王 鴻,吳 斌,付君宜
(貴州正業(yè)工程技術(shù)投資有限公司/貴州省巖溶地基工程技術(shù)研究中心,貴州 貴陽 550005)
貴州省地?zé)豳Y源豐富,全省有80多處天然溫泉出露[1],具有分布面積廣、分布不均、溫度低等特點(diǎn)。多用于溫泉洗浴、農(nóng)業(yè)灌溉,以及醫(yī)療等。貴陽市溫泉旅游已有多年發(fā)展,利用烏當(dāng)背斜、烏當(dāng)斷層以及次一級構(gòu)造復(fù)合組成的復(fù)雜構(gòu)造區(qū),已在新添寨片區(qū)成功開發(fā)多處溫泉旅游區(qū)景點(diǎn),水量在600~800 m3/d,水溫在40℃左右。在紅楓湖及貴安新區(qū)等區(qū)域依據(jù)所處的地質(zhì)條件也成功實(shí)施多處地?zé)峥碧姐@孔,紅楓湖片區(qū)鉆孔深度在2 000 m以上,水溫均大于45℃,目的層為震旦系上統(tǒng)燈影組(Zbdn)[2],而在貴安新區(qū)實(shí)施的地?zé)徙@孔出水量可達(dá)903 m3/d,井口水溫在53℃。
研究區(qū)位于貴陽市西南側(cè),距離市中心6 km,是地?zé)崴Y源尚未開發(fā)的區(qū)域。本次研究中對該區(qū)實(shí)施地?zé)徙@井一口,并對其成因和水質(zhì)進(jìn)行研究,分析結(jié)果能夠?yàn)樵搮^(qū)后期的地?zé)崴_發(fā)利用提供依據(jù)。
研究區(qū)地處黔中丘原盆地向黔南中山、低山過渡區(qū)域,地形呈山區(qū)溝谷地形。地勢總體西高、東低。區(qū)內(nèi)大面積分布三疊系大冶組碳酸巖地層,碳酸鹽巖分布區(qū)地貌形態(tài)主要為峰叢槽谷,溶蝕峰叢大多沿巖層走向延伸,巖溶谷地、洼地較寬淺,多與巖溶峰叢平行展布。
圖1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造綱要圖[3]
在構(gòu)造上研究區(qū)位于貴陽向斜東側(cè),龍洞堡向斜西翼,如圖1所示。區(qū)內(nèi)有永樂堡斷層及云關(guān)斷層通過。其中永樂堡斷層位于研究區(qū)東部,呈北東向展布,長度約10 km,斷層傾向北西,傾角約60°,上下盤均為三疊系下統(tǒng)大冶組地層,為一張性斷裂。云關(guān)斷層位于研究區(qū)西部,走向近南北,傾向東,傾角40°~60°。斷層破碎帶寬10~30 m。斷層上盤為二疊系地層,下盤為上三疊統(tǒng)地層。
區(qū)內(nèi)地表主要出露的地層為三疊系下統(tǒng)大冶組(T1d)、安順組(T1a)、中統(tǒng)花溪組(T2h);二疊系中統(tǒng)棲霞組(P2q)、茅口組(P2m)、上統(tǒng)吳家坪組(P3w)、長興組—大隆組(P3c-d);石炭系下統(tǒng)大塘—擺佐組(C1d-b)、中統(tǒng)黃龍群(C2hn);泥盆系下統(tǒng)烏當(dāng)組(D1w)、中統(tǒng)莽山組(D2ms)。
貴州省區(qū)域內(nèi)的地?zé)崴饕A藏于沉積巖中,在東部變質(zhì)巖區(qū)域也有一定的賦存條件[3]。地?zé)崴男纬蓷l件離不開熱儲(chǔ)層、蓋層、導(dǎo)熱通道,以及熱源,即地?zé)崴馁A存空間,地?zé)崴谋厣w層,熱循環(huán)的運(yùn)移通道,以及供給地?zé)岬臒嵩?。根?jù)不同地質(zhì)年代的熱儲(chǔ)層和蓋層,將區(qū)域內(nèi)劃分為五個(gè)熱儲(chǔ)單元[4],見表1。結(jié)合本次研究區(qū)地?zé)徙@探勘查結(jié)果,研究區(qū)內(nèi)的地?zé)醿?chǔ)層可為分為兩個(gè)熱儲(chǔ)單元。第一熱儲(chǔ)單元的熱儲(chǔ)層由寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群(2-3ls)至奧陶系下統(tǒng)紅花園組(O1h)白云巖組成。上部蓋層為志留系下統(tǒng)后所組(S1h)至泥盆系中統(tǒng)莽山群(D2ms)石英砂巖所組成,厚度達(dá)到800 m具有較好的保溫效果。第二儲(chǔ)熱單元的熱儲(chǔ)層由泥盆系下統(tǒng)高坡場組(D3g)至石炭系中統(tǒng)黃龍組(C2hn)的白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r組成。上部蓋層為二疊系中統(tǒng)梁山組(P2l)粉砂巖,厚度僅為20 m保溫效果較差。
位于研究區(qū)西側(cè)的云關(guān)斷層是本區(qū)的主要斷層,由北向南貫穿整個(gè)研究區(qū),斷層傾向正東,具有發(fā)育規(guī)模大延伸遠(yuǎn)、切割深等特點(diǎn)。并且在該斷層北段有明顯的熱異常顯示。根據(jù)鉆探資料顯示該斷層深切割至寒武系地層,能夠?yàn)楸緟^(qū)地?zé)崴峁┝己玫臒徇\(yùn)輸通道。
而研究區(qū)地?zé)崴粗饕獊碓从诖髿饨邓?,且大部分為?jīng)過長期地下徑流的礦化度較高的古水,少部分為現(xiàn)代水。這部分古水主要來源于研究區(qū)東側(cè)黃絲背斜的核部,以及大谷冰背斜核部出露的寒武系地層[5],距離研究區(qū)在40 km以上。
貴州省內(nèi)以二疊系、三疊系沉積巖類為主,缺少新近期的巖漿侵入活動(dòng),因此缺乏放射性熱源,主要熱源來源于深部地幔的熱傳導(dǎo)。
通過地?zé)徙@孔測溫可以了解研究區(qū)內(nèi)隨深度增加地溫變化的情況,如圖2所示。地溫梯度與上部巖層的厚度有十分密切的關(guān)系,地溫梯度隨上部蓋層的減少而增大[6]。本次地?zé)徙@孔在終孔深度以上,保溫蓋層為志留系下統(tǒng)后所租(S1h)至泥盆系中統(tǒng)蟒山群(D2ms)的粉砂巖厚度達(dá)800余米。而從地溫曲線可以看出,淺部以灰?guī)r為主的二疊系地層富水性較強(qiáng)地下水豐富,地溫增加緩慢。而后隨著深度的加深地?zé)釡囟确€(wěn)步上升,變化較小。地溫梯度在1.99℃/100m,低于烏當(dāng)背斜核部的2.25~2.59℃/100m,但與該區(qū)域的2.0℃/100m地溫梯度基本一致,見圖3。
圖2 鉆孔柱狀示意圖及增溫曲線
圖3 貴州省地溫梯度圖
熱儲(chǔ)單元主要層位地層巖性第一熱儲(chǔ)單元第二熱儲(chǔ)單元第三熱儲(chǔ)單元第四熱儲(chǔ)單元第五熱儲(chǔ)單元蓋層寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組(1n)~金頂山組(1j)泥巖、粉砂巖熱儲(chǔ)層震旦系上統(tǒng)燈影組(Zbdn)中厚層白云巖蓋層奧陶系下統(tǒng)湄潭組(O1m)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖熱儲(chǔ)層寒武系下統(tǒng)清虛洞組(1q)~奧陶系下統(tǒng)紅花園組(O1h)白云巖,白云質(zhì)灰?guī)r蓋層石炭系下統(tǒng)祥擺組(C1x)~舊司組(C1j)泥巖、石英砂巖熱儲(chǔ)層泥盆系上統(tǒng)(D3)~石炭系中統(tǒng)(C2)石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r蓋層二疊系中統(tǒng)灑志組(P2s)~梁山組(P2l)砂巖、泥巖、夾煤層熱儲(chǔ)層石炭系下統(tǒng)擺佐組(C1b)~上統(tǒng)馬平組(C2mp)灰?guī)r蓋層二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖(P2β)~三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)玄武巖、泥巖、煤層、粉砂巖熱儲(chǔ)層二疊系中統(tǒng)棲霞、茅口組(P2q-m)灰?guī)r
本次研究從地?zé)徙@孔中寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群的地?zé)崴|(zhì)取樣測試,分析結(jié)果見表2,其井口溫度為59.5℃。根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果,陽離子Ca2+為主,達(dá)到400.8 mg/L,其次為Mg2+;陰離子則以SO42-為主,達(dá)到1 271.89 mg/L,其次為HCO3-。其水化學(xué)類型為SO4—Ca型水。其中溶解性總固體及硫酸根離子含量較高,這與地下水運(yùn)移路徑較長水巖作用充分,貯藏環(huán)境較封閉以還原反應(yīng)為主有關(guān)。水質(zhì)成分中鍶、氟、偏硅酸等達(dá)到醫(yī)療價(jià)值濃度標(biāo)準(zhǔn),硫酸根離子、氟、鐵等含量超過飲用水標(biāo)準(zhǔn),因此該地?zé)崴畠H適用于溫泉理療保健的用途。
表2 鉆孔地?zé)崴瘜W(xué)成分分析表 mg/L
研究區(qū)深層地?zé)崴?jīng)過較長的路徑運(yùn)移貯藏于寒武系婁山關(guān)群白云巖中,上部覆蓋較厚的砂巖作為保溫層,且有云關(guān)斷層深切割提供的導(dǎo)熱通道,為研究區(qū)提供了地?zé)崴纬傻幕緱l件。在地溫上,研究區(qū)主要依靠正常的地溫增溫對地下水加熱。水質(zhì)分析結(jié)果表明,該區(qū)地?zé)崴瘜W(xué)類型為SO4—Ca型水,其中鍶、氟、偏硅酸的含量較高,具有一定的理療效果。綜合分析結(jié)果可以看出,研究區(qū)地?zé)崴A藏條件良好水量充足,水溫、水質(zhì)適宜于溫泉洗浴的開發(fā)。
[1]毛健全.貴州省地?zé)豳Y源特征、分布規(guī)律、開發(fā)現(xiàn)在及發(fā)展遠(yuǎn)景[A].中國西部地?zé)豳Y源開發(fā)戰(zhàn)略研究論文集[C].2001: 29-36.
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