峨眉山七里坪溫泉深循環模式分析

陳鵬，張繼，張占元

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峨眉山七里坪溫泉深循環模式分析

陳鵬，張繼，張占元

（四川省地質工程勘察院，四川 成都 610072）

結合峨眉山七里坪地區區域地質、水文地質條件，分析了峨眉山七里坪溫泉的地熱類型、熱儲水層、熱儲水層蓋層等，總結了區內深層地下水深循環模式，并在此基礎上成功設計并施工了地熱井，為類似地區進行溫泉及熱礦水資源的開發利用提供了理論支撐和借鑒。

溫泉；地熱；地下水深循環；七里坪

地熱資源是儲存于地下深部的一種寶貴資源，目前開發利用最多的是以地下水作為載體的水熱型地熱能（溫泉）。依托峨眉山地區獨特的旅游資源，在該區開發利用地熱資源，將進一步促進當地旅游業的發展，提高旅游質量和檔次。

1 區域地質、水文地質條件概況

1.1 區域地質條件概況

研究區為峨眉半山七里坪地區，地貌以山地丘陵為主，地勢南西高而北東低。區域內出露地層，除缺失志留系、泥盆系、石炭系和白堊系外，其余各時代地層均有。研究區地質構造上屬于峨眉山-瓦山斷塊，區內主要構造形跡包括六道河沖斷層、叢林崗斜沖斷層和黑山埂背斜，如圖1所示。

圖1 研究區三維地質構造簡圖

其中，六道河沖斷層為一條北北東走向（近南北向）的逆沖斷層，向南至峨眉山大斷層派生的小斷層破壞，向北經廖壩、六道河、金銀溝、李家山消失于七里坪以東的二疊系上統峨眉山玄武巖組地層中，長約60 km，斷面傾向西，地面傾角為70°，呈舒緩波狀，該斷層切斷震旦系、寒武系地層，為研究區的導水導熱構造之一；叢林崗斜沖斷層為一壓扭性斷層，長約22 km，走向為北60°～70°，傾向北西，有斷層泥、糜棱巖和角礫以及動力蝕變現象。由于該斷層的斜沖、切斷前震旦系、震旦系、寒武系地層，上盤直接出露二疊系地層，沿叢林崗-腳盆壩微顯弧形分布；黑山埂背斜位于研究區西部，由于斷層的錯斷，為一不對稱背斜，背斜軸基本上沿山脊展布，軸向北西8°～10°，北西翼地層產狀335°∠35°，區域上該背斜長約20 km，軸部地層為前震旦系地層，兩翼依次出露震旦系、奧陶系、二疊系地層，黑山埂背斜是區內控制熱儲結構及熱礦水補給、徑流方向的褶皺構造。

1.2 區域水文地質條件概況

根據區內地下水的賦存條件及水動力特征，區內地下水分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類巖溶水、碎屑巖夾碳酸鹽巖巖溶水和玄武巖孔洞裂隙水五類。 在地表淺層，地下水接受大氣降水和地表水的垂向補給，一般循環深度有限，一般多在100～200 m以內，在此深度以下循環條件變差，這對于深部熱礦水儲集層保溫隔熱有利。地下水要在地下深部儲集，必須是含水地層中有一定的儲水空間，空間越大，水量越豐富?？扇苄詭r層，由于其中不均一發育的溶隙-裂隙網絡，在長期復雜的地質作用過程中，沿裂隙系統的溶蝕，可形成相對寬大的巖溶孔洞、管道以及溶洞，因而是深部地下水富集的最有利巖性層位。峨眉山地區碳酸鹽巖地層層位多，分布廣，包括三疊系中下統雷口坡組、嘉陵江組、二疊系棲霞組以及奧陶系、寒武系和震旦系洪椿坪組，這些地層中的可溶性巖層（石灰巖、白云巖、白云質灰巖、灰質白云巖等）厚度大，有的在數百米以上，其中的巖溶現象（或古巖溶）十分發育。所以，當它們深埋地下時，即可形成層狀、厚大，但不均一且各自相對獨立的儲水層位。由于深埋地下，地下水徑流循環滯緩，地下水化學作用使地下水中礦物質增多，地熱增溫使地下水溫度增高，形成深部儲存的地下熱礦水。

2 形成條件及區內地下水深循環模式

2.1 地熱類型

研究區內無現代火山巖漿（侵入巖及噴出巖）活動，最近的巖漿巖為上古生界晚二疊系噴發的峨眉山玄武巖，其形成時代久遠，殘余熱量已消失殆盡。鑒于該區無特殊熱源，地溫場熱源主要屬地壓地熱型，地熱溫度隨深度增加而增加，在常溫帶以下按一定梯度而升高。區內熱礦水的形成屬于“地下水深循環熱交換，水熱對流型地熱水系統”，即含水層在露頭區接受大氣降水及地表徑流補給后，沿著沉積巖層間裂隙、構造裂隙、溶隙、溶洞等順層間由上而下向深部徑流，并吸收圍巖溫度和可溶鹽類組分后，匯集形成熱礦水。

2.2 熱儲水層及熱儲水層蓋層

研究區的主要熱儲含水層有寒武系中上統洗象池組白云巖、灰質白云巖古巖溶熱水層，寒武系下統遇仙寺組白云巖、泥質白云巖古巖溶熱水層及震旦系上統洪椿坪組，厚層狀白云巖、灰巖古溶巖熱水層。上述三個熱儲水層以上為厚達上千米的奧陶系、二疊系的泥頁巖、玄武巖，玄武巖結構致密，泥頁巖透水性差，這些構成良好的隔水、隔熱熱儲蓋層。寒武系各熱水層之間均夾有幾米至幾十米的泥巖、砂質泥巖、頁巖，起到阻隔的作用，基本上為獨立的熱儲水層段。震旦系洪椿坪組厚層塊狀白云巖、灰巖層厚達974～1 158 m，為巨厚層的獨立熱儲水層段。

2.3 熱礦水形成模式分析

根據對區內地質、水文地質條件的分析，在峨眉山七里坪地區選取了一處地熱井靶區。根據前面對區內熱儲結構的分析，區內深部熱儲水層明顯受巖性及構造控制，含水介質主要為灰巖、白云巖。地熱井靶區東側為六道河沖斷層，為一條近南北向的逆沖斷層，長約60 km，并與峨眉山區域沖斷層相連，西側為黑山埂背斜，礦泉位于其北東翼。六道河沖斷層控制著靶區東西兩側的水文地質結構，東西兩側分屬不同的水文地質單元。

在漫長的地質歷史發展時期，震旦系、寒武系碳酸鹽巖發育古巖溶，為地下水的徑流、儲集創造了一定的條件。在六道河沖斷層以西呈較寬的帶狀出露，總面積達10 km2，是寒武系、震旦系喇叭崗組及洪椿坪組碳酸鹽巖巖溶水的補給區，高程1 800～2 600 m。黑山埂山脈地區，大氣降水豐沛，多年平均降水量達1 320 mm，寒武系、震旦系洪椿坪組碳酸鹽巖裸露區，收到大氣降水入滲補給后，沿巖溶裂隙、管道向深部運移、循環，形成承壓水。七里坪地熱井靶區位于峨眉半山的緩坡平臺后部，六道河區域大斷裂上盤，在該斷裂的南段直接切斷震旦系洪椿坪組碳酸鹽巖等脆性巖石，破碎效應較高，斷裂破碎影響帶為大氣降水提供了一定的入滲條件。另外，該斷裂橫切流出黑山埂山區的支溝，地表水沿破碎影響帶的孔隙、裂隙入滲，故大氣降水、地表水及高山上的冰雪融化水沿斷裂上盤破碎帶的孔隙、裂隙下滲，向深部循環，進入寒武系和震旦系洪椿坪組含水層。

綜上所述，地下水的流動方向受地形地貌控制，其地表、地下分水嶺基本一致，因此，地下水的流向基本與地形坡度一致。地下水沿黑山埂背斜軸部向北東翼較低的地熱井靶區徑流，平面上由南西向北東通過巖溶洼地或構造裂隙流入深部的熱儲含水層，進入地下水深部循環，徑流條件較好。深循環含水層中的地下水在深循環過程中，在正常低溫梯度作用下被加熱，并溶濾有益的微量元素和化學成分形成區內的理療熱礦泉水。七里坪理療熱礦水主要受控于黑山埂背斜西翼形成的單斜儲水構造，遇阻隔在斷裂交匯處西南側的地熱井靶區處賦存。當深循環含水層被人工鉆井揭穿后形成熱礦水，如圖2所示。

圖2 研究區熱礦水水熱對流模式簡圖

3 熱礦水評價

根據前面分析，在峨眉山七里坪地區成功修建一口地熱井。該井的實施在一定程度上印證了前文對區內熱儲結構的分析，對區內熱礦水的形成及地下水深循環模式的分析起到支撐作用。該井井深2 516 m，為了保證和提高該井的出水溫度，在1 090 m深度以上對奧陶系、二疊系的棲霞組及峨眉山玄武巖地層進行水泥封固永久性止水（奧陶系底部為90 m的砂質泥巖、頁巖隔水層），所以，該井現在產出的熱礦水均出自寒武系和震旦系洪椿坪組中上段。

根據該井豐、平、枯期抽水試驗和開采性抽水試驗結果，該熱礦水井井口水溫為44 ℃，允許開采水量為919 m3/d（承壓水頭降深119.8 m）。其水質經鑒定為含氟、氡、偏硅酸的理療熱礦水。該水溶解性總固體含量小于1 g/L，水質類型為HCO3·SO4-Ca·Mg型水，pH值為7.2～7.8，水質除氟超標外，其余指標滿足生活飲用水標準，水質優良，且作為溫泉，洗浴后可不需用淡水沖洗，這也是該理療熱礦水品質優異的重要指標與亮點。

4 結論及建議

目前，峨眉山七里坪理療熱礦泉水已正常開采5年，在5年的監測過程中其水質、水量均動態穩定。通過前述峨眉山七里坪溫泉的形成條件、熱儲結構的分析，結合熱礦水的水質、水量情況，區內深層地下水在地下3 000 m左右的補給、徑流條件均較好，建議后期在類似地區進行溫泉及熱礦水資源的開發利用時可向深部探測，進一步拓寬視野。

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2095－6835（2019）01－0060－02

F592.7

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.01.060

陳鵬（1986—），男，江西信豐人，工程師，碩士，研究方向為水文學及水資源。

〔編輯：張思楠〕