萬源龍潭河地區地熱水資源成藏研究

孫光旭，尹詩琪，陳 婷

(成都理工大學能源學院，四川 成都 610059)

地熱資源是指在某一未來時間內能被經濟而合理地取出來的地球表面以下的地下熱能［2］。是繼煤、石油之后有廣闊發展前景的地質能源［3］。地熱資源的開發利用是當前低碳經濟的一個重要方面。四川省得天獨厚，地熱資源豐富。研究區萬源市龍潭河地區，位于交通便利，經濟發達的旅游開發區，具有較好的地熱資源勘探前景。因此，龍潭河地區的地熱資源的研究和開發利用具有重要的意義。

1 區域地質背景

1.1 區域構造

研究區區域構造歸屬于大巴山弧形沖斷構造帶南大巴山帚狀構造帶。南大巴山帚狀構造由一系列弧形擠壓面組成，向北西方向撒開，逐漸向南東方向收斂。隨著弧形的收斂，構造線也由北西向轉南東東—近東西向。整個弧形構造外緣向南西略為凸出，南界大致在研究區以南固軍、渡口、紅花一線;紅花以東明顯的向漁沙沖斷束靠攏。該弧形內緣即北界限于高觀寺—鐘寶沖斷，向東至巫溪以東，受淮陽反射弧干撓，并與淮陽反射弧西翼以低角度斜接到重接。

帚狀構造由一系列弧形沖斷和線形褶曲組成。整個弧形構造是其外旋層受順時針方向旋扭作用形成的。在應力持續作用下，在壓裂面的基礎上，形成了巨大的弧形壓扭性沖斷層及北東東向走向斷層和剪切面。本次地熱勘查主要涉及南大巴山帚狀構造帶北西撒開段外弧的主要構造(圖1)，由北向南為八臺山—大寧廠向斜(①)，漁沙—九盤石沖斷復背斜(②)，滿月沖斷向斜(③)，石塘壩—添子城復背斜(④)，井溪壩向斜(⑤)。

1.2 區域地層

基巖主要出露二疊系下統頂部至三疊系上統。區內出露總厚度二千多米。其中以三疊系下統大冶組和嘉陵江組分布最廣。但區域資料顯示，工區地腹除缺失泥盆、石炭系外震旦系至二疊系分布齊全。研究區的古生界除了在深切河谷的背斜核部出露少量下二疊統上部巖層外，主要出露上二疊統。其余古生界巖層深埋地腹。第四系更新統主要分布在階地上，與下伏地層呈不整合接觸。

2 含地熱水地層巖石組合特征

地熱水熱儲構造的三個基本要素是儲水層、蓋層和墊層。

2.1 儲水層

一般情況下，灰巖因質均性脆，可溶裂隙發育，且可不斷溶蝕擴大，因而是優質儲水層。本區二疊系以灰巖為主，是很好的也是主要的含水層。

白云質灰巖部分可溶，但次于灰巖，在相同條件下含水富水性均弱于灰巖。而白云巖可溶性更次，有時可作為隔水層。本區寒武系以白云質灰巖和白云巖為主，夾數層灰巖，整體含水一般。奧陶系在川東一帶地熱井中產水，但在工區地腹較薄，且多為白云巖、泥灰巖，故含水性也一般。泥灰巖的含水性與白云質灰巖類似，但由于巖層較薄，一般情況下可成為隔水較差的隔層。因此，在一般情況下，工區三疊系的泥灰巖含水一般。

2.2 隔水層

二疊系尤其是下二疊統夾較厚的硅質巖層為非可溶性巖層，是較好的隔水層。泥巖、頁巖是主要的隔水層，砂巖一般情況下也是隔水的，因此，二疊系王坡段、志留系、奧陶系大部分、寒武系下統都是優質的隔水層。此外，三疊系下統的嘉陵江組夾較多厚層石膏層，塑性大，柔軟致密是很好的隔水層。

圖1 龍潭河構造綱要圖和遙感解譯圖

2.3 地熱水含水組合

根據對工區巖層含水、隔水性能的分析，將含水層與其上的、下的隔水層劃為一個含水組合。為此，將工區地層劃分為三個地熱水含水組合:下三疊統—上二疊統組合(上組合);下二疊統—志留系組合(中組合);志留系寒武系組合(下組合)。

其中下二疊統茅口組 －志留系組合:以上二疊統王坡段(P2w1)頁巖和下二疊統茅口組頂部硅質巖層為主要蓋層，以巨厚的志留系砂頁巖為下部隔水層(墊層)，主含水層為下二疊統茅口組(P1m)和棲霞組(P1q)的厚層石灰巖。該層石灰巖也是川東乃至全川地下水主要儲水層和重要產水層。此外，志留系頂部由于在地質歷史中曾長期暴露地表，遭受風化剝蝕，風化帶裂隙普遍發育，因其分布廣泛，其上覆蓋層二疊系石灰巖層二者結合可能有更好的導水、儲水作用，是值得重視的地下水徑流層和儲水層。因此劃分為Ⅰ類含水組合，作為主要勘探目標。

3 熱儲構造及勘探區

3.1 熱儲構造特征

(1)由于褶皺軸部構造應力集巾，裂隙發育，并可形成虛脫空間，有利于地下水賦存。而一般向斜軸部又比背斜軸部富水。如雞唱暗河流量達200l/s。因該區向斜上部一般多分布下三疊統至二疊系厚層一塊狀灰巖，質純性脆，有利于巖溶發育，構造形態又有利于匯水(圖2)。

(2)張、扭性斷裂本身即可為良好的地下水通道。而扭壓性斷裂兩側也必然具有疏張裂隙帶，扭壓斷裂兩側也是富水地帶。工區大戰溪、小戰溪常年水流不斷，與順二溪溝發育的斷層和裂隙帶有關，水中之化學成分也表明可能混有較深來源的水。紅巖泉更是產于二斷層交匯處。

(3)由于非可溶巖層限制了巖溶水的滲流方向，使其順可溶巖與非可溶巖界面運動，加強了界面附近的溶蝕作用。本區龍潭河地區發育的二疊系灰巖，大氣降水易于滲入補給地下水。其下部志留系砂頁巖可以作為較好的隔水層，形成良好的熱儲構造。

3.2 有利勘探區

紅巖有利勘探區(圖2)地理位置:紅巖至鳳凰咀。劃分依據如下:

圖2 龍潭河地區構造橫剖面圖

(1)該區以鳳凰咀向斜為主要儲水構造。鳳凰咀復向斜為兩向夾一背的大型復式向斜。向斜本身就是有利的儲水構造。向斜中有一次級背斜，增強了向斜軸部構造的復雜性和裂隙帶的發育，更有利于地下水的儲集。

(2)地表出露下三疊統 T1j，地腹主要熱水儲集層為下二疊統—志留系組合，為工區Ⅰ類優質含水組合，為該區地下水的運移儲集奠定了良好的基礎。

(3)下二疊統—志留系含水組合和鳳凰咀向斜的配置，與著名的“俞家梁高懸向斜富水廊道”類似而有因其核部的小戰溪背斜和很可能隱伏于地腹的滿月沖斷層而優于“俞家梁高懸向斜富水廊道”的富水條件。

(4)該區縱向、橫向斷層裂隙帶發育，尤其縱向斷層裂隙帶，有可能是滿月沖斷層的繼承和延續。更增加了軸部區域的儲集空間。有利于大量地下水沿軸向徑流和富集。

(5)鳳凰咀復向斜兩側是高陡背斜—漁沙—九盤石沖斷復背斜和石塘壩—添子城復背斜，兩背斜二疊系大面積出露，在工區下二疊統均被龍潭河深切暴露.沿兩背斜軸向向南東，下二疊統更是大面積出露，甚至志留系也出露地表，有利于接受大量的大氣降水。

(6)南部下二疊統露高度在海拔2 000 m左右，和工區下二疊統出露高度相比高出近千米，和鳳凰咀復向斜地腹的下二疊統底部的相對高差達近4 000 m，有利于地下水在自身重力驅動下向南西，即向本勘查區運移，聚集。

(7)遙感解譯發現勘查區和鄰區漁沙—九盤石沖斷復背斜和石塘壩—添子城復背斜橫斷層和垂直背斜兩翼的暫行裂隙帶發育，而且還有后期的南北向斷褶帶(大巖洞斷褶帶)斜切兩背斜和滿月沖斷向斜(圖1)。上述構造展布十分有利于背斜出露的碳酸鹽層接受的大氣降水向中間的向斜軸部聚集。

(8)推測該地區最下部儲水層埋深1 760 m左右，熱儲溫度約45℃左右。熱儲層埋深和溫度適中，勘探費用經濟。

4 結語

(1)萬源市龍潭河地區含地熱水組合是以下二疊統—志留系地熱水組合為主。以下二疊統茅口組和棲霞組的厚層石灰巖為熱儲層，下伏巨厚的志留系砂頁巖為墊層，上二疊統王坡段頁巖和下二疊統茅口組頂部硅質巖層為主要蓋層。

(2)地熱水資源主要分布在紅巖地區，資源量豐富，具有較好的勘探前景。

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［3］袁鳳凱，李建華，胡亞召.山東聊城市唐莊地熱水熱儲模式研究［J］.山西建筑.2010，36(26).

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