贵州遵义白沙井ZK1地热井地质特征及成因浅析
时间：2023-02-09 19:30:04 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
袁振文 ，钱富武
(贵州省有色金属和核工业地质勘查局一总队，贵州 清镇 551400)
遵义白沙井ZK1位于贵州遵义市播州区泮水镇，地热井深2898m，井口地热流体水温51℃。储热含水层为震旦系灯影组白云岩及发育于其中的平坝断裂带(F6)，通过对地热井水质分析检测，地热流体均为低温地热资源的温热水，适宜作为理疗热矿水。对白沙井ZK1号地热井地热地质特征及成因分析，阐述区内地热资源赋存规律，推进地热资源开发利用，助推泮水镇旅游资源发展。
区域地质构造位于羌塘-扬子-华南板块，扬子陆块，上扬子陆地块，黔北隆起区-织金穹盆构造变形区和毕节弧形褶皱带交接处，构造中等发育，褶皱为近东西向；
断裂构造集中发育于中部及南东部，形态特征清楚，主要褶皱构造：长岗向斜、岩孔背斜、安底穹隆、鸭溪向斜、菠萝海向斜；
断层构造有：回龙断裂(F1)、平坝断裂(F6)。(图1)。
图1 研究区地质简图Fig 1.Geological Sketch Map of Study Area1-三叠系上统二桥组；
2-三叠系中统狮子山组；
3-三叠系中统松子坎组；
4-三叠系下统茅草铺组；
5-三叠系下统夜郎组；
6-二叠系上统龙潭组；
7-二叠系中统长兴组；
8-二叠系中统栖霞组；
9-二叠系中统茅口组；
10-二叠系中统梁山组；
11-奥陶系上统湄潭组；
12-奥陶系上统桐梓-红花园组；
13-寒武系中上统娄山关组；
14-寒武系中统高台组；
15-寒武系下统清虚洞组；
16-寒武系下统金顶山组；
17-寒武系下统明心寺组；
18-寒武系下统牛蹄塘组；
19-断层；
20-褶皱；
21-地热孔
1.1 地 层
研究区地表主要出露寒武系中上统娄山关群(∈2-3ls)至寒武系下统金顶山组(∈lj)，其中寒武系中上统娄山关群(∈2-3ls)大面积分布，据ZK1地热钻探实际揭露，下伏地层为寒武系下统明心寺组(∈lm)、牛蹄塘组(∈ln)、震旦系灯影组(Zbdn)和陡山沱组(Zbd)，从新至老简述见(其中寒武系中统、下统及震旦系灯影组为区内实施钻孔实际揭露资料)表1：
表1 研究区实施钻孔岩性水文地质特征表Tab 1.Lithological Chracters，Hydrogeological Characteristics of Study Area Drilling Hole
1.2 构 造
(1)褶皱构造
岩孔背斜：区域上长达200km，宽数十千米。轴面倾向北西，为一斜歪褶皱，轴迹受断裂影响时隐时现。背斜北段、西段较为宽缓，中端相对较为狭窄，核部最老地层为板溪群清水江组(Ptbnq)一套紫红色浅变质岩系，核部地层倾角受应力作用强度的不同，背斜北段、中段、南段表现有所差异，总体上北、南两段地层倾角较陡。两翼为寒武系、奥陶系、二叠系构成，岩层产状20°～25°，中段核部产状5°～15°。
菠萝海向斜：轴部位于研究区北东部，由菠萝海进入研究区东部，在烂泥田被F5切割消失。轴部走向近东南向，呈近直线形展布。两翼地层倾角变化较大，北翼15°～39°、南翼12°～44°。轴部出露寒武系中上统娄山关组(∈2-3ls)中上部灰色白云岩；
为一不对称宽缓向斜。
(2)断裂构造
回龙断裂(F1)：全长约70km。走向北东-南西，倾角65°～75°。岩孔一带断面南倾，倾角67°～81°的正断层。断层之南东盘发育窖匠沟断层及坪子上断层，两条断层走向北西，与回龙断层所夹锐角指向西，指示回龙断层北西盘向西移动。新构造期地貌表现为线性沟谷，其中枫香及芭蕉等地有温泉出露，枫香温泉36℃，金沙附近有多次地震记录，最大震级5.75级。挽近期可能仍为张扭性。
平坝断裂(F6)：区域上长约69km。走向北东-南西，枫香一带断面倾向北西，倾角75°左右，枫香西至金沙一线断面倾向南东，倾角75°左右。西端在回龙断层与平坝断层之间发育两条压扭性断层，走向北西，与平坝断层所夹锐角指向东，表明平坝断层南东盘向东平移。新构造期活动明显，地貌上呈线性沟谷，断层挽近活动性质可能仍为张扭性。
1.3 水文地质条件
区内地下水补给源主要为大气降水，地下水主要通过裂隙、溶洞径流，径流方向总体为北西向南东径流。地下水含水岩组主要有两类：碳酸盐岩含水岩组和碎屑岩含水岩组。
碳酸盐岩含水岩组：震旦系上统灯影组、寒武系中上统娄山关群至下统清虚洞组，岩性为白云岩、灰岩等。清虚洞组含水介质为溶洞、裂隙，泉流量一般7.0 L/s～13L/s，枯季径流模数7.04 L/s·km2～7.30L/s·km2，富水性强；
娄山关群、高台组、震旦系灯影组含水介质为裂隙、溶孔，含水岩组泉流量一般2.3L/s～5.0L/s，枯季径流模数3.11L/s·km2～5.16L/s·km2，富水性中等。
碎屑岩含水岩组：寒武系金顶山组、牛蹄塘组和震旦系陡山坨组，岩性为页岩、页岩夹灰岩，砂质页岩等。含构造裂隙水和风化裂隙水，枯季径流模数0.5L/s·km2～1L/s·km2，富水性贫乏。
2.1 地热异常特征
根据以往地质资料，结合本次ZK1勘查成果，区内地表未出露天然温泉。但同一构造带上出露多处温泉及地热井，如研究区南西西侧金沙县境内岩孔镇街上温泉、水口寺温泉及西洛地热井；
北东东侧遵义县枫香温泉及地热井。中部平坝断裂南西盘ZK1号地热勘探终孔孔深2898m，测井井底温度58.4℃，实抽涌水量603.33m3/d，井口水温51℃。
2.2 地热水化学特征
表2 遵义县泮水镇白沙井地热化验检测结果表Tab 2.Geotherma Testing of Baishajng Well in Panshui Town，Zunyi
2.3 热储构造特征
(1)热储结构：通过采用可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)及大地电场岩性探测法两种地球物理勘探方法，根据测井参数综合解译出本次勘探目的层震旦系灯影组共有4个含水段，见表3。经在研究区内实施的ZK1号地热勘探孔揭露地层结构表明，区内储热构造主体为岩孔背斜，带状热储主要为平坝断裂(F6)，ZK1号钻孔在2636m处揭露平坝断裂(F6)，含水层为震旦系上统灯影组(Zbdn)，埋深2250m～2822m，含水层厚度572m，共四层。据井温测量资料，其热储温度58.4℃。保温盖层(∈1j～∈1n)埋深1440m～2250m，厚810m，岩性为灰、灰绿色云母质页岩、粘土岩、含砂质页岩夹灰岩、泥质灰岩，粉砂质页岩及砂岩，顶部有一层石英砂岩、灰黑色页岩，炭质页岩，底部夹硅质岩，保温良好。
表3 遵义县泮水镇白沙井地热ZK1号钻孔测井解释结论表Tab 3.Interpretation of Baishajing Geothermal Drilling Hole ZK1 in Panshui Town，Zunyi
(2)导热构造：根据地球物理勘探资料，平坝断裂(F6)断层倾向南，倾角75°左右，深部有变缓趋势，地热钻探揭露显示，平坝断裂(F6)埋深2628m～2636m，断层破碎带宽8m，震旦系灯影组(Zbdn)中上部与中下部直接接触，断距小于50m，岩性杂乱，且地层缺失，测井显示此段放射性、自然电位异常增大，深浅双测向异常偏小，整体反映为F6断层带，井温55.1℃，此段无含水显示；
但在此段之下2558m～2563m，钻进过程中钻时变快，且井口伴随有溢流现象，溢流量1m3/h～2m3/h；
测井资料显示，该段井温54.1℃～54.3℃，声波时差增大，电阻率相对较低，孔隙度2.0%～5.1%，含水饱和度81%～100%。综合反映为断层上盘影响带。表明平坝断裂(F6)与深部热源产生了热联系，控制着研究区地热资源的形成与富集。
3.1 形成条件
地热资源的形成一般需要具备“储(层)、盖(层)、通(导)、(热)源”等四个条件控制，即储水储热层、隔热保温层、导热导水通道、热源。
研究区内热储构造(储(层)、盖(层))为岩孔背斜，热储层由震旦系灯影组(Zbdn)白云岩、灰岩组成，ZK1号钻孔揭露显示热储层埋深2250m～2822m，厚度达572m；
阻水隔热保温盖层为寒武系下统金顶山组(∈1j)至寒武系下统牛蹄塘组(∈1n)碎屑岩组成，ZK1号钻孔揭露的保温盖层厚度810m，具有良好的保温效果。区内的热储封闭条件较好，震旦系灯影组(Zbdn)白云岩、灰岩为地热资源的储存提供了良好的“储”条件，寒武系金顶山(∈1j)至牛蹄塘组(∈1n)的碎屑岩为地热资源的储存提供良好的“盖”条件。
研究区内发育的挽近期继承性活动平坝断裂(F6)，规模较大，切割深、延深远，切穿了热储层，破坏岩孔背斜，沟通了热储深部地热流体，是区内的导热导水构造，断裂走向北东-南西，沿断裂带岩石破碎，张扭性裂隙等形成的节理裂隙为地热流体赋存提供了空间，而且为地热流体的运移提供了有利通道，因此平坝断裂(F6)为地热形成中的“通(导)”。
研究区内热源主要来自于地幔热传导，水源来源于大气降水补给。平坝断层(F6)深部沟通热源，沿深大断裂带向地下深部下渗并赋存于储热含水层中的大气降水与来自于地幔热传导的热源汇合，并与围岩相互作用中溶滤、溶解岩石和气体中化学组分而成为有开发价值的热矿水。来自地幔的热源即为地热的“(热)源”。
3.2 成因类型
研究区地热系统是一个完整的“褶皱隆起断裂对流型”地热系统(图2)，大气降水沿北侧岩孔背斜核部碳酸盐岩分布区断裂、构造裂隙由北向南进行深循环，地下水向深部下渗赋存于第一储集单元热储层震旦系灯影组白云岩中，区域性大断裂平坝断层(F6)将上地幔热流沟通向上导热，同时地下水不断吸收沿深大断裂从深部向上传输的热流，加温增热的地热流体上涌，体积膨胀(密度变小)而产生浮力向上运动，上部的低温流体因密度大在重力作用下向下运动，构成了区内地热水深循环系统。同时，因地下深循环地热水与围岩经溶滤、沉淀、离子交换等各种物理化学作用，水中含有丰富的偏硅酸、锶、氟等有益人体组分。
图2 遵义县泮水镇白沙井地区地热成因模式Fig 2.Geothermal Genesis Model of Baishajing Area in Panshui Town，Zunyi
遵义泮水白沙ZK1号地热井成因类型为褶皱隆起断裂对流型，热源来源于地幔导热，热储层由震旦系灯影组(Zbdn)白云岩组成，隔热保温盖层为寒武系下统金顶山组(∈1j)至寒武系下统牛蹄塘组(∈1n)碎屑岩组成，导热导水构造为北东-南西向平坝断层(F6)及其次生断裂。地热水赋存于震旦系灯影组白云岩以及发育于其中的平坝断裂带(F6)中，为地下深循环地热水，该区地热资源总体赋存较好。其地热水质中含锶、偏硅酸，其中温度指标达到命名浓度标准，可命名为温矿(泉)水，地热流体均为低温地热资源中的温热水，适宜作为理疗热矿水，不易作为饮用矿泉水，经过处理后可作为农业用水、渔业用水。
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