎帶由于斷層含水、巖石破碎、電阻率整體相對較低，視電阻率一般小于3 000 Ω·m，第四系覆蓋層、頁巖、地下水電阻率為（1～1×102）Ω·m。

4.5 鉆孔熱儲溫度

該井的穩(wěn)定靜止水位高出井口1.5 m，為自流井，根據(jù)測溫結(jié)果，780～2 200 m，井溫穩(wěn)定增加，平均地?zé)嵩鰷芈蕿?.53 ℃/100 m，全井最高溫度出現(xiàn)在2 200 m處，井溫為60.03 ℃。根據(jù)貴州省地?zé)嵩鰷氐戎稻€圖分析，本區(qū)的地?zé)嵩鰷芈蕿?.5～3.0 ℃/100 m，與實(shí)際情況基本一致。

5 成因模式

在地?zé)岢梢蛏希捎趨^(qū)內(nèi)層狀地?zé)崴饕x存于奧陶系下統(tǒng)紅花園組、桐梓組、寒武系芙蓉統(tǒng)—第三統(tǒng)婁山關(guān)組、第三統(tǒng)高臺組、第二統(tǒng)清虛洞組中，地?zé)崴Y源的補(bǔ)給來源為大氣降水，接受大氣降水補(bǔ)給的方式有2 種：一種為奧陶系下統(tǒng)紅花園組、桐梓組、寒武系芙蓉統(tǒng)—第三統(tǒng)婁山關(guān)組、第三統(tǒng)高臺組、第二統(tǒng)清虛洞組出露地表直接接受大氣降水補(bǔ)給時(shí)；第二種是相對隔水的志留系下統(tǒng)—奧陶系上統(tǒng)龍馬溪組至奧陶系中統(tǒng)—湄潭組的碎屑巖與挽近期的深大斷裂木黃—馬場走滑斷裂束交匯地帶，大氣降水沿?cái)鄬恿严断聺B，并受地下水流向控制，由北東向南西運(yùn)移，運(yùn)移過程中，引起地?zé)崃黧w的對流和熱能交換，同時(shí)沿壓力降低的方向（斷裂構(gòu)造）做壓力釋放運(yùn)動(dòng)，從而形成地?zé)崃黧w（圖2）。

6 結(jié) 論

（1）區(qū)內(nèi)挽近期的地質(zhì)構(gòu)造為地?zé)豳Y源產(chǎn)生提供了條件，巖性組合地質(zhì)特征受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響形成的NE 向木黃—馬場走滑斷裂束，為地?zé)崴纬商峁┝恕皟Αw—通—源”的有利條件。

（2）地?zé)崴乃瘜W(xué)類型為SO4—Ca—Mg 型水，含高鍶、氟、偏硅酸、鋰、溶解性總固體，弱堿性水，偏硅酸、鋰、鍶，達(dá)到醫(yī)療價(jià)值濃度，鍶含量、F-離子含量達(dá)到命名濃度，水溫達(dá)到理療和天然礦泉水命名標(biāo)準(zhǔn)。

（3）區(qū)內(nèi)熱源主要受木黃—馬場走滑斷裂束影響和控制，該斷裂束起到連通地下深部熱源、儲水、導(dǎo)水作用，為層狀+帶狀熱儲中低溫?zé)醿?，具有深循環(huán)的特點(diǎn)。