畢節市金沙縣安底熱礦水賦存特征及成因分析

周亞男

畢節市金沙縣安底熱礦水賦存特征及成因分析

周亞男

（貴州省地質礦產勘查開發局114地質大隊，貴州 遵義 563000）

畢節市金沙縣安底鎮位于安底穹隆軸部，在收集區域地質、水文地質、地球物理勘探及地熱井資料基礎上，通過綜合研究，分析了金沙縣安底地區地熱資源的形成背景、熱儲構造、賦存特征及熱礦水成因。區內熱儲構造為安底穹隆，導熱構造為龍井壩斷層，屬典型的“褶皺隆起斷裂對流型”地熱系統，大氣降水沿北西、南東側安底穹隆背斜翼部碳酸鹽巖分布區斷裂、構造裂隙，由北西、南東向背斜軸部進行深循環，地下水向深部下滲賦存于震旦系燈影組白云巖中，不斷與地殼地溫梯度場熱的交換，形成熱礦水。

金沙安底；熱礦水；熱儲構造；成因模式

金沙縣安底鎮位于畢節市東部，烏蒙山與大婁山交匯處。1976年、1977年貴州省地礦局分別進行了1∶20萬遵義市幅區域地質、區域水文地質調查。1986年貴州省地礦局第二工程勘察院對金沙安底熱礦水進行了地熱地質調查及地球化學勘查。2015年貴州省地礦局114地質大隊開展了畢節中東部地熱地質勘查工作。2016年貴州省地礦局114地質大隊完成了ZK1號地熱井施工及成井報告的編制。現有1口地熱井（ZK1），孔深1448.37m，井口溫度56.8～59℃，靜止水位26.48m，降深6.09m時，涌水量3 767.90 m3/d。

1 地質與水文地質條件

1.1 地層

區內出露:寒武系第三至芙蓉統婁山關組（∈3-4O1l）灰色中厚至厚層狀白云巖；二疊系陽新統棲霞-茅口組（P2q-m）灰巖；三疊系下統夜郎組（T1y）灰巖、泥巖，中下統嘉陵江組（T1-2j）灰巖夾白云巖，中統關嶺組（T2g）白云巖、灰巖、泥巖；侏羅系（J）砂巖、泥巖。

1.2 地質構造

主要構造為安底穹窿背斜，長軸方向北東30°，長28km，短軸長15km左右。核部安底鎮高石坎一帶出露寒武系第二統清虛洞組，傾角10°～15°，翼部由二疊系陽新統至三疊系下統構成，傾角15°～25°左右。

安底斷層（F2）沿安底穹隆次級構造羅家大山背斜東翼發育，研究區長7km，中部安底鎮一帶被第四系掩蓋，斷層走向北北東向，傾向北西，局部具倒轉現象，傾角70°～80°，屬中-高角度壓扭性逆斷裂。切割了婁山關組至棲霞-茅口組，斷距50～250m，斷層破碎帶由斷層夾塊和斷層角礫巖組成，斷層附近巖石破碎、節理發育。

1.背、向斜；2.地層代號；3.壓性斷裂；4.壓扭性斷裂；5.平移斷層；6.性質不明斷層；7.研究區；8.地熱井；9.縣、鄉鎮駐地

龍井壩斷層（F11）走向近南北向，傾向西，傾角79°，長1.5km，斷層切割石冷水組，斷距80～100m，為正斷層。ZK1號地熱井在1 370.4～1 387.2m處揭露該斷層（圖1）。

1.3 水文地質條件

偏巖河為烏江水系一級支流。地下水類型以白云巖溶孔-溶隙水為主，主要含水巖組：寒武系第三至芙蓉統婁山關組、石冷水組及第二統清虛洞組、奧陶系下統、二疊系、三疊系碳酸鹽巖;相對隔水巖組：寒武系紐芬蘭統、二疊系陽新統梁山組、三疊系下統夜郎組等碎屑巖。地下水流向由南西向北東運移。安底穹隆背斜軸部北東向斷裂構造、節理、裂隙發育，增加了含水層間水力聯系，為巖溶裂隙水運移提供了良好通道。

表1 金沙安底地區熱礦水熱儲單元特征表

2 地熱地質條件

2.1 熱儲構造

區內主要儲熱構造為安底穹隆，核部出露寒武系第二統清虛洞組灰巖；研究區位于安底穹隆次級褶皺羅家大山背斜軸部，出露寒武系第三統石冷水組白云巖，大面積露于地表，無熱儲蓋層，熱儲條件較差。穹隆構造下伏寒武系第二統金頂山組牛蹄塘組砂巖、頁巖含水性、透水性較差，導熱性能也較差，形成良好熱儲蓋層。更深部熱儲含水層震旦系燈影組白云巖厚度大，巖溶裂隙發育，導熱性能好（蒲文斌等，2015）；安底穹隆發育北東向、北北東向的斷層及北西向次級斷層，為穹隆構造熱礦水形成及運移提供了良好通道；使安底穹隆具有良好熱儲蓋層、含水層及徑流通道的熱儲構造系統（表1）。

2.2 熱儲結構單元

據ZK1號孔揭露上覆寒武系紐芬蘭統碎屑巖，到震旦系上統燈影組（Pt33b∈1dy），地下熱水開始涌出地表，熱儲含水層為震旦系燈影組（Pt33b∈1dy）淺灰色白云巖、葡萄狀白云巖，厚度220～490m，埋深1 220～1 690m。地球物理勘探顯示為高阻，電阻率n×103～104Ω·m，巖石成分為CaO、MgO為主，經與ZK1號地熱井水質分析成果對比，巖石成分與地熱水水化學類型（重碳酸鈉鈣型）有一致性。鉆探中，該段泥漿漏失量3～5m3/h。地球物理測井，該段補償聲波值40～50μs/ft，深、淺側向值8 000～20 000Ω·m。地球物理勘探、水質分析、鉆探泥漿漏失及地球物理測井等顯示，燈影組熱儲層保存完好，埋藏深度適中，為區內最佳熱礦水勘查層位。

熱儲蓋層（∈1-2n～∈2j）埋深403.8～1 228.1m，厚824.3m，巖性為砂巖、石英砂巖、頁巖等。地球物理勘探顯示為低阻，電阻率n×101～102Ω·m。地球物理測井，自然伽馬值30～90API，補償聲波值50～65μs/ft。鉆探中，泥漿未出現明顯漏失。鉆穿蓋層泥漿溫度明顯升高，顯示蓋層特征明顯。

表2 ZK1地熱井含水段測井成果表

2.3 導熱構造(深循環途徑)

導熱構造(深循環途徑)為龍井壩正斷層（F11），走向近南北向，傾向西，傾角79°，長1.5km，斷距80～100m，斷層南段交于安底斷層（F2），地熱鉆探在孔深1 370.4～1 387.2m處揭露龍井壩斷層（F11）破碎帶寬16.8m。泥漿全漏失，平均每小時漏失50～60m3。地球物理測井資料顯示（表2）孔隙度6%～12%，自然伽馬值3～13API，補償聲波值48.9～63.1μs/ft，深側向值163～8 563Ω·m，淺側向值125～7 536Ω·m，孔底溫度64.8℃。聲波時差較圍巖增大，深、淺測深相對圍巖明顯降低，含水飽和度75%～95%，含水特征明顯，為ZK1號地熱井主要出水段。

綜上，區內熱儲構造為安底穹隆，熱儲單元為第一熱儲單元燈影組白云巖含水層，埋深1 200～1 690m左右，熱儲蓋層寒武系牛蹄塘至金頂山組砂巖頁巖，厚824.2m，埋深400～1 200m，導熱構造(深循環途徑)為北東向、北北東斷層及北西向次級斷層，熱儲構造具有良好的儲熱、儲水的條件（周亞男等，2020）。

3 熱礦水水化學特征

ZK1號地熱井熱礦水水質分析（表3）。水溫56.8℃，最高59.0℃；為無色、有H2s氣味、透明；pH值7.81，屬弱堿性水；總硬度128.49 mg/L，屬軟水；礦化度455.68 mg/L，屬低礦化度水。主要陰陽離子為Na+、Ca2 +、HCO3-，Mg2+、SO42-，水化學類型為重碳酸鈉鈣型（李強等，2017）。

ZK1號地熱井熱礦水中所含鍶、鋰、鋅、硒、氟、鐵等元素是人體所必需的礦物元素，具有良好的理療作用，利用前景好。

表3 ZK1號地熱井熱礦水水化學成分表

4 熱儲溫度及熱儲深度

4.1 熱儲溫度估算

通過繪制區內熱礦水Na-K-Mg三角圖（圖2），區內熱礦水為不成熟水，熱儲溫度采用二氧化硅溫標法進行估算，據熱礦水水質分析結果繪制二氧化硅溶解度曲線（圖3）可知，熱礦水水樣在無蒸汽損失石英和玉髓溶解曲線之間，靠近玉髓溶解曲線，考慮到可能有淺層地下水混合導致二氧化硅溶解度降低，選用無蒸汽損失石英的溶解度溫標公式來估算熱儲溫度：

式（1）中：Tc為熱儲溫度（℃），CSiO2熱礦水SiO2含量（mg/L）。估算出區內熱儲溫度80.52℃。

圖3 熱礦水SiO2溶解度-溫度關系圖

4.2 熱儲深度估算

區內熱礦水熱儲深度按照下式估算：

式（2）中：Tc為熱儲溫度（℃），T0為恒溫層溫度，取當地平均氣溫14.5℃，H0為恒溫層埋藏深度，取30m，K為地熱增溫率，取3.69℃/100m。估算出熱儲深度1 792m，深度與熱儲含水層燈影組底板埋深1 690m基本一致。

5 熱礦水成因

熱礦水的形成須具備熱儲蓋層、熱儲含水層賦存、熱礦水運移的熱儲構造等三個必要的條件。區內地熱系統是完整的“褶皺隆起斷裂對流型”地熱系統（王明章，1985；劉漢武等，2020），大氣降水沿北西、南東側安底穹隆背斜翼部碳酸鹽巖分布區斷裂、構造裂隙，由北西、南東向背斜軸部進行深循環，地下水向深部下滲賦存于第一儲集單元熱儲層燈影組（Pt33b∈1dy）白云巖中，不斷與地殼地溫梯度場熱的交換，形成熱礦水。構成了區內熱礦水深循環系統（圖4）。

6 結論

（1）區內熱儲屬典型的“褶皺隆起斷裂對流型”地熱系統，大氣降水沿北西、南東側安底穹隆背斜翼部碳酸鹽巖分布區斷裂、構造裂隙，由北西、南東向背斜軸部進行深循環，地下水向深部下滲賦存于震旦系燈影組白云巖中，不斷與地殼地溫梯度場熱的交換，形成熱礦水；

1.地熱井；2.熱礦水流向；3.基底熱流；4.斷層；5.地層代號；6.白云巖；7.灰巖；8.炭質頁巖；9.石英砂巖；10.泥巖；11.頁巖

（2）估算金沙安底熱礦水熱儲溫度80.52℃，熱儲深度1 792m；水化學類型為重碳酸鈉鈣型，含有較高含量的偏硅酸、鍶、鋰、硫化氫等有益元素，具有良好的理療作用，水量豐富，溫度適宜，利用前景良好。

蒲文斌，馮福，羊永夫，周維星，丁堅平．2015．貴州安底溫泉水溫水量變化原因分析[J]．地下水，5(3)：1-2，37．

周亞男，胡暑月，江峰，雷玉山，高峰．2020．貴州省金沙縣安底地熱詳查報告[R]．貴州省地質礦產勘查開發局114地質大隊．

李強，周亞男．2017．貴州省礦泉水調查評價報告[R]．貴州省地質礦產勘查開發局114地質大隊．

王明章．1985．貴州省仁懷鹽津橋、壇廠、金沙安底礦泉水評價報告[R]．貴州省地質礦產勘查開發局114地質大隊．

劉漢武，李強，易世友，涂明江，江峰．2020．貴州鳳岡縣永安熱礦水成因分析[J]．四川地質學報，40(02)：238-241．

On Occurrence and Genesis of Hot Mineral Water in Andi, Jinsha, Bijie, Guizhou

ZHOU Ya-nan

(The 114th Geological Team, Guizhou Bureau of Geology and Exploration and Exploitation of Mineral Resources, Zunyi, Guizhou 563000)

Andi Town, Jinsha County, Bijie City is located at the axis of the Andi dome. The distribution of geothermal resources in Andi Town is controlled by the dome structure. This paper deals with geological background, thermal reservoir structure, occurrence and origin of hot ore water in Andi Town on the basis of data on regional geology, hydrogeology, geophysical exploration and geothermal wells. The thermal reservoir aquifer is dolomitite of the Sinian Dengying Formation. The thermal reservoir structure is the Andi dome and thermal conductivity structure is Longjingba fault. It is a typical "fold uplift and fracture convection type" geothermal system. The meteoric water permeating into deep dolomitite of the Sinian Dengying Formation along the fault becomes hot mineral water by means of heat exchange with crustal temperature gradient field

hot mineral water; thermal reservoir structure; genetic model; Andi, Jinsha

P641.4

A

1006-0995（2021）03-0441-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.03.017

202-09-10

貴州省地勘基金項目“貴州省水文地質志修編”（DKJJ2021-01號）

周亞男（1984— ），男，山西人，高級工程師，主要從事水文地質、地熱地質勘查工作