任敬 祝小平 黃文 黃澤森 陳奕帆

摘要：樂山大佛被聯(lián)合國教科文組織批準(zhǔn)為“世界文化與自然遺產(chǎn)”，樂山大佛景區(qū)是國家5A級旅游景區(qū)，開發(fā)地?zé)豳Y源對轉(zhuǎn)變和促進(jìn)當(dāng)?shù)芈糜谓?jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大的意義。在充分收集樂山大佛景區(qū)附近區(qū)域地質(zhì)、水文和地?zé)峋荣Y料的基礎(chǔ)上，深入分析地?zé)豳Y源賦存條件，補(bǔ)給、徑流和排泄特征、形成模式等，結(jié)合區(qū)位、交通、旅游發(fā)展等因素，預(yù)測地?zé)豳Y源開發(fā)前景。結(jié)果表明：① 樂山大佛景區(qū)位于樂山自流斜坡儲(chǔ)水構(gòu)造的北部，熱礦泉水屬“自流斜坡巖溶深循環(huán)地下水模式”，屬于地壓型地?zé)?，其循環(huán)深度可達(dá)到2 000～3 000 m，徑流距離達(dá)26～37 km；② 根據(jù)儲(chǔ)層含膏鹽的特征及埋深情況，預(yù)測區(qū)內(nèi)地下水水質(zhì)類型為Cl-Na型，可溶性總固體大于10 g/L，可達(dá)到醫(yī)療熱礦水標(biāo)準(zhǔn)。③ 從資源角度分析，大佛景區(qū)一帶地?zé)豳Y源具有較好的形成條件，區(qū)域地?zé)豳Y源開發(fā)前景較好。研究成果對景區(qū)地?zé)豳Y源開發(fā)利用、旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：地?zé)豳Y源； 賦存條件； 形成模式； 樂山大佛景區(qū)

中圖法分類號(hào)： P314

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.S1.019

0引 言

2021年四川省地?zé)豳Y源勘探和開發(fā)利用專題會(huì)議指出，四川省地?zé)豳Y源豐富、分布廣、類型多、儲(chǔ)量大，要摸清地?zé)豳Y源底數(shù)，緊盯地?zé)豳Y源規(guī)模化勘探和開發(fā)利用，打造清潔能源“雙碳”示范省，促使地?zé)豳Y源在醫(yī)療保健、休閑度假及家居生活等領(lǐng)域形成產(chǎn)業(yè)化。“十三五”期間，隨著樂山市經(jīng)濟(jì)蓬勃健康發(fā)展，對地?zé)豳Y源需求越來越高。當(dāng)前，峨眉山市旅游區(qū)溫泉資源開發(fā)已取得了明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，對照峨眉模式，樂山大佛景區(qū)對地?zé)豳Y源開發(fā)需求迫切。

歷史上樂山大佛景區(qū)附近共有人工揭露地?zé)峋?處。一是鐵10井（20世紀(jì)70年代施工），原為探鹽井，位于大佛景區(qū)烏尤壩水運(yùn)局院區(qū)內(nèi)，岷江左岸Ⅰ級階地階面，坐標(biāo)為東經(jīng)103°46′20.35″，北緯29°32′6.14″，井口標(biāo)高361.63 m，深度2 359 m；二是佛1井（21世紀(jì)10年代施工），位于樂山市市中區(qū)全福鎮(zhèn)，距樂山大佛景區(qū)僅7.5 km，坐標(biāo)為東經(jīng)103°48′42.03″，北緯29°36′19.98″，井口標(biāo)高378 m，深度2 713 m。本文通過野外實(shí)地調(diào)查以及總結(jié)分析地?zé)嵯嚓P(guān)研究成果［1-3］，結(jié)合2處地?zé)峋娣治鼍皡^(qū)附近熱礦水產(chǎn)出與埋藏條件、熱礦水形成的水文地質(zhì)條件、熱礦水補(bǔ)給徑流排泄特征等，總結(jié)成因模式，預(yù)測開發(fā)前景。

1區(qū)域地質(zhì)背景

1.1儲(chǔ)水構(gòu)造

區(qū)內(nèi)地?zé)崴畬佟白粤餍逼聨r溶深循環(huán)地下水模式”，巖溶深循環(huán)地下水的分布嚴(yán)格受地質(zhì)構(gòu)造控制，儲(chǔ)水構(gòu)造為樂山自流斜坡，樂山自流斜坡為一傾向北轉(zhuǎn)北北東的緩傾斜單斜構(gòu)造，傾角5°左右。樂山大佛景區(qū)位于該自流斜坡儲(chǔ)水構(gòu)造的北部（深埋區(qū)），北西受新橋逆斷層控制，東界外側(cè)20 km為威西鹽田，鹽層保存完好，鹽田內(nèi)無深層地下水活動(dòng)跡象，儲(chǔ)水構(gòu)造邊界為岷江以東約10 km左右（圖1）。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)其他斷裂構(gòu)造，構(gòu)造簡單，熱儲(chǔ)層保存完整。

1.2地層巖性

樂山大佛景區(qū)附近出露地層主要有第四系、侏羅系和白堊系紅層。以佛1井為例，鉆井揭露地層巖性簡述如表1所列。

2水文地質(zhì)特征

依據(jù)地下水賦存條件、水動(dòng)力特征，區(qū)域內(nèi)地下水含水類型可劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水及基巖裂隙水等4個(gè)含水類型（圖2～3）。

（1） 松散巖類孔隙潛水。

賦存于第四系全新統(tǒng)及更新統(tǒng)沖洪積（Q4al+pl）及冰水堆積（Q2+3fgl）砂礫卵塊漂石層之中，富水性中等-豐富，單井涌水量達(dá) 500～3 000 m3/d，水質(zhì)類型屬 HCO3-Ca，HCO3-Ca·Mg型，可溶性總固體小于0.5 g/L。

（2） 碎屑巖類孔隙裂隙潛水及承壓水。

賦存于K2g、K2j、J2s、T3xj、T1f、P2x等地層砂巖、粉砂巖孔隙裂隙之中，富水性弱-中等，泉水流量一般小于0.1～0.5 L/s，單井涌水量達(dá)5～500 m3/d，淺部屬潛水類型，水質(zhì)類型屬 HCO3-Ca，HCO3-Ca·Mg 型，可溶性總固體小于0.5 g/L；深部屬承壓水類型，水質(zhì)類型屬HCO3-Ca，HCO3·SO4-Ca 或 Cl-Na 型，可溶性總固體達(dá)0.5～10 g/L以上。

（3） 碳酸鹽巖類裂隙巖溶潛水及承壓水。

賦存于T2l、T1j、P1m、P1q、Zbd等地層石灰?guī)r、可溶鹽巖之中，富水性不均勻，與裂隙巖溶的發(fā)育程度有關(guān)。深部裂隙巖溶的發(fā)育深度可達(dá)2 500 m以下，但發(fā)育程度較弱，屬承壓水類型，受峨邊穹斷束過渡的平緩單斜深循環(huán)儲(chǔ)水構(gòu)造控制，由于地下水深循環(huán)結(jié)果，水質(zhì)類型屬SO4-Ca、Cl-Na型，可溶性總固體達(dá)3.3～120 g/L以上。淺部屬無壓潛水類型，巖溶大泉流量可達(dá)100～1 500 L/s，水質(zhì)屬HCO3-Ca·Mg型，可溶性總固體0.1～0.5 g/L。

（4） 基巖裂隙潛水。

賦存于 J3p、J3sn、J2s2、J2xs、J1-2z 紅色地層砂巖、砂質(zhì)黏土、黏土巖的風(fēng)化裂隙及火山巖花崗巖r2、玄武巖P2β構(gòu)造裂隙之中，一般呈無壓潛水類型。泉水流量一般小于0.2 L/s，水質(zhì)類型屬 HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg 型，可溶性總固體0.1～0.7 g/L。無裂隙分布的巖層，則組成隔水層。

3熱礦水形成模式分析

3.1熱 源

大氣降水滲入地下，并逐漸向地層深處運(yùn)移，深部地下水受地?zé)嵩鰷氐纫蛩赜绊?，進(jìn)行緩慢熱交換致使地下水水溫增高而形成地?zé)崴?。區(qū)內(nèi)地溫場地?zé)嶂饕獊碜缘貕盒缘責(zé)?，隨深度增加，地?zé)釡囟劝匆欢ㄌ荻壬?。?井物探測井深度2 700 m，溫度87.17℃，推算出本區(qū)域的地溫梯度為2.64℃/100 m。

3.2熱礦水產(chǎn)出條件

3.2.1熱儲(chǔ)層

樂山大佛景區(qū)內(nèi)開采深度適合的熱儲(chǔ)層為三疊系中下統(tǒng)的上熱儲(chǔ)層（T2l＋T1j2），厚約550～700 m，埋深2 000～3 000 m，由白云巖、泥質(zhì)白云巖、石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r及石膏巖組成。

雷口坡組（T2l）由一套白云巖、泥質(zhì)白云巖、石灰?guī)r、泥質(zhì)石灰?guī)r、膏鹽巖層組成，巖性穩(wěn)定，變化小。該組地層地表出露在樂山大佛景區(qū)西南部沙灣以南的福錄、軫溪、譚壩一帶，出露標(biāo)高 415～750 m，向北東傾伏，深埋在樂山大佛景區(qū)區(qū)域。頂部為古侵蝕面，并發(fā)育有古巖溶，與上覆三疊系上統(tǒng)垮洪洞組黏土巖、泥質(zhì)石灰?guī)r接觸。據(jù)佛1井揭露，全組厚度356～658 m，其中四段、三段巖溶發(fā)育，西南地表露頭區(qū)多見溶蝕洼地、漏斗、落水洞、溶洞及巖溶大泉；深部巖溶發(fā)育程度減弱，深井揭露。在2 000 m深度仍可見順層間的溶蝕現(xiàn)象，并賦存有熱礦泉水。二段、一段地層由于含泥質(zhì)及黏土巖，巖溶相對不發(fā)育。

嘉陵江組二段（T1j2）由泥質(zhì)石灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r及石膏鹽巖組成，分上下兩段。該組地層地表出露位置與雷口坡組地層大致相同，向北東傾伏，深埋在樂山大佛景區(qū)。上段上部為薄至中厚層狀白云巖夾多層石膏，下部為夾泥質(zhì)條帶白云巖。下段以泥質(zhì)石灰?guī)r、生物碎屑石灰?guī)r為主，夾白云巖及泥質(zhì)白云巖，該組地層巖性較穩(wěn)定。上部地層在西南部露頭地表區(qū)多見溶蝕洼地、漏斗、落水洞及小型溶洞，下部巖溶洞穴及暗河發(fā)育，見巖溶大泉。深部巖溶發(fā)育程度減弱，深井揭露在2 000～2 300 m深度仍可見順層間的溶蝕現(xiàn)象，并賦存有熱礦泉水。

鐵10井揭露至三疊系下統(tǒng)嘉陵江組三段終井，在井深2 244.52～2 245.00 m，巖性為白云巖，經(jīng)測定Cl-離子濃度由1 403 mg/L猛增至50 024 mg/L，后更增至70～90 g/L，泥漿黏度由28 s降至17.5 s，pH由13變?yōu)?。井口有水流自溢，水溫由29℃升至44℃，終井后1個(gè)多月，井水仍能自流出井口。佛1井含水層總厚673 m，主要出水層位亦為三疊系中統(tǒng)雷口坡組（T2l）、下統(tǒng)嘉陵江組二段（T1j2）。

3.2.2熱儲(chǔ)蓋層

熱儲(chǔ)蓋層為熱儲(chǔ)層上部隔水蓋層，其作用是熱儲(chǔ)層可形成熱循環(huán)，由三疊系上統(tǒng)垮洪洞組（T3k）、小塘子組（T3x）、須家河組（T3xj）組成，總厚度達(dá)570～630 m，為一套陸相碎屑巖地層，巖性為薄煤層、黏土巖、砂質(zhì)黏土、粉砂巖及砂巖，呈多旋回沉積，屬相對隔水地層，為良好的熱礦泉水儲(chǔ)層的頂板蓋層，有利于熱儲(chǔ)層深循環(huán)和防止地表水及淺層地下水下滲至熱儲(chǔ)層。

3.2.3熱儲(chǔ)下部隔水層

熱儲(chǔ)下部隔水層主要是隔斷嘉陵江組熱儲(chǔ)層中的地?zé)崴蛳聺B透。本區(qū)由三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）碎屑巖組成，總厚度達(dá)100～200 m，巖性為黏土巖、砂質(zhì)黏土巖、粉砂巖及砂巖，隔水性良好，能有效地阻隔上覆熱儲(chǔ)層中的地?zé)崴^續(xù)向下滲透、運(yùn)移和熱量向下擴(kuò)散的可能性，有利于地?zé)崴x存于上覆熱儲(chǔ)層中，起到了隔水保溫作用。

綜上所述，該區(qū)域熱儲(chǔ)構(gòu)造由熱儲(chǔ)層、熱儲(chǔ)蓋層和下部熱儲(chǔ)隔水層3個(gè)部分組成，熱儲(chǔ)構(gòu)造完整，十分有利于地?zé)崴漠a(chǎn)出。

3.3熱礦水賦存條件

大佛景區(qū)熱儲(chǔ)層為三疊系中統(tǒng)雷口坡組（T2l）及下統(tǒng)嘉陵江組二段（T1j2），地層在景區(qū)西南部福祿、軫溪、譚壩處一帶大面積出露，并形成巖溶發(fā)育的槽谷地帶。槽谷中巖溶發(fā)育，形成溶溝、溶洞等地質(zhì)現(xiàn)象，露頭區(qū)域地表同時(shí)覆蓋了大量的泥土，雨量沖沛、植被茂盛，有利于地下水滲透、徑流，形成深循環(huán)巖溶地下水。樂山自流斜坡熱儲(chǔ)構(gòu)造簡單、完整，沒有大的斷層和起伏，地下水的縱、橫向通道良好，有利于地?zé)崴男纬伞R集、保存。

3.4熱礦水補(bǔ)給、徑流、排泄特征

（1） 補(bǔ)給條件。

受區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)、水文地質(zhì)條件控制，樂山大佛景區(qū)地?zé)崴a(bǔ)給區(qū)主要在西南部沙灣以南的福錄、軫溪、譚壩一帶，熱儲(chǔ)層出露標(biāo)高 415～750 m，補(bǔ)給區(qū)地勢較高，地形切割劇烈，大渡河直接切割熱儲(chǔ)層，熱儲(chǔ)層巖溶地貌形態(tài)發(fā)育，接受大氣降水及地表水的補(bǔ)給。補(bǔ)給區(qū)內(nèi)降水豐沛，年均降水量達(dá)1 384.8 mm，再加上溝谷發(fā)育，幾乎匯集了熱礦泉水儲(chǔ)層以上整個(gè)匯水區(qū)內(nèi)的降水，大渡河水水量亦大?？梢娖渚哂休^好的補(bǔ)給條件及較大的補(bǔ)給量。

（2） 徑流條件。

區(qū)內(nèi)地?zé)崴膹搅?，?yán)格受“樂山自流斜坡控儲(chǔ)水構(gòu)造”控制，主要是順熱水儲(chǔ)層的層間，由南西向北東徑流。徑流距離達(dá)26～37 km，徑流深循環(huán)深度達(dá)2 200～2 500 m。推算樂山大佛景區(qū)區(qū)域內(nèi)徑流距離達(dá)30 km，徑流深度達(dá)2 500 m。經(jīng)地溫場加熱升溫有利于形成地?zé)崴?/p>

（3） 排泄及儲(chǔ)存條件。

地下水通過補(bǔ)給并經(jīng)過一定距離（深度）循環(huán)徑流形成地?zé)崴?，呈停滯狀態(tài)儲(chǔ)存于熱儲(chǔ)層之中，通過鉆井揭露熱儲(chǔ)含水層后沿井眼上升而排泄。樂山大佛景區(qū)附近無導(dǎo)水?dāng)鄬?，地?zé)豳Y源開發(fā)需人工鉆井揭露。

綜上所述，本區(qū)地?zé)岬V泉水屬“地下水深循環(huán)熱交換，水熱對流型地?zé)崴到y(tǒng)”。

3.5熱礦水的地球化學(xué)特征

鐵10井和佛1井水質(zhì)化學(xué)類型均為氯化鈉型（Cl-Na），具如下特征：

（1） 化學(xué)成份中氯化鈉占絕對優(yōu)勢，微量組分中鍶（Sr）、氟（F）、硼（B）等元素含量較高，其物質(zhì)來源為從地下水溶解熱儲(chǔ)層中的巖鹽、造巖礦物層獲取。

（2） 溶解性總固體含量相對較高，各類放射性元素含量均很低，排除了因火山活動(dòng)、放射性物質(zhì)蛻變深大斷裂形成地?zé)崴目赡苄浴?/p>

（3） 地?zé)崴械腘a+、K+、Mg2+、Cl-、SO42-、Ca2+、HCO-3等相關(guān)離子的含量說明地?zé)崴某梢蚴翘妓猁}地層巖溶裂隙水經(jīng)深循環(huán)地溫加熱而形成。

以上特征說明地?zé)崴纬蓹C(jī)理是：在其熱儲(chǔ)層露頭區(qū)接受大氣降水、地表水與淺層地下水補(bǔ)給，在水動(dòng)力（壓差）作用下通過構(gòu)造裂隙、溶隙、溶孔、溶洞向熱儲(chǔ)層深部入滲，在單斜構(gòu)造的深部富集，形成遠(yuǎn)距離補(bǔ)給、深部循環(huán)的地?zé)崴?。熱?chǔ)層中的石膏層在溶蝕過程中放熱也進(jìn)一步提高了地?zé)崴臏囟取８鶕?jù)摩爾濃度，按舒卡列夫地下水化學(xué)類型分類屬Cl-Na型水。

分析熱礦水地球化學(xué)特征形成原因，二疊系雷口坡組碳酸鹽巖為主要的地?zé)岷畬樱跇飞降貐^(qū)雷口坡組碳酸鹽巖中富含巖鹽層，巖鹽為氯化鈉的礦物，它們都是由鹽水在封閉的盆地中蒸發(fā)而形成鹵化物礦物。石鹽礦層一般厚幾米到數(shù)十米，因此地?zé)崴谢瘜W(xué)成份中氯化鈉占絕對優(yōu)勢是淋濾巖鹽的結(jié)果；在海水中沉淀的順序上，其在石膏和硬石膏的后面，因此，常常在石鹽之下找到石膏和硬石膏，含量高的 Mg2+ 、Ca2+ 、SO2-4 、HCO-3是熱礦水對圍巖溶蝕的結(jié)果。地?zé)崴墟J（Sr）主要為溶解膏鹽的結(jié)果，氟（F）、硼（B）為溶解碳酸鹽巖伴生造巖礦物的成果，H2S含量較高反映熱礦水處于相對封閉的還原環(huán)境。熱礦水主要陰陽離子含量隨水循環(huán)深度增加，在水化學(xué)特征中體現(xiàn)了明顯的垂直分帶特征。

4預(yù)測單井水量、水溫和水質(zhì)

以佛1井為例，在一個(gè)水文年內(nèi)豐水期、枯水期、平水期分別進(jìn)行了抽水試驗(yàn)（表2）。試驗(yàn)結(jié)果顯示：豐、平、枯期水位埋深僅差0.03 m，屬相當(dāng)穩(wěn)定；3次試驗(yàn)雖在不同水期進(jìn)行，但井口水溫均保持在36～37℃；鉆井穩(wěn)定最大出水量在56.70～58.45 m3/d之間。

以上現(xiàn)象共同反映了熱礦水源遠(yuǎn)流長，在地下深部有固定的儲(chǔ)水層位和相對穩(wěn)定的循環(huán)深度，是深部循環(huán)的水位、水量、水溫、水質(zhì)相對穩(wěn)定的深埋藏地下熱礦水資源。

同時(shí)由于水動(dòng)力關(guān)系Q-S曲線呈直線型，則可開采水量按下式計(jì)算：

Q=86.4q·S

式中：Q為井孔可開采量，m3/d；

q為由抽水試驗(yàn)確定的枯期單位出水量，L/（s·m），取值 3.05×10-3；

S為井孔可開采量的水頭最大降深值，m，取值215.20 m。

由式（1）求得，可開采水量為Q=86.4×3.05×10-3×215.20=56.7 m3/d，由此可得該熱礦水井1 a的可開采量為 2.07×104 m3。

通過1 a的枯、平、豐期3次全分析水樣檢測結(jié)果（表3），地下水中溶解性總固體含量為164 179～201 609.58 mg/L，水質(zhì)類型為Cl-Na型，pH為6.59～6.70，鍶含量253.3～276.5 mg/L，氟含量1.31～14.70 mg/L，鋰含量13.90～96.35 mg/L，偏硼酸含量787.0～1 050 mg/L，硫化氫275.22～311.0 mg/L，達(dá)到“理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”中命名礦水濃度界限以上；其次偏硅酸含量44.59～60.97 mg/L，具有理療價(jià)值。因此，命名為含偏硅酸的偏硼酸、硫化氫、氟、鍶、鋰?yán)懑煙岬V水。

5結(jié) 論

（1） 樂山大佛景區(qū)區(qū)域位于樂山自流斜坡儲(chǔ)水構(gòu)造的北部，熱礦泉水屬“自流斜坡巖溶深循環(huán)地下水模式”，熱礦泉水與熔融熱源無關(guān)，而屬于地壓型地?zé)?，隨著深度增加，地?zé)釡囟劝匆欢ㄌ荻仍龈?。該區(qū)域適合開采的熱儲(chǔ)層為三疊系雷口坡組（T2l）、嘉陵江組（T1j2）碳酸鹽巖層，埋深2 000～3 000 m。巖溶裂隙發(fā)育，蓋層較厚，加之西南部露頭區(qū)地下水補(bǔ)給條件好，在自流斜坡儲(chǔ)水構(gòu)造的有利部位，其循環(huán)深度可達(dá)到2 000～3 000 m，徑流距離達(dá)26～37 km，具有補(bǔ)給充足、深循環(huán)、遠(yuǎn)徑流等特點(diǎn)，最終形成并儲(chǔ)存地下地?zé)豳Y源。

（2） 結(jié)合佛1井概況，根據(jù)儲(chǔ)層富水性、地下水深循環(huán)條件、埋深及區(qū)域地溫梯度值等，預(yù)測經(jīng)酸化后大佛景區(qū)一帶單井涌水量可達(dá)300～500 m3/d，井口自溢水水溫可達(dá)40℃，抽水水溫可達(dá)50℃。根據(jù)儲(chǔ)層含膏鹽的特征及埋深情況，預(yù)測區(qū)內(nèi)地下水水質(zhì)類型為Cl-Na型，可溶性總固體大于10 g/L，可達(dá)到醫(yī)療熱礦水標(biāo)準(zhǔn)。

（3） 從資源角度分析，大佛景區(qū)一帶地?zé)豳Y源具有較好的形成條件，在附近深井勘探中有熱礦泉水顯示，有好的資源遠(yuǎn)景，同時(shí)該區(qū)域臨近城區(qū)，交通條件較好，景區(qū)旅游產(chǎn)業(yè)當(dāng)前發(fā)展紅火。綜上，樂山大佛景區(qū)地?zé)豳Y源開發(fā)前景較好。

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（編輯：劉 媛）