貴州省黔東南州北西部地熱水資源及成礦條件

張成忠

(貴州省有色金屬和核工業地質局七總隊，貴州 貴陽 550005)

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貴州省黔東南州北西部地熱水資源及成礦條件

張成忠

(貴州省有色金屬和核工業地質局七總隊，貴州 貴陽 550005)

黔東南州北西部處于揚子準地臺與華南褶皺帶的接觸地帶，區域內深大斷裂構造十分發育，不僅具有多期活動性且在挽近時期仍在活動，獨特的構造環境使地段內地熱水成礦條件良好，天然的溫泉及地熱鉆探揭露，都佐證該區地熱資源蘊藏較為豐富。對黔東南州北西部地熱水資源的分布特征、成礦條件進行了分析，結合區段內現今經濟發展需求預測經濟可行的地熱水資源找礦遠景區。

黔東南北西部；地熱水；成礦條件；儲熱結構

貴州省黔東南州北西部，涉及范圍是東至劍河、三穗，南至雷山一帶，北至施秉縣、鎮遠縣、岑鞏縣，西至黃平、凱里，面積為6 711.23 km2。其處于揚子準地臺、華南褶皺帶以及其過渡地段，地層結構及地質構造復雜，發育其間的深大斷裂如鎮遠斷裂、施洞口斷裂、翁哨斷裂、革東斷裂等都是延伸長度在數十至數百千米，其具有多期活動性且挽近時期仍在活動區域性斷裂，相互間有次級的斷裂溝通，并有巖漿巖體產出，大量物探及鉆探資料顯示沿這些斷裂多有地熱異常顯示，由此構成了獨特地熱水資源成礦環境。從目前發現的天然溫泉點還是人工揭露的地熱井，地熱水資源富集區均沿這些深大斷裂分布(見圖1)。

從熱儲層結構的空間分布和主要控制因素綜合分析，地熱水資源的勘查類型主要有II-2和II-3兩種類型。從國家產業結構及貴州保住生態和發展兩條底線的發展戰略來看，開發和利用地熱這種生態熱能資源已成為趨勢，貴州省“5個100工程”中有9個產業園區、9個現代高效農業示范園區、6個示范小城鎮、11個城市綜合體、7個旅游景區分布在該區段，這些項目的實施，如果有地熱資源開發的助推，可以提升項目的品質，增加招商引資的資源優勢。本項目為研究該區地熱水的空間分布及變化規律作出一個嘗試，為今后對地熱水資源的規劃、礦權設置提供基本思路[1]。

圖1 黔東南州北西部地熱水異常分布

1 區域地質條件

區內以北東向施洞口深大斷裂為界，斷裂以北揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱的貴陽復雜構造變形區，以南屬南東屬華南褶皺帶，是揚子板塊與華南造山帶的過渡部位。施洞口斷裂北西的揚子準地臺地層出露以震旦和寒武系地層，其次青白口系為主，加里東運動使寒武系和下伏巖層一起形成北北東向的褶皺和東西向的斷層；斷裂南東盤的華南褶皺帶地層出露青白口系為主，華南褶皺帶從武陵構造階段早期的大洋地殼，經武陵構造階段晚期和雪峰、加里東構造階段的過渡性地殼，到早古生代末的廣西運動發生基底褶皺，并與揚子準地臺融為一體，后期的燕山運動、喜馬拉雅運動使本區褶皺隆起或整體上升，上覆較新地層屢遭剝蝕，，古老基底大面積裸，因而許多地層缺失露，僅在一些斷陷地段零星分布有古生代地層[2]。

2 地熱異常的分布特征

以北東向施洞口、革東深大斷裂以及近東西向區域性的鎮遠深大斷裂為評價區的主干構造，其均具有挽近時期仍在活動的斷裂，兩旁由其派生的不同方向的次級構造構成評價區不同發育程度地熱異常區，從已經揭露的地熱井和溫泉點佐證(見表1和表2)，區內沿3大斷裂蘊藏的地熱資源較為豐富，是尋找、開發地熱資源的有利遠景區。該區地熱異常分布特征具有如下規律：

表1 調區內地熱水天然溫泉基本特征一覽

表2 勘查區內主要地熱井基本特征統計

1) 受到多期次構造運動的影響，區內的褶皺構造已被不同期次、不同方向斷裂構造的破壞，褶皺形態變形嚴重，背斜對地熱的控制作用控制微弱，深大斷裂破碎帶發育相對較寬處或以之呈“入”字形交匯(無論是在平面上或空間上)的破碎地段是地熱異常的主要分布區；

2) 以施洞口斷裂為界，南東側(上盤)多為單一的深大斷裂控制的帶狀熱儲，勘查類型多為Ⅱ-2，北西側(下盤)多為帶狀和層狀兼有的熱儲結構，其間的熱儲單元有震旦系的燈影組(Z∈d)，勘查類型為Ⅱ-3，局部為熱儲單元缺失的地段為斷裂控制的帶狀熱儲；

3) 通過δD-δ18O關系曲線判斷出的地下水補給來源，大氣降水入滲補給。但是施洞口斷裂南東側以帶狀熱儲類型的地熱水14C測定年齡普遍大于北西側帶狀和層狀兼有的地熱水年齡，說明受構造破碎帶控制的地熱水，其經歷了更遠距離和深部循環過程；

4) 地段地熱梯度沿垂直分布上并非呈斜率遞增，如凱里大中的ZK7測溫曲線呈豎直狀，甚至在局部的向深地段有降低的現象(如雷山陶堯的ZK6)，說明地熱梯度受地質構造環境的影響較大；

5) 本區南東部廣泛分布厚度上萬米的青白口系變質巖體，由于這類巖體含水性貧乏、隔水性強、滲透性，在該區一些地熱鉆探在尋找水熱型地熱資源失敗或者效果較差，但具備賦存干熱巖型地熱資源。根據地熱梯度的增溫率，若以梯度2(°)/100 m，在不計其間放射性元素衰變產生的熱能條件下，在4 000～500 m可以達到150(°)的干熱巖體。區內的背斜構造地段這是貴州今后尋找干熱巖的主要區位之一。

3 地熱水形成條件及富集規律

地熱水的形成必須具備儲、蓋、通、源4個基本要素，對于4個要素，源和儲的最為重要，以下就這兩個問題進行簡述。

3.1 地熱水的形成的源

通過對該區域的地質資料綜合分析，有3種熱源說：

1)通過地熱梯度增溫

大氣降水或地表水通過構造破碎帶向深部滲流，隨著深度的增加不斷的從深層圍巖中攫取熱能使流體增溫，但水溫達到一定的溫度后，流體因受熱增溫體積膨脹(密度變小)產生浮升力而向上沿斷裂帶向深對流，同時上部的低溫流體因密度大在重力作用下向下運動，由此構成地下熱水循環。

2)放射性元素衰變產生的地熱致使流體增溫

上地幔頂部與其相鄰的地殼巖石中，集中分布放射性U238、U235、Th232、K40等衰變釋放的巨大熱能，使斷裂帶或者層狀巖石的地下水增溫而進行作垂直狀態的對流或者水平狀態的傳導，由此構成地下熱水循環。調查區沿鎮遠深大斷裂分布的鉀鎂煌斑巖及金佰利巖巖體，特別是隱伏巖體，(據梅厚均1990年級)：其巖石中放射性元素產生的熱率依據經驗計算公式為：

A=ρ[9.52U+2.56Th+3.48K]×10-2

其中A為巖石熱率，ρ為巖石密度，分別為8.09 mW/m3和3.1 mW/m3，遠遠高于背景的凝灰質板巖1.54 mW/m3。大量的區域地質資料研究證實，鎮遠斷裂(或稱黔中大斷裂、湘黔大斷裂)是一條導通地幔的深大斷裂，并具有多期活動性，沿斷裂分布較多的中低溫熱液礦床和天然溫泉分布，如著名開陽白馬洞的鈾礦床等及息烽溫泉等。

3)變質熱液說

張傳昱等在研究了黔東南金礦成因為在研究了黔東南金礦成因時，在研究含金石英脈中氣液包裹體的δD、δ18O值時，主要投影雜變質水區域內和接近變質水的區域內，反映了區域內成礦流體熱液來源于變質熱液。就本項目區而言，從施洞口斷裂以東的大部分地段大面積分布青白口系的變質巖，當其受區域性大斷裂切割，導通深部的變質熱液時，淺表的地下水沿斷裂帶下滲較短的徑流途徑，就能獲得較高水溫的地熱水，特別是近期仍在活動(2015年3月30日發生5.5級地震，震源深度7 km)的革東深大斷裂及分支斷裂帶內是地熱異常的集中分布區，如著名的劍河天然溫泉(見表1)等，同時通過較淺人工揭露深度可獲得較高的地熱水(見表2中的ZK2和ZK3)。就該區的地熱梯度背景為1.0～2.0℃/100 m來看，通過地熱梯度增溫是很難達到上述天然和人工揭露的水溫。在放射性元素衰變產生的地熱致使流體增溫依據不足的地質環境下，變質巖石形成的熱液沿斷裂帶向上對流形成埋藏較淺的地熱水成為一種較好的詮釋[3-4]。

3.2 地熱水的形成的儲

就地熱水儲集條件而言，在施洞口斷裂北東，有震旦系燈影組、寒武系婁山關群兩個熱儲層以及其中變質巖區沿深大斷裂的構造破碎帶分布的帶狀地熱。分析該區的層狀熱儲，其具有將淺表地下水沿斷裂帶下滲地下水經過深循環獲得增溫的流體儲存，同時又可將下伏可使水體增溫的的因子獲得的溫度儲集于熱儲層，使熱儲層即便在當地地熱梯度較低的環境下，賦存其中的天然溫泉或者人工揭露較淺的深度亦可有較高水溫的地熱水。而在施洞口斷裂以南的地段，大面積分布的是青白口系變質巖地層，該區域主要為區域斷裂及其分支斷層控制的帶狀地熱。通過研究該區的斷裂構造，其斷層破碎帶平面上層折線展布，空間上多呈舒緩波狀寬并具有厚大和狹窄不等距相間分布的特點，地熱異常沿斷裂帶的分布也是不均勻的，破碎帶較寬的地段往往地熱異常較高，是儲集地熱有利地段，而破碎帶較狹窄的地段地熱異常較低，這從物探和深部鉆探都得到有效的驗證。

4 調查區地熱水的找礦方向

根據評價區地熱水資源成礦的控制因素及賦存特征，區內地熱水資源蘊藏量較為豐富，但從埋藏深度的經濟性以及地段內區位城鎮發展趨勢方向來看，主要的找礦方向初步確定的原則：一是地熱水成礦地質構造環境相對較好、且經鉆探驗證或有物探異常地段；二是與現階段貴州省“五個一百工程”重點亟待開發地段或區域長遠經濟規劃區；三是熱儲埋深小于3 000 m，由此原則建議的地熱水遠景區詳見表3。

5 結 語

1)黔東南北西部地質構造組合多樣，其間的區域性深大斷裂在挽近時期仍在活動，為地熱水的形成提供了良好的地質環境。由于這些深大斷裂發育規模大，延伸遠，從而造就了該區的地熱水資源十分豐富。

2)該區支撐地流體增溫的熱源途徑有：地熱增溫、放射性元素衰變產生的地熱致使流體增溫及變質熱液3種，使區內不同地質構造環境的地熱水埋藏深度差異性較大。

3)區內構造破碎帶發育較寬的地段或者區域

表3 評價區地熱水找礦遠景區一覽

性大斷裂與次級斷裂交匯部位是尋找地熱水的有利地段。

[1] 貴州省地質礦產局. 貴州省區域地質志[M]. 北京: 地質出版社, 1978.

[2] 王明章, 王尚彥. 貴州省地熱資源的特征、勘察開發現狀和建議[C]//全國城市地熱資源開發保護與經濟評價論壇, 2006.

[3] 張傳昱, 邢程, 陳曹軍. 黔東南地區金礦床成礦模式及找礦遠景[J]. 地質與勘探, 2015, 51(4): 690-698.

[4] 方維萱, 胡瑞忠. 黔東—湘西早古生代巖石圈熱狀態與高產熱率HHPRM型地幔源區[J]. 大地構造與成礦學, 2002, 26(4): 337-344.

Geothermal Water resources and Metallogenic Conditions in Western Part of Qiandongnan Area of Guizhou Province

ZHANG Chengzhong

(The7thteamofGuizhouNonferrousMetalandNucleusIndustrialGeologicalExplorationBureau,Guizhou,Guiyang550005,China)

The northwest part of Qiandongnan prefecture is located in the contact zone between the Yangzi quasi-platform and South China folding belt. The deep faults are well developed, as is of not only multi-period activity, but active close-up period, including natural hot water and geothermal drilling reveal that the geothermal resources in the area are rich. This paper analyzes the distribution and mineralization conditions of geothermal water resources in northwest of Qiandongnan Prefecture. We think the feasible geothermal water resources prospecting area is based on the present economic development.

Southeastern and western Guizhou; Geothermal water; Metallogenic conditions; Thermal storage structure

2016-10-15

張成忠(1964-)，男，貴州鳳崗人，地質高級工程師，研究方向：地質找礦、水文地質及工程地質、地質災害等，手機：13608560621，E-mail：121490288@qq.com.

P618

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.05.016