0 引言

貴州遠(yuǎn)離板塊接觸帶,地處板內(nèi)穩(wěn)定地帶,廣泛沉積具有較高導(dǎo)熱率的碳酸鹽巖地層,巖溶地貌類型齊全,低熱流背景值與巖溶暗河發(fā)育決定了省內(nèi)一般賦存低溫地?zé)豳Y源。貴州各地質(zhì)時(shí)期碳酸鹽巖與碎屑巖相互疊置構(gòu)成垂向多元的熱儲(chǔ)集單元,一般熱儲(chǔ)層埋藏越深水溫越高;而自燕山期以來(lái),伴隨地殼大面積隆升發(fā)育了大量褶皺、斷裂帶,特別是喜山期北東、近南北向繼承性活動(dòng)斷裂帶與穹窿構(gòu)造、背斜構(gòu)造呈斜接或反接復(fù)合交匯控礦,使得貴州省絕大部分為受深斷裂和背斜構(gòu)造控制的深循環(huán)、長(zhǎng)時(shí)間、遠(yuǎn)距離運(yùn)移的地下熱礦水。

貴州省擁有較為豐富、分布較廣的地?zé)豳Y源,但由于挽近期活動(dòng)斷裂或大型構(gòu)造節(jié)理相互交織、串聯(lián)溝通,同時(shí)古巖溶與挽近期強(qiáng)發(fā)育巖溶在淺部交織疊加,構(gòu)成了復(fù)雜的喀斯特裂隙地?zé)嵯到y(tǒng),加大了地?zé)崴?/a>分布的不均性,導(dǎo)致成井不理想、不經(jīng)濟(jì)。結(jié)合前人的研究,整理已有地?zé)豳Y源勘查資料, 分析貴州地?zé)?/a>分布及其賦存特征,對(duì)科學(xué)尋找和開(kāi)發(fā)利用地?zé)豳Y源具有參考價(jià)值。

1 貴州地?zé)?/a>資源概況

據(jù)收集的資料,截至2022年,貴州省現(xiàn)有地?zé)?/a>資源點(diǎn)212個(gè)(溫泉、地?zé)峋?/a>),其中地?zé)?/a>參數(shù)井36 個(gè),可采地?zé)峋?/a>84個(gè),自然揭露溫泉92個(gè)。全省6 個(gè)地級(jí)市、3個(gè)自治州地?zé)豳Y源分布不均勻,以黔北仁懷-紅花崗-綏陽(yáng)一帶、黔中烏當(dāng)區(qū)-開(kāi)陽(yáng)-息烽一線和黔東北石阡-思南周邊分布最為集中且開(kāi)發(fā)利用程度較高;黔南等其他地級(jí)市、州僅有零星分布, 見(jiàn)圖1。

據(jù)各地區(qū)地?zé)峋?/a>和溫泉的井口水溫箱式圖(圖 2)和貴州地?zé)崴?/a>分級(jí)統(tǒng)計(jì)圖(圖3)分析,省內(nèi)已知地?zé)崴Y源水溫范圍20~63℃,地?zé)峋?/a>井口水溫整體高于天然溫泉的井口水溫。地?zé)峋鄬贉責(zé)崴?井口水溫40~60℃,井口水溫中位值的最大值位于安順地區(qū)(54℃),其次為貴陽(yáng)地區(qū)(50.5℃); 天然溫泉多為溫水,水溫處于20~40℃,水溫最大中位值落于銅仁地區(qū)(37℃),其次為貴陽(yáng)地區(qū)(33.75℃)。

極少數(shù)地?zé)峋@探到一定深度時(shí),井底水溫可達(dá)90℃,如大方縣安樂(lè)鄉(xiāng)張家寨ZK4鉆井,鉆井深度247 1 m,井底溫度97℃。井深深度范圍主要介于1000~3000 m之間的地?zé)峋?3口,占總數(shù)的 77%;井深1000 m以內(nèi)的地?zé)峋伎倲?shù)的20%。

2 貴州熱儲(chǔ)類型及賦存規(guī)律

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

收集省內(nèi)121處地?zé)豳Y源點(diǎn)的數(shù)據(jù),其中65處溫泉、66口地?zé)峋?。除赤?習(xí)水地區(qū)和六盤(pán)水地區(qū)地?zé)岢雎饵c(diǎn)數(shù)據(jù)未收集到之外,121處地?zé)狳c(diǎn)分別分布于省內(nèi)其他各市州。

通過(guò)資料收集,進(jìn)行綜合研究分析,針對(duì)具有代表性的地?zé)狳c(diǎn)進(jìn)行實(shí)例分析,利用Microsoft office 進(jìn)行文本編制、數(shù)據(jù)整理及統(tǒng)計(jì)分析,利用GIS作圖軟件繪制地?zé)狳c(diǎn)位分布圖,利用origin2024進(jìn)行化學(xué)指標(biāo)箱式圖、Piper三線圖等圖件繪制。

2.2 地?zé)針?gòu)造環(huán)境

貴州省地?zé)崴?/a>為深循環(huán)對(duì)流型,省內(nèi)北東向、北北東向(近南北向)斷裂束極為密集,且燕山期背斜褶皺與活動(dòng)斷裂分布整體一致。由圖4中溫泉的出露規(guī)律分析,多期復(fù)活斷裂與燕山期形成的構(gòu)造帶 (區(qū))的復(fù)合部位,常見(jiàn)溫泉出露,尤以北東向、北北東向活動(dòng)斷層相關(guān)的溫泉分布密集。

2.3 主要熱儲(chǔ)類型

根據(jù)貴州省的構(gòu)造特征、地層結(jié)構(gòu)類型,地熱儲(chǔ)勘查類型分為層狀熱儲(chǔ)、帶狀熱儲(chǔ)(Ⅱ-2型)、層狀兼帶狀熱儲(chǔ)的混合熱儲(chǔ)(Ⅱ-3型)。由于貴州省地質(zhì)條件的復(fù)雜性和多樣性,便于工程運(yùn)用,混合型熱儲(chǔ)可以看成由區(qū)域性斷裂帶導(dǎo)通為主、構(gòu)造形態(tài)較完整且有較完整熱儲(chǔ)單元的層狀熱儲(chǔ)提供賦水、 運(yùn)移空間的帶狀熱儲(chǔ)。帶狀型熱儲(chǔ)全省皆有分布, 而以褶皺構(gòu)造為主控構(gòu)造的層狀熱儲(chǔ)僅分布于赤水 -習(xí)水平緩褶皺區(qū)和織金-金沙穹盆構(gòu)造區(qū)。貴州帶狀型熱儲(chǔ)根據(jù)儲(chǔ)層特征可以分為兩種,一是震旦系燈影組至三疊系沉積的碳酸鹽巖地區(qū)的帶狀熱儲(chǔ),二是淺變質(zhì)巖地區(qū)發(fā)育的帶狀熱儲(chǔ)。

變質(zhì)巖區(qū)帶狀熱儲(chǔ)的熱儲(chǔ)集單元主要由挽近期活動(dòng)斷裂或深大斷裂帶及其次生斷裂帶組成,是帶狀熱儲(chǔ)型地?zé)崴Y源形成的主控因素。一般儲(chǔ)層埋藏越深溫度越高,而帶狀熱儲(chǔ)多為斷裂所控制,獲取溫度更高的熱水不在于鉆井深度,而是鉆孔是否鉆遇導(dǎo)水?dāng)嗔哑扑閹?。?jīng)深循環(huán)升溫的地下熱水沿?cái)嗔鸦蛄严秾?duì)流傳遞,深大斷裂形成控?zé)針?gòu)造,其次級(jí)斷裂帶往往形成導(dǎo)熱導(dǎo)水通道,溫泉多出露于深大斷裂旁側(cè)的次級(jí)斷裂帶。根據(jù)對(duì)121處地?zé)豳Y源點(diǎn)的統(tǒng)計(jì),帶狀熱儲(chǔ)型有溫泉6處,地?zé)峋? 處,集中分布于黔東南州劍河-黃平地區(qū),銅仁石阡、黔中開(kāi)陽(yáng)-息烽一帶零星分布,如革東斷裂側(cè)翼的次級(jí)斷裂帶狀出露的劍河溫泉、沿石頭田斷裂破碎帶呈帶狀分布的息烽溫泉群等。

碳酸鹽巖區(qū)帶狀型熱儲(chǔ)是受斷裂構(gòu)造控制的沉積地層型,地?zé)岙惓｜c(diǎn)在平面上沿?cái)嗔褞С蕩罘植肌Ｊ芏嗥跇?gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,褶皺構(gòu)造形態(tài)被不同期次、不同方向斷裂構(gòu)造破壞,背斜對(duì)地?zé)岬目刂谱饔孟鄬?duì)微弱。根據(jù)對(duì)121處地?zé)?a href="http://m.0417jobs.cn/t/資源.html" >資源點(diǎn)的統(tǒng)計(jì),混合型熱儲(chǔ)型有溫泉46處,地?zé)峋?3處,該類型地?zé)崴?/a>多沿背斜、背斜加斷裂或斷裂帶循環(huán)加熱、運(yùn)移、 上涌至地表淺部,常以溫泉(泉群)的形式呈帶狀出露于山間盆地、山間洼地及河谷底部等喀斯特負(fù)地形,如海子街鴨子塘溫泉、熱水塘溫泉等。

2.4 主要熱儲(chǔ)層及分布

貴州省沉積巖層廣布,碳酸鹽巖與碎屑巖相間沉積,上下疊置,組成垂向上多元的儲(chǔ)集結(jié)構(gòu),且碳酸鹽巖巖溶強(qiáng)發(fā)育,共同構(gòu)成復(fù)雜的喀斯特裂隙熱儲(chǔ)系統(tǒng)。結(jié)合貴州區(qū)域地層結(jié)構(gòu)、熱儲(chǔ)層空間分布與組合條件分析,熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)自下而上劃分為第一熱儲(chǔ)層、第二熱儲(chǔ)層、第三熱儲(chǔ)層、第四熱儲(chǔ)層、第五熱儲(chǔ)層共五個(gè)儲(chǔ)集單元和一個(gè)其他類型的熱儲(chǔ)(表 1)。

根據(jù)121處地?zé)?a href="http://m.0417jobs.cn/t/資源.html" >資源點(diǎn)的統(tǒng)計(jì),省內(nèi)主要控礦層為震旦系燈影組、寒武系清虛洞組、寒武系婁山關(guān)群、奧陶系桐梓-紅花園組和二疊系棲霞-茅口組地層,其中Ⅰ熱儲(chǔ)集單元燈影組、Ⅱ熱儲(chǔ)集單元婁山關(guān)組、桐梓-紅花園組地層所占比重較大,分別占總數(shù)的18%、21%和22.5%。由貴州各地區(qū)儲(chǔ)層分布圖(圖5)可知,泥盆系、石炭系地層大面積缺失,是以 Ⅲ熱儲(chǔ)集單元僅分布于安順市、黔南地區(qū);其他型熱儲(chǔ)層則集中分布于黔東南州。

2.5 來(lái)源及特征

根據(jù)省內(nèi)92處地?zé)豳Y源點(diǎn)水化學(xué)資料分析,貴州地?zé)崴?a href="http://m.0417jobs.cn/t/熱源.html" >熱源循環(huán)過(guò)程中無(wú)巖漿侵入活動(dòng)和火山作用;地?zé)豳Y源的能量主要來(lái)自殼幔熱能傳導(dǎo)以及導(dǎo)通深部熱源的斷裂帶及其次級(jí)斷裂帶的熱對(duì)流;其次,少部分變質(zhì)巖地區(qū)存在天然放射性元素產(chǎn)生的放射熱源。

整理已收集的33個(gè)地?zé)峋畼雍?6個(gè)溫泉水樣的氫氧穩(wěn)定同位素資料,并進(jìn)行δD-δ¹⁸O投點(diǎn) (圖6),由圖可看出,省內(nèi)地?zé)崴跬凰鼐植加?a href="http://m.0417jobs.cn/t/全國(guó).html" >全國(guó)大氣降水線附近,說(shuō)明地?zé)崴饕镔|(zhì)來(lái)源為大氣降水。整個(gè)地區(qū)δD、δ¹⁸O值變化范圍較小, δD-δ¹⁸O值分布范圍具有明顯分區(qū),地?zé)峋摩腄、δ¹⁸O值整體小于溫泉的δD、δ ¹⁸O值。

2.6 地?zé)崴?a href="http://m.0417jobs.cn/t/化學(xué)特征.html" >化學(xué)特征

貴州省地?zé)崴畃H值范圍為6.75~8.46,平均值 7.49,屬中性水;黔東南變質(zhì)巖區(qū)pH值整體偏大,平均值為8.08。TDS變化幅度較大,最小值為190.2 mg/L,位于劍河ZK6地?zé)峋?最大值2798.4 mg/L, 位于遵義新蒲地?zé)峋?平均值為588.8 mg/L,中位值變化幅度較小,變化范圍為358~564 mg/L,整體屬低礦化度淡水。以散布貴州各市、州的94個(gè)地?zé)狳c(diǎn)的水常規(guī)指標(biāo)作Piper三線圖(圖7),貴州地?zé)崴|(zhì)類型主要為HCO3-Ca·Mg型、HCO 3 -Ca型、 HCO3·SO 4 -Ca·Mg型等重碳酸型水,次之為SO4 Ca·Mg型、SO4-Ca型等硫酸鹽型水,而黔東南部淺變質(zhì)巖地區(qū)水質(zhì)類型以HCO3-Na為主。

3 典型實(shí)例分析

3.1 黃平浪洞溫泉

浪洞溫泉水溫46℃,水質(zhì)結(jié)果為HCO3-Na型水,呈弱堿性。區(qū)域內(nèi),北東100公里外的石阡地區(qū)有大量地?zé)崴植?黃平縣以西的重安江河谷中見(jiàn)溫泉出露。

空間分布上看,北東向上塘復(fù)背斜的聚熱效應(yīng)和同為北東向的上塘-歸龍深大斷層、斑鳩井帚狀構(gòu)造等深大斷裂的供熱效應(yīng)相結(jié)合[ 15],斷層側(cè)的次級(jí)斷裂及破碎帶,為大氣降水的垂向入滲提供了徑流通道和循環(huán)條件。成因模式如圖8所示,浪洞溫泉周邊均分布含水性差的板溪群淺變質(zhì)巖系及南沱組冰漬礫巖,大氣降水沿基巖裂隙、節(jié)理入滲,地?zé)崴饕軘嗔褬?gòu)造的控制,熱礦水賦存于斷裂破碎帶或上塘背斜次級(jí)斷裂和裂隙、古風(fēng)化面形成的空間內(nèi)。地?zé)釁^(qū)屬典型變質(zhì)巖區(qū)帶狀熱儲(chǔ)。

3.2 六曲河地?zé)峋?o:p>

赫章地區(qū)無(wú)地?zé)崴烊宦额^,地?zé)嵘罹?a href="http://m.0417jobs.cn/t/施工.html" >施工數(shù)量為1口。六曲河地?zé)峋碧?/a>深度為1 182.7 m,井口水溫50℃,水質(zhì)類型為SO4-Ca·Mg型,成井地層為寒武系婁山關(guān)群白云巖和溝通畫(huà)眉斷裂的次級(jí)斷裂破碎帶。

根據(jù)鉆孔資料分析,揭穿第二儲(chǔ)熱單元蓋層 (湄潭組)鉆遇斷層破碎帶時(shí),水溫驟然升高、水量增大,至儲(chǔ)熱層(婁山關(guān)群)均見(jiàn)地?zé)崴畤姵?說(shuō)明畫(huà)眉背斜西北翼與畫(huà)眉斷裂及其次級(jí)斷裂構(gòu)成良好的儲(chǔ)熱構(gòu)造。鉆孔鉆遇斷層破碎帶前后井溫變化異常,推測(cè)該層地?zé)崴畞?lái)自更深的第一儲(chǔ)熱單元,或畫(huà)眉斷裂溝通了地殼深部熱源。

六曲河地?zé)岢梢蚰Ｊ饺鐖D9所示,第二儲(chǔ)集層熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)完好,具備良好的儲(chǔ)熱環(huán)境,而北東向畫(huà)眉斷層及其次級(jí)斷裂切穿畫(huà)眉背斜,深部地層裂隙、構(gòu)造節(jié)理發(fā)育,次級(jí)斷裂與畫(huà)眉斷裂相溝通,是區(qū)內(nèi)主要的導(dǎo)水、導(dǎo)熱構(gòu)造。熱儲(chǔ)類型為碳酸鹽巖區(qū)帶狀型熱儲(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)貴州省地?zé)崴蕴妓猁}巖區(qū)帶狀熱儲(chǔ)型為主,其次為變質(zhì)巖區(qū)帶狀熱儲(chǔ);變質(zhì)巖、冰漬巖分布區(qū)受挽近期活動(dòng)斷裂影響形成帶狀熱儲(chǔ);絕大部分碳酸鹽巖分布區(qū)受褶皺與斷裂構(gòu)造帶共同影響形成帶狀熱儲(chǔ)。

(2)按地層巖性等垂向上可劃分為六個(gè)熱儲(chǔ)集單元;主要控礦層為Ⅰ熱儲(chǔ)單元震旦系燈影組和Ⅱ 熱儲(chǔ)單元寒武系清虛洞組、婁山關(guān)群、奧陶系桐梓- 紅花園組以及Ⅴ儲(chǔ)集單元二疊系棲霞-茅口組地層,燈影組、婁山關(guān)群、桐梓-紅花園組為境內(nèi)分布比重最大的熱儲(chǔ)層,共占總數(shù)的61.5%。

(3)能量主要來(lái)源于殼幔熱傳導(dǎo)及深斷裂及其次級(jí)斷裂帶的熱對(duì)流,少部分地區(qū)存在放射性熱源;物質(zhì)來(lái)源主要為大氣降水。

(4)貴州省地?zé)崴w為中性低礦化度水;碳酸鹽巖地區(qū)pH值集中在7.2~7.4之間,TDS平均值為588.8 mg/L,水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca·Mg型、HCO3·SO 4 -Ca·Mg型、SO4·HCO 3 -Ca·Mg 型;變質(zhì)巖地區(qū)地?zé)崴畃H中位值為8.08,TDS小于400 mg/L,水化學(xué)類型為HCO3-Na型。