浙江構造裂隙型帶狀熱儲地熱及其勘查靶區預測

錢俊鋒，毛昌偉，王海寶，趙冰冰，徐 波，付立冬

（1. 浙江省地礦研究所，浙江·杭州 310007；2. 浙江省地礦勘察院，浙江·杭州 310013；3. 浙江省地球物理地球化學勘查院，浙江·杭州 310005）

浙江省獨特的地質環境條件形成了特有的地熱資源熱儲類型，主要為層狀及帶狀熱儲。層狀熱儲主要表現為碳酸鹽巖巖溶亞型或碎屑巖類及玄武巖類亞型，代表性地熱點位置有臨安湍口、金衢盆地、長河凹陷等；帶狀熱儲主要表現為構造裂隙亞型，代表性地熱點有湖州楊家埠等[1]。受地質構造控制，帶狀熱儲主要出露或賦存于北東向壓性斷裂與北西向張扭性斷裂的交匯處，且附近往往出現東西向斷裂以及中酸性侵入巖[2-4]，而構造裂隙型帶狀熱儲地熱找水需要查明儲水空間及富水性這兩個最基本的問題。桐廬閬里村石巒塢礦區DR1地熱井儲水空間為典型的構造裂隙型帶狀熱儲，DR1地熱井位置選于區域復向斜構造內，閬里背斜的東翼，以灰巖與非灰巖交界斷層F3作為耙區斷層，成功勘探出水溫為34.6℃，水量936m3/d的地熱水，成為浙江地區構造裂隙型帶狀熱儲地熱找水成功案例，對浙江地區構造裂隙型帶狀熱儲地熱找水具有一定的指示意義。

1 地質概況

1.1 構造

（1）區域構造

DR1地熱井位于桐廬縣閬里村石巒塢礦區，地處桐廬縣城的北面，富陽區新登鎮南面。大地構造位置處于華埠-新登褶陷帶內。華埠—新登褶陷帶呈北東向狹長條帶展布，寬在30～40km，長約200km。西北和東南分別以馬金—烏鎮斷裂和球川—蕭山斷裂為界。該帶褶皺構造運動發生于印支期，整個構造單元構成華埠-新登復向斜。華埠—新登復向斜由多次褶皺組成，緊密呈線型，背、向斜同等發育，連續相間按一定方向排列，褶皺群成束或分叉。中生代盆地以晚侏羅世火山構造盆地為主，如新登盆地。東南部發育有侏羅世構造盆地。這些盆地往往分布在背、向斜核部或深斷裂帶邊緣。盆地長軸方向為北東向，與基地構造線一致。燕山早期斷陷直接控制盆地的形成和火山活動。

DR1地熱井勘查區及周邊受馬金—烏鎮斷裂、球川—蕭山斷裂兩大斷裂影響，主要發育NE向斷裂，其次為NW向斷裂構造，SN向構造及近EW向構造僅零星分布（圖1a）。圖1a、圖1b顯示DR1地熱井位于以船山組地層（C3c）為核部，唐家塢組（s2t）為兩翼的向斜內，同時又處于以西湖組地層（D3x）為核部，珠藏塢組地層（D3z）為兩翼的閬里背斜東翼。復雜的向斜和背斜組合為熱儲提供了較好的節理裂隙空間。

圖1 區域地質構造（a）和地質剖面（b）Fig.1 The regional geological structure (a) and geological section (b)

（2）斷裂構造

根據野外地質調查及物探分析（圖1a），勘查區主要發育有7條斷裂（表1）。

表1 勘查區范圍內斷裂構造Table 1 The fracture structure in exploration area

1.2 地層巖性

根據區域資料及野外地質調查，區域地層如表2：

表2 區域地層劃分Table 2 Regional stratigraphic dividion

1.3 水文地質特征

參照《1:20萬臨安幅、建德幅區域水文地質普查報告》[5]，結合地熱資源勘查工作，勘查區主要含地下水巖組為石炭系灰巖裂隙溶洞地下含水巖組和硬質巖類構造裂隙地下含水巖組。

（1）石炭紀灰巖裂隙溶洞地下含水巖組

區域資料顯示石炭系灰巖中黃龍組巖溶最發育、地下水最豐富，船山組次之?？辈閰^內石炭系灰巖位于復向斜核部，自身組成長軸—準線狀向斜，其上疊加有印支期、燕山期斷裂構造及其裂隙。褶皺與斷裂復雜，致使灰巖支離破碎，又嚴格控制著巖溶分布、發育方向與發展趨勢，還直接影響著地下水的賦存、運動與分布。在斷裂帶和灰巖與非灰巖接觸帶，巖溶化強烈，同時巖溶發育也深，并且不受基準面的控制。因此，在斷裂構造有利地段，獲得較大出水量的地熱資源可能性較大。

（2）硬質巖類構造裂隙地下含水巖組

勘查區內硬質巖類構造裂隙地下含水巖組包括唐家塢組、西湖組、珠藏塢組、勞村組、黃尖組。其富水性取決于斷裂構造、裂隙與地貌條件。

唐家塢組、西湖組、珠藏塢組，巖性為巖屑砂巖、石英砂礫巖及石英礫巖，巖石質地堅脆，歷經多次構造運動影響，裂隙發育普遍，主要有北東、北北東、北西、東西向等，傾角都在60～70，甚至達到80～90。這些裂隙具有區域性特征，分布廣而又不均勻，一般在斷層兩側及褶皺軸附近較密集。在裂隙密集地段，由于它們互相溝通，便形成統一的裂隙系統，成為地下水賦存和運移的場所與途徑。斷裂構造對地下水的形成與運動起著一定的控制作用?？傮w上，其富水性較貧乏。一般西湖組較唐家塢組富水性稍強些。

勞村組、黃尖組火山雜巖類，因具脆性，各類裂隙發育。其中以構造裂隙為主，成巖裂隙次之，其它成因的裂隙少量。其分布極不均一，一般位于斷層兩側或在較大的斷裂帶內及兩側的密集成網，往往與斷層溝通，便成為地下水富集的場所與運動途徑。一般來講，地下水貧乏或極貧乏；常見泉流量0.01～0.08 L/s，少數0.1～0.7 L/s；地下水徑流模數 0.8 L/s·km2。

1.4 孔位選擇

勘查區內褶皺構造發育，且勘查區整體又位于復向斜內?？辈閰^內北東向F3斷裂，是灰巖與非灰巖接觸帶，巖溶發育，控制巖溶方向及巖溶水流向，與勘查區內背斜及所在復向斜軸部方向一致，是構造有利地段。實地水文地質調查可見，F3斷裂東側的一條地下暗河，流量為6.5 L/s，斷裂富水性較好。F3斷裂為張性斷裂，斷裂東側地表為船山組的灰巖，節理裂隙發育，且處于復向斜構造靠近核部位置，亦屬于構造有利地段。所有以F3斷裂作為耙區斷裂布設探采結合鉆孔是合理可行的。

根據野外實地調查F3斷裂產狀為147 83，以1500m為勘探深度，若在地下1000m鉆到F3斷裂破碎帶，則鉆孔應該布設在在F3斷裂以東123m處。 而勘查區內F3、F6、F7斷裂形成一個三角區，是構造有利部位，同時該三角區地勢較低，對周邊影響較小，適合布設鉆孔。綜合分析將鉆孔布設于F3、F6、F7斷裂形成的三角區內，距離F3斷裂123m（圖1）。

2 物探與鉆探驗證

2.1 物探驗證

為確定DR1地熱井孔位含水性，布設了CSAMT物探測線1，近南北向布設，北偏東，可控制東西向斷層及北西、北東向斷層。從圖2看，斷面視電阻率分布較為雜亂，斷面北側呈上低下高的分布特征，斷面南側視電阻率總體較低，高阻異常不完整，較為零碎。斷面視電阻率最低值約60Ω·m，分布在2100m高程約-300m處；視電阻率最高值約40960Ω·m，分布在斷面100m高程約-1500m處。

斷面有低阻異常帶3處，一處自斷面1000m處往斷面南側延伸至斷面約1450m高程-1100m左右，一處是斷面1400m處往北延至1100左右，另一處自斷面2100m處往北側延伸至斷面1700m高程-1500m左右。從電性特征看，結合野外地質調查，剖面1000m處斷層對應野外地質調查F3位置，而且在F3斷層延伸至高程-700～-1100m間存在明顯的低阻帶，存在較大含水可能性。

圖2 CSAMT物探測線Fig.2 CSAMT detection line

2.2 地質鉆探

地質鉆探工作完成進尺1500m后，巖屑資料顯示，DR1井自上而下地層依次為：0～66m為泥盆系珠藏塢組石英砂巖，夾紫紅色砂巖、粉砂巖；66～394m侏羅系勞村組晶玻屑凝灰巖；394～854m泥盆系西湖組含礫石英砂巖、石英砂巖夾石英砂礫巖；854～1500m志留系唐家塢組長石石英砂巖夾少量粉砂質泥巖或泥質粉砂巖。測井資料顯示，DR1鉆孔存在多個含水層位（圖3）。根據測線資料和鉆探資料推測，DR1井熱儲主要存在于-600～-1200m間，與CSAMT物探測線1顯示的F3斷層低阻帶對應性較好。

圖3 DR1井孔身結構示意Fig.3 Sketch of DR1 well body structure

從2017年6月抽水試驗數據可知（表3，圖4），該次抽水試驗共持續了429個小時，靜水位52.7m，其中大降深持續時間142個小時，穩定時間79個小時，降深為113.7m，動水位166.4m，流量為936m3/d，水溫為34.6℃；中降持續時間為120個小時，穩定時間為92個小時，降深為82m，動水位134.7m，流量為720m3/d，水溫為34.2℃；小降持續時間167個小時，穩定時間為160個小時，深為43.6m，動水位96.3m，流量為456m3/d，水溫為33.7℃。水質檢測報告顯示，氟離子的含量在2.29mg/L，達到了溫泉命名的標準。

表3 DR1井2017年6月抽水試驗Table 3 The pumping test for DR1 well in June 2017

圖4 DR1井2017年6月水位、水溫、流量歷時曲線Fig.4 The duration curve of water level, water temperature and flow in DR1 well in June 2017

3 結論與討論

構造型帶狀熱儲找水需要解決兩個問題：是否有足夠的儲水空間、富水性如何。從桐廬閬里村石巒塢礦區DR1地熱井鉆孔區域位置可知，在DR1井選址依然遵循多條斷裂交匯處的原則，但DR1地熱井成功出水說明它滿足了前面兩個條件：（1）儲水空間。DR1地熱井孔位不僅是多條斷裂交匯處，更是區域性復向斜、背斜與斷裂構造結合，造就了節理、裂隙的發育，為熱儲的分布及地下水循環提供了空間；（2）富水性。F3斷裂作為耙區斷裂為灰巖與非灰巖交界斷裂，控制著巖溶分布、發育方向與發展趨勢，還直接影響著地下水的賦存、運動與分布，富水性好。

深部地熱資源勘探本身具有較大的風險[6]，DR1地熱井成功出水具有必然性，同時也存在一定的偶然性，區域性復向斜、背斜與斷裂構造組合關系分析往往比本文揭示的更為復雜、多樣，DR1地熱井分析論述也僅僅是一孔之見，需要更多的地熱井資料去驗證和總結。