贵州省遵义市中部地热水形成条件及找矿远景

贵州省遵义市中部地热水形成条件及找矿远景张林，陈刚，李强，吉勒克补( 贵州省地质矿产勘查开发局一一四地质大队，贵州 遵义 563000)摘 要遵义市中部在地质构造的有利用组合部位，构成了良好的热储构造，为地热水的勘查与开发提供了良好的条件。本文通过对遵义市中部的桐梓复背斜、遵义复向斜及新蒲复背斜储 热构造地质特征、地热水形成条件的分析，认为区内北东向的挽近期活动性断裂带及其伴生的 近北北西向断裂与背斜构造的组合控制了地热水的分布 . 并结合地方社会经济发展对地热水 资源的需求，提出了找矿靶区。关键词 地热水; 地质特征; 形成条件; 找矿远景中图分类号P314. 1 文献标识码A 文章编号10005943( 2014) 01006007遵义市中部地热水资源丰富，在地质构造的有利组合部位，构成了良好的热储构造，为地热水 的勘查与开发提供了良好的条件。笔者以遵义市 中部地热整装勘查成果为基础，通过对区内桐梓 复背斜、遵义复向斜及新蒲复背斜储热构造、地热 水形成条件的研究分析，揭示了区内北东向挽近 期活动性断裂带及其伴生的近北北西向断裂和背 斜构造的组合控制了地热水的分布，并结合地方 社会经济发展对地热水资源的需求，提出了地热 水找矿远景区。系、奥陶系、志留系、二叠系、三叠系、侏罗系和第四系，缺失泥盆系和石炭系地层。由于受“黔中 隆起”影响和控制，在勘查区内老蒲 场遵义 松林一线以南( 稍南) 缺失志留系、奥陶系中上统 地层( 图 1) 。地热地质特征2地热异常显分布特征2. 1片区内地表地热水岀露温泉共有 5 处，水温地质背景135. 3 、流量 2. 55l / s，主要分布24. 558. 75于桐梓复背斜中( 表 1) 。人工揭露的地热井有 7遵义市中部片区指西临遵义县泮水，东抵绥阳县城，北靠桐梓县新站，南至遵义县三岔镇的区 域，面积 4 115 km2 。片区在大地构造单元上位于 扬子准地台黔北台隆遵义断拱之毕节北东向构造 变形区与凤冈北北东向构造变形区。涉及的主要 褶皱构造自西向东有: 桐梓复背斜、遵义复向斜， 主要断裂构造自北向南有: 正安 桐梓走滑断裂 束及次生断裂、排军岩孔走滑断裂束及次生断 裂。褶皱构造、断裂构造极为发育，相互构成一幅 复杂而又具有一定规律性的构造应变图像。地表 出露地层自老到新主要有前震旦系、震旦系、寒武处( 表 2) ，抽水井口温度 3187. 091 441. 00 m3 / d。在大地构造单元、地质构造部位上。区内地 热异常空间分布具有如下规律: ( 1) 温泉多位于 背斜核部和靠近核部的老地层中; ( 2) 热异常多 分布于北东向挽近期活动走滑断裂带及次生断裂 带上; ( 3) 北东向挽近期活动断裂及次生断裂构 造带与区内背斜褶皱构造交接复合部位是区内地 热资源的主要的赋存地带，北西向挽近期活动断 裂及次生断裂或近南北向的区域性深大断裂与背 斜褶皱构造的交接复合部位次之。62 、单井涌水量收稿日期20140115基金项目贵州省矿权储备交易局贵州省遵义市中部地热水资源整装勘查项目资助，( 合同编号: ZZKC201207) 。作者简介张林( 1974) ，男，贵州思南人，高级工程师，长期从事水工环地质工作。张 林，等: 贵州省遵义市中部地热水形成条件及找矿远景61第 1 期图 1 遵义中部构造纲要图Fig. 1 Structural outline map of central Zunyi1挽近期活动断裂; 2逆断层及倾角; 3正断层及倾角; 4褶曲轴; 5倒转褶曲轴; 6性质不明断层; 7分区界线;8地热勘探井; 9地热探采结合井; 10地热异常钻孔; 11温泉; 12市政府所在地; 13区政府所在地表 1 片区内温泉基本特征一览表Table 1 Basic characters of hot springs in the target area流量( l / s)水温( )编号位置出露地层所在地质构造部位三岔背斜近轴部，近南北向救生坪断裂的次生断裂尖灭端。桐梓背斜中段北西翼，北东向芭蕉断 裂的次生断裂带上。桐梓背斜中段北西翼，北东向芭蕉断 裂带。桐梓背斜南段近轴部，北东向回龙断 裂的次生断裂带上。桐梓背斜中段北西翼，北东向芭蕉断 裂的次生断裂带上。桐梓县马鬃乡楠木园村23 lsS13. 4330. 10遵义县毛石镇向家湾村倒流水Zb dnS227. 90遵义县毛石镇芭蕉村Zb dnS39. 1029. 20遵义 县 枫 香 镇 温 水 村 老木沟q1S458. 7535. 30Zb dnS5遵义县毛石镇芭蕉村2. 5524. 50、62贵 州 地 质2014 年 31 卷表 2 勘查区主要地热井基本特征统计表Table 2 Statistics of main geothermal well basic characters in the target area编号位置热储含水层水位( m)井口水温( )涌水量( m3 / d)所在地质构造部位P2 q+m红花 岗 区 忠 庄 镇 空洞山汇川 区 董 公 寺 镇 后 山沟汇川 区 董 公 寺 镇 水 井湾核桃窝背斜南东翼，马坎断裂下盘。桐梓背斜南东翼，排军断裂 的次生断裂带。桐梓背斜南东翼，排军断裂 的次生断裂带。桐梓 背 斜 轴 部，回 龙 断 裂 带上。桐梓背斜南东翼，排军断裂 的次生断裂带。马石岩背斜北西翼，南白向 斜南东翼。新蒲背斜近核部，羊角山断 裂的上盘。新蒲背斜近轴部，伞水断裂 上盘。42. 0053. 00256. 56474. 47ZK11. 84O thls123Zb dnZK253. 0062. 001 176. 20ZK3Zb dn68. 0052. 001 441. 00Zb dnZK4遵义县枫香镇马登34. 934. 802 505. 60红花 岗 区 金 鼎 镇 半边街红花岗区忠庄镇 114地质队队基地内Zb dnZK511. 6040. 501 248. 90O1 th1. 49ZK634. 587. 09CK4绥阳县风华镇官庄Zb dn145. 661463. 62新蒲 新 区 新 蒲 镇 杨家湾Zb dnCK522. 2031. 00668. 22根据地质构造、地 层层位、岩性及其组合特 征，区内存在三个热矿水储集单元( 表 3) 。第一储集单元: 盖层为寒武系下统牛 蹄 塘 组热储结构及埋藏特征热储结构2. 22. 2. 1表 3 勘查区热储结构一览表Heatreservoir structure in the target areaTable 3地层热储储集单元区域厚度( m)岩性特征结构系统组代号P3 lP2 m P2 q S23 hn S2 sh S1 l O3 wj O2 sb O1 m O1 h O1 t23 ls2g 1q 1j 1mn1Zb dn盖层二叠系上统龙潭组茅口组 栖霞组 韩家店组 石牛栏组 龙马溪组五峰涧草沟组 十字铺宝塔组 湄潭组 红花园组 桐梓组 娄山关群 高台组 清虚洞组 金顶山组 明心寺组 牛蹄塘组灯影组炭质页岩、粘土岩、硅质岩及煤层灰岩 灰岩、燧石灰岩 页岩、泥岩夹灰岩灰岩、泥质灰岩、页岩 炭质、砂质页岩 灰岩、泥灰岩及页岩 灰岩、泥灰岩 页岩、砂岩夹灰岩 生物碎屑灰岩 白云岩、灰岩夹页岩 白云岩、泥质白云岩 砂质、泥质白云岩 灰岩、白云岩 页岩、粉砂岩 页岩、砂岩夹灰岩 炭质页岩、粘土岩 白云岩70230150445五热储层二叠系中统中上统中统 下统 上统 中统 下统志留系盖层1751 075奥陶系二奥陶系下统热储层中上统中统 下统11131533寒武系盖层寒武系下统400900一热储层震旦系上统530630张 林，等: 贵州省遵义市中部地热水形成条件及找矿远景63第 1 期至金 顶 山 组 (n j )泥 岩、页 岩，厚 度系下统清虚洞组至奥 陶系下统红花园 (400q11900 m。储热层为震旦系上统灯影组 ( Zb dn) 白云O1 h)在 区 内 埋 藏 于 地 下，埋 深 在1 3002 800 m，总体为从核桃窝背斜向两翼逐渐加深;第五储集单元的热储层在向斜南部局部地区小面 积暴露于地表，在共青湖以北地区沿核桃窝背斜岩，厚度 530630; 第二储集单元: 盖层为奥陶系下统湄潭组至志留系中上统韩家店组 ( 01mS23 hn) 页岩、砂岩及泥灰岩，厚度 1751 075 m。轴部及相邻地带埋藏在地下 6001 000 m、向两储热层为寒武系下统清虚洞组至奥陶系下统红花翼埋深大于 1 000 m，共青湖以南地区核桃窝背斜园(1qO1 h )灰 岩 及 白 云 岩，厚 度1 113轴部相邻地带埋深 0m，向两翼埋深大于5001 533 m; 第五储集单元: 盖层为二叠系上统龙潭500 m。由于第三储集单元储热层埋深较浅，热储温度及热流体不丰富，开发意义不大。 综上，桐梓复背斜、新蒲复背斜最具开发前景的热储单元为第一储集单元: 而遵义复向斜具有 开前景的热储单元为第二集储集单元。页岩、砂岩，厚度 70150 m。储热层为二叠系中统栖霞、茅口组( P 2 qm) ，厚度 2302. 2. 2埋藏特征 根据区内地表出露地层空间分布及垂向地质剖面分析，各背斜构造中的热储单元及埋藏条件 体亦不尽相同。桐梓复背斜( ) : 主要为第一和第二热储单 元。其中第一储集单元的热储层灯影组( Zb dn) 除在毛石至松林一带沿背斜轴部呈“环状”暴露于地表外，其它地区均埋藏于地下: 在桐梓县城以445 m。地热水形成条件3从成因上分析，区内地热水属于深大断裂控制的对流型，热储类型属于层状与带状的组合类 型。对于一个完整的对流循环系统，应具备热源、 水源、构造通道、热储层和盖层四个条件。北地区储热含水层( Zb dn ) 埋藏深度在 24002 700 m; 在毛石至桐梓县城 一带埋藏深度在 热源1 900 m; 牛蹄至枫香、泮水一带埋藏深度3. 11 200在 4002 400m。其埋藏深度总体特征表现在勘查区内地热水( 温泉、地热井) 的水质类型主要为硫酸盐型水和重碳酸盐型水，矿化度 0. 182. 79 g / l，与火山作用或第四纪岩浆侵入活动的 所形成地热水的差异很大，同时，气体成分中也缺沿桐梓背斜轴部较浅，向两翼逐渐加深。第二储集单元的热储层寒武系下统清虚洞组至奥陶系下统红花园(O h)q均不同程度地暴露于地11表，仅于区内桐梓县城以北埋藏于地下，埋藏深度在 1 5003 000 m，其埋深特征总体为沿桐梓背 斜轴部向两翼逐渐加深。新蒲复背斜( ) : 主要为第一和第二热储单 元。第一储集单元全部深埋地下，热储层灯影组( Zb dn) 埋藏深度总体表现为沿新蒲背斜轴部向少岩浆侵入活动和火山作用有关的、大量的 CO、2H S，说明勘查区地热水的热源与岩浆侵入活动2和火山作用无关。因此勘查区地热水热源为上地 幔顶部和与其相邻的地壳岩石中分布集中的放射 元素( U238、U235、Th232、K40 等) 衰变时释放的 巨大热能的地壳内热源，为本区主要热源。地下深部的热源主要以深大断裂的断层为通道，并通 过浅表断裂向地表进行热传导。两翼 逐 渐 加 深，轴部相邻地带埋深在 16002 600 m、向两翼埋深在 2m 以下; 第二储集600单元的热储层寒武系下统清虚洞组至奥陶系下统3. 2水源红花园(O h)仅在新蒲背斜南段倾伏端铜q11锣井以南地区埋藏于地 下，埋 深 一 般 在 8002 200 m其余地带均不同程度地暴露于地表。遵义复向斜 ( ) : 三个人储单元均保存良 好。但第一 储 集单元的热储层埋藏深度大于 3 000 m，在现状的技术经济条件下，是不经济的热储，开发意义不大; 第二储集单元的热储层寒武从勘查区地热井及出露温泉的所采样的稳定同位素氢、氧的分析。其 D 和 18 O 的关系基本 与全国雨水线一致，且 D18 O 点均落在大气降 水线附近( 图 2) ，表明勘查区地热主要是接受大气降水入渗并沿断裂向深部运移循环，从而补给 深部热储含水层。64贵州地 质2014 年 31 卷图 2 片区地热井、温泉 D18 O 散点图Fig. 2 D18 O scatter diagram of geothermal wells图 3 枫香温泉地热水形成条件示意图Formation condition of geothermal water of Fengxiang springand hot springs in the target areaFig. 31热储层; 2隔热保温盖层; 3断层; 4地层界线; 5地层代号; 6基底热流; 7热流运动方向; 8流体运动方向3. 3通道区内断裂与褶皱构造十分发育，且从北向南发育的北东向正安桐梓走滑断裂束 ( 由剌竹 林岩坪断裂带、红花园断裂带、沙坝断裂带、沙 咀断裂带及谢家坪断裂组成) 和排军岩孔走滑 断裂束横贯整个勘查区，除外尚发育了北西向的 娄山关断裂带和黄鱼江断裂带，这些断裂均属挽 近期活动断裂，具有规模大、切割深的特点，构成 了热矿水的导热导水的通道。地热水是在漫长的地质历史发展中，近代的 大气降水在重力作用下沿断裂破碎带等通道不断 下渗，与来自地壳深部的热能不断发生热交、并在 其过程中，溶解、溶滤围岩中的化学成分、微量元 素，形成微量元素含量丰富的地热流体。被加温 增热的地热流体密度变小、体积膨胀上升，与来自 浅部下渗的密度较大的低温流体产生对流，并由 此构成地下热水循环，热流体运移至热储层，被封 闭并储集于热储层内，部分人流体通过与地表相 同的断裂带岀露地表城为有开发价值温泉，如枫香温泉的出露( 图 3) 。复合带; ( 3) 北西向娄山关挽近期活动断裂与桐梓背斜中段的复合带; ( 4) 北西向黄鱼江挽近期 活动断裂与新蒲背斜中段的复合带; ( 5) 遵义复 向斜中的北东向马坎断裂、查岩断裂与核桃窝背 斜组成的复合带。根据勘查区地热地质勘查工作程度、地方需 求程度的不同。将区内地热成矿产条件好、勘查 工作程度高、地方社会经济发展对地热资源水需 求程度高的区域划出了 8 个地热水找矿靶区( 表 4、图 4) 。5结论及建议( 1) 遵义市中部地热水资源丰富。通过热储结构及埋藏条件分析，桐梓复背斜、新蒲复背斜最 具开发前景的热储单元为第一储集单元，遵义复 向斜具有开前景的热储单元为第二集储集单元;( 2) 勘查区地热成因类型属山地断裂对流 型，在封闭良好的褶皱构造与北东向挽近期活动 性断裂带及其次深大断裂带的交接复合部最具找 矿前景。结合地热地质条件和地方社会经济发展 对地热资源水需求的紧迫程度，划出了 8 个地热水找矿靶区。4找矿远景综上分析，区内具有较好的找矿前景的靶区主要分布在:( 1) 正安桐梓挽期活动断裂束与桐梓复背 斜、新蒲复背斜交接复合带; ( 2) 排军岩孔挽近 期活动断裂束与与桐梓复背斜、新蒲复 背 斜 交接( 3)建议国土资源行政主管门在区内有序投放一定数量的地热水探矿权，引进商业资金，加大地热水资源勘查工作力度，摸清区内地热水资源 量家底，为地方社会经济发展提供资源保障。图 4 地热水找矿远景区分布示意图Fig. 4 Distribution of geothermal water prospecting area张 林，等: 贵州省遵义市中部地热水形成条件及找矿远景65第 1 期表 4 地热水找矿靶区特征表Table 4 Characters of geothermal water in the target area地热水找矿靶区面积( km2 )所处地热勘查单元所处地质构造部位编号名称位处北东向挽近期活动断裂沙咀断裂、沙坝断裂、红花园断裂与北西向挽近期活动断裂 娄山关断裂的交汇复合部位。桐梓复背 斜 地 热勘查单元( 区)A桐梓地热水找矿靶区52位于桐梓背斜的北东翼，北西向挽近期活动断裂娄山关断裂与北东向新庄断裂、黄石窝 断裂的交汇复合部位。板桥地热水找矿靶区B82位于桐梓背斜的南东翼，北东向挽近期活动断裂排军断裂及其次生深大断裂构造带。董公寺地热水找矿靶区G66位处桐梓背斜近核部，北东向挽近期活动断裂回 龙 断 裂、平 坝断裂及其次生断裂构 造带。枫香地热水找矿靶区H87新蒲复背 斜 地 热勘查单元( 区)位于新蒲背斜的北西翼，北东向挽近期活动断裂剌竹林岩坪断裂及其次断裂构造带。宽阔地热水找矿靶区C109位于新蒲背斜中段的近东翼，北东向挽近期活动断裂羊角山断裂及其次生断裂构造带。风华地热水找矿靶区D109新蒲地热水找矿靶区位处新蒲背斜南段近倾伏端。E55位处北东向核桃窝背斜与于该背斜近轴部 发育的马坎断裂及其次生断裂构造带的交 汇复合部位。遵义复向 斜 地 热勘查单元( 区)忠庄地热水找矿靶区F68参考文献1张林，陈刚，李强，等 . 贵州省遵义市中部地热水资源整装勘查报告. 2013.张世从，陈 履安 . 贵州热矿水M. 贵阳: 贵州科技出版 社，1998.贵州省地质矿产局 . 贵州省区域地质志M. 北京: 地质 出版社，1987.贵 州 地 质 局 . 贵州主要构造体系与地震分布规律 . 1980.23466贵 州 地 质2014 年 31 卷Formation Condition and Exploration Prospecting of GeothermalWater in Central Zunyi of GuizhouZHANG Lin，CHEN Gang，LI Qiang，Gilles Kebu( Geologic Party 114，Guizhou Bureau of Geology Mineral Exploration and Development， Zunyi 563000，Guizhou，China)Abstract Central Zunyi located in the advanced position of geologic structure，formed good heatreservoir structure，afforded good condition for geothermal water exploration and development According to the heat reservoir structural geologic characters of Tongzi anticlinorium，Zunyi anticlinorium and Xinpu anticlinorium in central Zunyi，the geothermal water formation condition，its thought NE active fracture zone in Late Cenozoic period and its associated composition of NNW fracture and anticline structure controlled the distribution of geo- thermal water The target area was suggested for the requirement of social economic development for geothermal waterKey words Geothermal water; Geologic character; Formation condition; Exploration pros