貴州省晴隆縣光照鎮(zhèn)地?zé)岢梢蚣盎瘜W(xué)特征研究

張 新，趙振遠(yuǎn)，杜 江

(貴州有色地質(zhì)工程勘察勘察公司，貴州 貴陽 550000)

貴州省晴隆縣位于貴州省南西部，行政隸屬貴州省黔西南布依族苗族自治州，距貴陽178 km，晴隆縣在貴州屬地?zé)岬刭|(zhì)條件相對較差的區(qū)域，以往沒有開展過地?zé)豳Y源勘查工作，地表無天然出露溫泉，亦無地?zé)峋植?，屬典型的“地?zé)峥瞻讌^(qū)”。研究晴隆縣光照鎮(zhèn)的地?zé)岬刭|(zhì)條件及成因模式，對今后該區(qū)的地?zé)衢_采及規(guī)劃具有指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)條件

1.1 地層巖性

區(qū)內(nèi)出露的地層由新到老依次為三疊系中統(tǒng)的法郎組(T2f)、楊柳井組(T2y)，下伏地層依次為中統(tǒng)關(guān)嶺組(T2g)、嘉陵江組(T1j)、飛仙關(guān)組(T1f)。法郎組(T2f)上段巖性為中厚層泥灰?guī)r夾粘土巖，下段巖性為中厚層夾薄層的泥晶灰?guī)r夾瘤狀灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r；楊柳井組(T2y)巖性以白云巖為主，頂部為白云質(zhì)灰?guī)r，底部為泥質(zhì)白云巖；關(guān)嶺組(T2g)第二段以為中厚層石灰?guī)r為主，第一段為泥質(zhì)白云巖夾泥巖；嘉陵江組(T1j)上部為微晶白云巖夾泥質(zhì)白云巖，中下部灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾鈣質(zhì)粘土巖；飛仙關(guān)組(T1f)以粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)處于興義穹盆構(gòu)造變形區(qū)，區(qū)內(nèi)褶皺斷裂發(fā)育，此外受北東向挽近期活動碧痕營斷裂束貫穿研究區(qū)，區(qū)內(nèi)發(fā)育多條北東向的斷層，發(fā)育少量的北西向斷裂，形成復(fù)雜的構(gòu)造圖像(見圖1)。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造綱要圖

(1)羅家屯斷層(F1)：該斷層出露于普查區(qū)的南部，貫穿整個普查區(qū)，區(qū)域內(nèi)延伸長度約15 km，發(fā)育于羅家屯—包包寨—涼水營一帶，被北東向的斷層切割。該斷層在羅家寨附近，斷層傾向北東，傾角40°，在涼水營一帶，斷層傾向南西，傾角40°，為壓扭性斷層。

(2)高寨斷層(F2)：該斷層出露于普查區(qū)的中部，該斷層區(qū)域上延伸長度約3 km，貫穿整個普查區(qū)。該斷層發(fā)育于三疊系中統(tǒng)法郎組竹桿坡段(T2f1)的泥灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r中。該斷層出露段地貌上呈一溝谷，在高寨出露，可見斷層的破碎帶寬約20 m，受此影響，斷層兩側(cè)巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，該斷層為張性斷層，通過物探解譯，該斷層向下延伸深度較淺。

(3)花魚井?dāng)鄬?F3)： 花魚井?dāng)鄬邮潜毯蹱I走滑斷裂束的一段，位于普查區(qū)的中部。區(qū)域上，該斷層區(qū)內(nèi)延伸長度大于40 km。斷層走向北東向，傾向北西向，傾角70°，該斷層切割二疊系及三疊系的地層。通過在哈馬莊附近該斷層的出露較好，斷層兩盤均為楊柳井組(T2y)的白云巖、角礫白云巖、灰?guī)r等，在斷層帶上，巖石擠壓破碎明顯，巖石較破碎，可見明顯的斷層角礫巖，并且牽引構(gòu)造發(fā)育，斷層破碎帶寬約30 m。該斷層的北西盤相對上升、南東盤相對下降，為正斷層，兼右行走滑性質(zhì)?；~井?dāng)鄬訛樗商冶毯蹱I走滑斷裂束中的一段，為挽近期活動斷裂，且通過物探解譯，該斷層向下發(fā)育深度較深，對研究區(qū)的地?zé)崴\移起到控制作用。

2 地?zé)岬刭|(zhì)條件及成因模式

2.1 地?zé)岢梢驐l件

2.1.1 “儲、蓋”層條件

熱儲層為三疊系下統(tǒng)嘉陵江組(T1-2j)的灰?guī)r、白云巖等；蓋層為三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組一段(T2g1)的泥巖、泥質(zhì)白云巖，底部為綠豆巖。在區(qū)域內(nèi)，嘉陵江組(T1-2j)與關(guān)嶺組一段(T2g1)構(gòu)成一個儲集單元。

2.1.2 “通”道條件

區(qū)內(nèi)的花魚井?dāng)鄬?F3)為挽近期活動斷裂，區(qū)內(nèi)的巖層受地質(zhì)營力作用的影響，巖石的節(jié)理裂隙發(fā)育，為區(qū)內(nèi)地?zé)崴馁x存提供了有利的空間，而且為對熱資源的運移提供了有利的通道。區(qū)內(nèi)發(fā)育的北東向花魚井?dāng)鄬?F3)，其規(guī)模大、切割深、發(fā)育深度深，有利于溝通深部熱源，為普查區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源形成條件中的“通”。

2.1.3 “熱源、水源”條件

根據(jù)已有研究資料表明，第四紀(jì)巖漿侵入活動火山作用有關(guān)的地下熱水水化學(xué)類型主要為HCO3·Cl-Na、Cl-Na和Cl·SO4-Na型水，礦化度0.5～10 g/L或更高，而區(qū)內(nèi)地?zé)崴瘜W(xué)組分中Na+和Cl-含量都較低，水質(zhì)類型主要為HCO3-Ca、HCO3· SO4-Ca·Mg型水，礦化度均一般小于1 g/L，以上可知本區(qū)的水質(zhì)類型與火山作用或第四紀(jì)巖漿侵入活動所形成的地?zé)崴町惡艽?，說明研究區(qū)地?zé)崴臒嵩磁c巖漿侵入活動和火山作用無關(guān)。此外，研究區(qū)地質(zhì)調(diào)查及鉆孔揭露均未發(fā)現(xiàn)花崗巖侵入，即缺乏放射性熱源的物質(zhì)基礎(chǔ)，也不存在放射性熱源。因此，區(qū)內(nèi)的熱源主要來自于地幔熱傳導(dǎo)，花魚井?dāng)鄬?F3)深部溝通熱源，沿深大斷裂帶向地下深部下滲并賦存于熱儲含水層中的大氣降水與來自于地幔熱傳導(dǎo)的熱源匯合，并與圍巖相互作用中溶慮、溶解巖石和氣體中的化學(xué)組分而成為有開發(fā)價值的地?zé)崴?/p>

研究區(qū)位于法郎向斜的西翼，區(qū)內(nèi)出露三疊系中、下統(tǒng)的碳酸鹽巖，而向斜軸部應(yīng)力集中，斷裂和構(gòu)造裂隙發(fā)育，有利于大氣降水下滲補(bǔ)給。因此，區(qū)內(nèi)水源充足。

2.2 成因分析

研究區(qū)內(nèi)熱礦水補(bǔ)給主要為大氣降水通過裂隙、孔隙以及斷裂構(gòu)造破碎帶入滲補(bǔ)給，由于地下水的富集，靜水壓力隨之不斷增加，而沿斷裂向深部滲流，隨著不斷下滲，獲取熱能不斷增加，深部地?zé)崃飨蛏吓蛎?，受斷裂的阻擋和上部靜水壓力，斷裂(F3)為導(dǎo)熱通道，由低向高向法郎向斜匯集運移上升，上部的地溫流體因密度大在重力作用下向下運動，構(gòu)成研究區(qū)地?zé)崴畈垦h(huán)系統(tǒng)(見圖2)。

圖2 研究區(qū)地?zé)岢梢蚰Ｊ綀D

2.3 地溫場特征

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)CK1地?zé)峋牡厍蛭锢頊y井成果資料，按鉆孔揭露垂向地質(zhì)結(jié)構(gòu)中各地層分層深度與井溫及分層井溫梯度計算結(jié)果編制了普查區(qū)內(nèi)地溫場的垂向變化特征曲線圖(見圖3)。

圖3 CK1地?zé)峥碧娇椎販貓龅拇瓜蜃兓卣髑€圖

根據(jù)地?zé)峋疁y井資料，在熱儲層(T1-2j)埋深在1 228～1 700 m，因此以1 700 m處的60.16℃作為熱儲層(T1-2j)的熱儲溫度，并在此基礎(chǔ)上，計算地?zé)嵩鰷芈剩旱責(zé)峥碧娇椎販靥荻葹?.76℃/100m。

2.4 地?zé)豳Y源勘查類型

據(jù)研究區(qū)CK1地?zé)峥碧娇椎牡厍蛭锢頊y井資料、編錄資料等綜合分析研究：鉆孔揭露花魚井?dāng)鄬?F3)，具有較好的導(dǎo)水性，與第六層狀儲集單元熱儲層嘉陵江組(T1-2j)的組合，控制了普查區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)深度范圍內(nèi)的地?zé)崮芘c地?zé)崃黧w資源的賦存和運移。因此，研究區(qū)內(nèi)地?zé)崴Y源的勘查類型為層狀與帶狀熱儲(Ⅱ-3型)。

3 地?zé)崴瘜W(xué)特征

地?zé)崃黧w的化學(xué)成分主要取決于循環(huán)過程中得圍巖和構(gòu)造環(huán)境，一方面深大斷裂會帶給地?zé)崃黧w深部的化學(xué)成分，另一方面地?zé)崃黧w在深部循環(huán)過程中，受到高溫、高壓的影響，加強(qiáng)了地下水與圍巖介質(zhì)中礦物成分的溶濾作用；在碳酸鹽地區(qū)，溶解碳酸鹽中灰?guī)r(CaCO3)、白云巖(以MgCO3為主)，燧石結(jié)合或條帶、團(tuán)塊(SiO2)、石膏夾層(CaSO4)和其中含有其它一些硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽等礦物質(zhì)，這些礦物質(zhì)一般均隨著溫度的升高、壓力的增大，其溶解度增大。地下水在溶濾-滲入過程中，溶解的礦物質(zhì)增多、礦化度增大，水中溶解了較多對人體有益的微量元素。

因此，地?zé)崃黧w的地球化學(xué)特征與圍巖地質(zhì)背景和構(gòu)造環(huán)境關(guān)系密切相關(guān)，地?zé)崃黧w的形成是地下水與周圍介質(zhì)相互作用、化學(xué)元素遷移、演變和再分配的結(jié)果。通過對研究區(qū)勘探孔地?zé)崃黧w水質(zhì)分析與檢測，其主要化學(xué)特征為：井口水溫36℃，低溫地?zé)豳Y源之溫水；pH值為7.78，按酸堿度分類為中性水；總硬度值為426.62 mg/L，按硬度分類為硬水。水中陰離子以HCO3-、SO42-、Cl-、NO3-為主，HCO3-含量為225.53 mg/L，SO42-含量為171.92 mg/L，Cl-含量為9.78 mg/L，NO3-含量為15.06 mg/L；陽離子以Na+、Ca2+、Mg2+為主，Na+含量為21.09 mg/L、Ca+含量為95.21 mg/L、Mg2+含量為23.93 mg/L；流體中對人體有益的主要成分為：溶解性總固體572.2 mg/L，偏硅酸27.99 mg/L，鍶29.3 mg/L。按舒卡列分類法，其水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Ca·Mg型水。

通過與研究區(qū)內(nèi)淺層地下水水樣水質(zhì)分析與檢測成果(主要化學(xué)組成)進(jìn)行對比、分析，CK1地?zé)峥碧娇姿|(zhì)與淺層地下水中的鉀(K+)、鈉(Na+)、鈣(Ca2+)、鎂(Mg2+)、硫酸根(SO42-)、重碳酸根(HCO3-)的離子含量基本相當(dāng)。因此，研究區(qū)地?zé)崴畤鷰r的地質(zhì)背景為碳酸鹽巖地層(見表1)。

表1 區(qū)內(nèi)地?zé)崴蜏\層地下水化學(xué)特征對照表

4 結(jié)語

(1)研究區(qū)地?zé)豳Y源的賦存和運移受控于三疊系中下統(tǒng)嘉陵江組(T1-2j)和花魚井?dāng)鄬?F3)，地?zé)峥辈轭愋蛯佗?3型。

(2)根據(jù)測井資料，研究區(qū)地?zé)嵩鰷芈?.76℃/100m。

(3)研究區(qū)地?zé)崃黧wpH值為7.78，為中性水；溶解性總固體為572.2，屬淡水；總硬度值為426.62 mg/L，為硬水。水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Ca·Mg型。