云南地热资源的成因分析及开发利用.doc

方丽萍丁建博 (云南省地质矿产局, 昆明650011)本文通过对前人资料的综合研究, 将全省地热资源按温度分为高温、中、低温和低温三种类型, 按成因摘 要分为火山岩浆型、新生代盆地型和褶皱山区断裂带型。 并对地热带的分布规律及地热田的成因机理进行了分析研究, 描绘了全省地热资源的总貌, 进而指出地热资源在工业、农业、矿业、医疗饮疗保健、旅游等事业方面广阔的开 发利用前景。关键词云南 地热资源 开发 利用A bstrac tT h ro ugh th e com p reh en sive study o f ava ilab le da ta by p redece sso r s, th e geo th e rm a l re so u rce s o fYunnan P ro v ince a re c la ssif ied in te rm s o f th e ir tem p e ra tu re in to h igh tem p e ra tu re, m ed ium 2low tem p e ra tu re and low tem p e ra tu re typ e s and, gene t ica lly, in to vo lcan ic2m agm a t ic typ e, C enezo ic ba sin typ e and fo ld m o una in2fau lt zo ne typ e. T h e d ist r ibu t io n o f geo th e rm a l zo ne s and th e gene t ic m ech an ism o f geo th e rm a l f ie ld s a re ana lyzed, and a fu ll v iew o f th e geo th e rm a l re so u rce s o f th e w ho le p ro v ince is de sc r ibed, w ith w h ich th e b ro ad p ro sp ec t s o f exp lo ita2 t io n and u t iliza t io n o f geo th e rm a l re so u rce s in th e scop e s o f indu st ry, ag r icu ltu re, m in ing, m ed ica l t rea tm en t, d r ink 2ing th e rap y, h ea lth p ro tec t io n and to u r ism a re po in ted o u t.Key wordsYunnan , geo th e rm a l re so u rce s, exp lo ita t io n , u t iliza t io n1 地层与构造云 南 地 层 发 育 齐 全, 自 元 古 界 至 新 生 界 均 有 分布。早、中元古代, 云南皆为槽型沉积。晚元古至古生 代, 槽、台沉积兼有, 沉积复杂, 三叠纪后云南地槽型 沉 积 基 本 结 束。 云 南 岩 浆 岩 十 分 发 育, 分 布 面 积 达91839km 2 , 其中火山岩为 25000km 2。调查表明, 温泉多出露于中生代、古生代及震旦 系 地层中。 从岩性看, 在沉积岩中多与灰岩、砂岩有关; 在岩浆岩中多与花岗岩、玄武岩有关。而高温热泉多与花岗岩及变质岩有关。 这些特征与地层、岩性的 分布面积大小有关。地热田的形成与地质构造关系十分密切, 从分析 地热地质背景角度出发, 以哀牢山断裂为界, 可将其 划分为滇西褶皱区、滇东扬子准地台和滇东南褶皱区 (见图 1)。滇西褶皱区系指哀牢山断裂以西地区。区内构造 极为复杂, 深大断裂发育, 其中澜沧江断裂、怒江断裂均为超岩石圈断裂。 区内岩浆活动也十分强烈, 规模巨大的临沧花岗岩体、古永岩体呈南北向分布, 并有 喜马拉雅期岩浆侵入及火山发育。 活跃的地壳运动, 为本区高温地热田的形成提供了良好的背景条件。扬子准地台系指哀牢山断裂与师宗2弥勒断裂之图 1 云南省地热分区简图D iv is ion of geo therm a l reg ion s inY unnan Prov in ceF ig. 11过热水2高温热水分布区; 2中、低温热水分布区;3低温热水分布区; 4哀牢山断裂; 5师宗弥勒断裂生代形成的坳陷盆地, 接受了巨厚的第三系沉积, 这为盆地型地热田的形成奠定了基础。 滇东南褶皱区系指师宗2弥勒断裂以南地区。 该区槽、台更迭复杂, 岩石建造变化大。 断裂体系复杂,与地热关系密切的当属北东向断裂。水 质 类 型 主 要 以 H CO 3 2C a M g 型、H CO 3 2N a 型 和H CO 3 2C a 型为主, 次为 H CO 3 SO 4 2N a 型。 它主要包 括滇西褶皱带的保山施甸带、兰坪巍山带、普洱江城带、勐 连澜 沧 带、中 甸鸣 音 带 和 鹤 庆祥 云 6 个中温热水分布带; 扬子准地台区的昆明禄劝带、建水石屏带、宜良玉溪带以及滇东南褶皱带的弥勒师宗带、文山乐诗冲等5 个中、低温热水分布带。( 3) 低温热水 主要分布于滇东北地区。 该区出 露温泉有 38 处, 水温为 23 55, 一般水温为 2844。矿化度为 01016 212g/l。水质类型主要以 SO 4H CO 3 2C a M g 型、C l H CO 3 2N a 型、H CO 3 2C a M g 型为主。该区主要包括昭通鲁甸带、永仁元谋 带、会泽东川带和宣威沾益带。2 地热资源及其分布特征根据地热资源形成的构造特征和赋存条件可分为三种成因类型, 即近期火山和岩浆活动类型 ( 如滇 西 地热多属此类) ; 褶皱山区断裂构造类型 ( 如滇西、 滇东南地热类型) ; 深埋盆地类型 ( 如滇东扬子准地台 区的昆明盆地型)。按温度和地热载体形态, 可分为产 湿蒸汽型和热水型。不同类型的地热资源各有其分布 特征, 据此可将全省地热资源划分为以产出湿蒸汽为 主的过热水高温地热资源分布; 中、低温热水为主的 地热资源分布; 低温热水为主的地热资源分布 (图 1)。 (1) 高温地热资源主要分布在滇西地区, 这一 带地表有各种形式的地热显示, 如水热爆炸、喷气孔、冒汽地面、沸泉、热泉、高温喷泉、毒气孔、山哼等, 以 及自然硫、硅华、盐华、钙华等各种泉华堆积。 它包括 腾冲梁河带、龙陵盈江带、潞西瑞丽带、云县 临沧带、景洪勐海带、元江元阳带等 6 个过热水 分布带, 以及剑川下关带和永德镇康带 2 个高温 热水分布带, 这一带出露的温泉有 296 处, 其中高温 热泉 98 处, 沸泉 7 处。水湿为 23 104, 一般为 4498。 水 质 类 型 以 H CO 3 2N a、H CO 3 2C a N a 型 和H CO 3 C l2N a 型 为 主。 热 水 的 矿 化 度 为 01003515165g/l, 气体成份普遍有 CO 2、O 2、N 2、H 2S、CH 4。 该区尤以腾冲梁河带为典型, 其地热显示可与西 藏 羊 八 井 相 媲 美, 水 热 爆 炸、喷 气 孔、沸 泉 等 数 量多, 分布广, 热泉成群出现。 在南北长约 110km , 东西 宽约 60km 的条带上, 共发现泉群 79 处, 其中温度超 过当地沸点的有 10 处, 此外还有硫华、硝华等泉华堆 积。 腾冲火山带的地热活动与火山喷发活动直接相 关, 根据热海热田浅孔测温资料, 地表 20 多米深处水 温高达 145。 这表明, 在深部将有高温地热流体存 在。 目前调查研究成果也表明, 腾冲热海热田将是我 国继西藏羊八井之后又一具有巨大地热发电潜力的 大型地热资源研究与开发试验基地。( 2) 中、低温热水 在滇东扬子准地台区、滇东南 的许多山地褶皱带都有温泉出露, 这一带出露的温泉 有 304 处, 其中高温热泉 24 处。 水温为 23 82, 一3 地热资源成因分析云南地热资源成因与板缘位置、深大断裂带、火山岩浆活动及坳陷盆地有关。因而可按成因划分为近 代火山岩浆型、新生代坳陷盆地型及断裂带型。311 近代火山岩浆型 云南近代火山岩浆型地热资源主要分布在滇西褶皱区。现以腾冲地区热海热田为例, 进行分析研究。腾冲地热区属全球地中海- 喜马拉雅地热带, 是中国滇藏地热带的重要组成部分。 该带上已在西藏打出32918的高温地热孔。 热海热田位于大盈江弧型断裂向东突出的弧顶,大盈江与瑞滇腾冲断裂的挟持部位。地热田内高温 热显示强烈, 有沸泉、喷气孔, 冒汽地面, 并常发生水 热爆炸。热显示沿南北向断裂分布。在南北向与东西 向断裂交汇处, 显示强度及范围都明显增加。 地热田 基底岩层为元古界高黎贡山群变质岩, 下部有燕山期 以 来 的 大 面 积 花 岗 岩 侵 入, 上 部 有 第 三 系 不 整 合 沉 积, 再上为第四系火山岩覆盖。断裂带既是热源通道, 也是热储。 新生代地层则构成盖层。地 热田热源为诸多专家瞩目。 据大地电磁测量 M T 曲线反映, 在深部 7km 以下, 电阻率为 58m 的高 导体, 其厚达 20km , 推测为未冷凝的岩浆囊, 该岩浆 囊为地热田提供热源。 而它是否属燕山期产物, 尚难 预测。 地热田内主导水质为 C l2N a 型, 据推测与岩浆 有关, 可作为岩浆体存在的佐证。 腾冲地区 72km 2 范 围内, 有喜马拉雅期火山岩广布, 由 19 个火山锥组成 的火山群, 经同位素测年为 300 111104a。 火山活动与地热的关系尚不清楚, 但有如下研究成果值得注意。( 1) 云南火山岩演化, 从早到晚依次为基性2中基性2中酸性2酸性。腾冲早期 (上新世2早更新世) 喷发旋 回岩石演化为玄武岩2安山玄武岩2安山岩2英安岩2流 纹英安岩。表现了完整的喷发旋回。而晚期 (晚更新世2全新世) 喷发旋回仅为玄武岩2安山玄武岩2安山岩, 尚未到酸性阶段。 这是否与深部岩浆囊有关, 有待进 一步研究。作者认为它可能是未完成喷发旋回的末期 残留岩浆形成的岩浆囊。 这一推测如果正确, 岩浆囊 形成时代当不早于晚更新世, 也许就是晚更新世或更 晚, 属喜马拉雅期无疑。岩浆应属中偏酸性, 其温度为 600。( 2) 腾冲热海热田的形成, 除与板缘、断裂构造、 岩浆及火山活动有关外, 与高山地貌也不无关系。 北 部及东部高山补给区, 比高达 1000m , 这为地下水向 深部运动, 提供了强大的势能。( 3) 热海热田是一个火山岩浆型高温地热田。 是 滇西褶皱区高温地热的一个典型。它的形成除与所处 板缘位置有关外, 还与深大断裂及火山岩浆活动关系 密切, 是诸多因素综合作用的结果。 而滇西褶皱区的 其它地热资源的形成, 则与深大断裂关系更为密切。312 新生代坳陷盆地型云南新生代盆地较多, 但不是每个盆地都有地热 资源。 现以昆明盆地为例分析如下。昆 明 盆 地 是 一 个 大 型 中、低 温 地 热 田, 面 积735km 2 , 位于扬子准地台上, 是一个隆起单元内的长 期凹陷区。 南北向深大断裂控制了盆地的演化史。昆明地热田的地层根据岩性自上而下 可 分 为 4大层组:新生界地层 多为湖相、滨湖相细粒沉积物、无 胶结, 厚度巨大, 可达 1000m , 形成了地热田的良好盖 层 (图 2)。图 2 昆明热田构造纲要及新生界厚度等值线图F ig12 Struc tura l outl in e of the Kunm in g geo therm a l f ie ld an d isopach s of Cen ozo ic Sy stem1压扭性断层; 2张扭性断层; 3正断层; 4性质不明断层; 5断层编号; 6向斜轴线及编号; 7背斜轴线及编号;8晚新生界等厚线; 9晚新生界界线; 101 滇池水边线 围 广, 产 状 变 化 剧 烈, 由 于 被 断 层 切 割, 岩 石 十 分 破 碎, 富水性好。为地下水深循环提供了有利条件。昆明 年 均 气 温 1416, 按 正 常 地 温 梯 度 3/100m 计,1000m 深处水温可达 40。 加之热储层厚度大、倾角 陡和断层破碎带等作用, 推测地下水循环深度在 1500 2000m 以下 (钻孔已揭露深 1800m ) , 其水温理应更 高。这一推测与实测水温 68相协调。钻孔测温显示,从浅到深, 水温逐渐增加, 上古生界为 17 25, 下古生 界为 37 39, 灯影组为 42 68。 地层增温梯 度, 除上古生界含水层中为 1/100m ( 由于对流活跃 而较低) 外, 一般均为 3 5/100m , 属正常地温梯度 范围。盆地中心地带, 水化学类型为 H CO 3 2N aC a 型, pH 值为 7 8, 矿化度 267 588m g/l, 与浅部常温水上古生界地层厚约 1300m , 以碳酸盐岩为主,岩溶发育, 含水丰富, 是良好的含水层。水温一般为 17 25, 地温梯度 1/100m。下古生界地层厚约 1000m , 以碎屑岩为主, 富 水性弱, 在一定条件下起盖层作用。水温 37 39, 地温梯度为 315/100m , 最高达 8/100m 。 元 古 界 灯 影 组厚 约 650m , 为 硅 质 白 云 岩, 以硬、脆、碎为特征, 是主要热储层。水温达 68, 水质为H CO 3 2N a C a、H CO 3 SO 4 2N a C a 及 H CO 3 SO 4 2N aC aM g 型、矿化度为 264 707m g/l。 昆明地热田, 地表无明显地热显示, 主要热储埋深达 1000m , 上部有良好的巨厚盖层。热储厚度大、范+相 近, 只 是 N a含 量 有 所 增 加。 但 常 温 水 中 也 见 有H CO 3 2N a C a 型水, 矿化度达 236m g/l 者, 说明地下热水与常温水同源。而地热田边缘出现的 H CO 3 SO 4型水, 可能因局部地质条件变化而引起。 地热田内各盖层厚度关系也十分明显。如海埂新生代地层厚度最大, 可达 1000m , 其水温也最高, 达 68。 昆明地热田 的地下热水, 水质达到国标 GB 853787 的要求。除可 开发利用其热能外, 还可作为矿泉水资源开发, 价值 巨大。总之, 昆明地热田, 属新生代坳陷盆地型大型中 温地热田, 受大气降水补给, 在正常增温率条件下, 经 深循环形成中温热水, 储存于震旦系硅质白云岩含水 层中, 上部新生代地层为良好的保温盖层。313 断裂带型云南省断裂发育, 超岩石圈断裂、壳断裂和岩石 圈断裂皆有。 它们控制着火山岩浆活动、地壳演化史 及 地震, 与温泉分布十分密切。 据 25 条主要断裂统 计, 与侵入岩和火山活动有关的断裂有 23 条, 与地震 有关的 17 条, 大部份断裂上都有温泉分布。师宗弥勒大断裂, 是滇东南褶皱区与扬子准地 台的分界断裂。 断裂带见温泉 10 多处, 水温为 2426, 流 量 在 100 l/s 以 上, 水 质 为 H CO 3 2C a, H CO 3 2C a. M g 型。小江断裂是特提斯喜马拉雅与滨太平洋 构造域的边界, 是一条长期活动的发震断裂。 破碎带宽为 500m 以上, 沿断裂带温泉呈线状分布, 最高水温 达 72, 水 质 多 为 H CO 3 2C a, H CO 3 SO 4 2C a M g型。矿化度达 1500m g/l。著名的安宁温泉 天下第 一汤, 就出露在南北向断裂带上, 水温为 45, 流量为制纸浆造土纸。矿业方面 温泉热水中含有某些矿物质, 只要含 量达到一定丰度, 就可用于提取有用矿物。 如腾冲县 群众在热泉附近采磺、采矾, 提取苏打。有的还用低温 泉水中的二氧化碳生产小苏打。洱源和南涧等地的群 众用温泉热水生产土碱和硝。疗养方面 由于许多温泉水中含有多种有益人 体健康的化学成分, 对人体运动系统、消化系统、神经 系统的疾病有一定疗效。 因此利用温泉疗养治病, 在 我省各地运用最为广泛, 具娱乐与水疗为一体的温泉 水上乐园也成为当今时尚, 其中疗效最好且能治疗多 种病症的温泉, 当数腾冲黄瓜箐温泉。 当地军民因地 制宜建起了疗养院, 并用“先蒸后浴”的方法治疗人体20 多种病症, 具有神奇疗效。此外, 利用天然热矿泉水 作为饮料也越来越受到人们青睐。今后我们应当选择地热资源条件较好, 近期内又 能开发利用的地区作为研究和开发利用的重点地区, 有 计 划、有 重 点 地 进 行 地 热 资 源 的 进 一 步 勘 探 和 开 发。 并以地热资源的直接利用和综合利用为主要方向。 工业方面 可利用地热烘烤原木、制纸浆生产优 质纸张。 利用地热水进行纺织印染, 利用热蒸汽提供温湿较稳定的热风, 可保证棉纱布的产量和质量。 农业方面 我省素有“植物王国”之美誉, 奇花异草竞相生长。近年来随着国际、国内市场发展的需要,