云南昆明市海埂一地熱井地熱成礦地質條件分析

丁秀芳，張國棟

(云南有色地質局勘測設計院，云南 昆明 650217)

本文分析研究的云南昆明市海埂一地熱井，其位于昆明市西山滇池旅游度假區昆明市昆明鐵路局會議中心院內，屬昆明市西山區管轄區域。該地熱井于1989年5月由前云南省地質礦產局809隊完成成井，井深約1081.32m，該熱水井熱含水層位為震旦系燈影組(Z2dn)白云巖、硅質白云巖，厚度為155.32m，該井日單產水量660.36m3，水溫59.8℃。

1 構造條件

云南昆明市海埂一地熱井屬昆明地熱田馬街(Ⅱ)低中溫塊段，靠近普渡河-滇池斷裂帶，該斷裂帶是儲熱層得到深循環地下熱水補給的主要通道，其它次級斷裂起到熱流側向運移、平衡的作用。該低中溫塊段呈南北向展布，普渡河-滇池斷裂(F7)和普吉-韓家村斷裂(F9)構成其東西邊界，蛇山斷裂(F10)沿蛇山西側向南延伸(圖1)。新生界蓋層由北向南逐漸加深，在昆明海埂一帶，地表被第四系(Q)及新近系(N)沉積物覆蓋，第四系(Q)和第三系(N)蓋層厚1400m左右，其含孔隙水，富水性總體較弱，具潛水性質，地溫梯度增加較小。新近系不整合于下寒武統滄浪鋪組(∈1c)之上，滄浪鋪組上段(∈1c2)以泥巖為主，其富水性弱，地溫梯度顯著增大；滄浪鋪組下段(∈1c1)以砂巖為主，其含水層富水性中等，熱水溫度一般在30℃左右。其滄浪鋪組之下為下寒武統筇竹寺組(∈1q)，巖性以頁巖為主，富水性及透水性極弱，屬隔水層位，地溫梯度可達5℃/100m，對下儲熱層起到良好的隔熱保溫作用。深部的儲熱層為震旦系燈影組(Z2dn)，巖性為硅質白云巖、含磷白云巖，富水性較強，其頂板埋深1235m左右，地溫梯度3.45℃/100m，單井出水量一般大于1000m3/d，熱水溫度在60℃左右，局部可達70℃。昆明熱田馬街(Ⅱ)塊段北起自衛村，南至西山沿F7斷裂兩側南北向分布，東部與Ⅰ塊段相鄰，西邊大體沿昆明盆地壩區與山區分界線。

2 地熱井地層條件

根據昆明市海埂這一地熱井施工鉆孔揭露(圖2)，該井地層由上至下：地表為第四系(Q)松散層覆蓋，之下依次為新近系茨營組(N2c)、寒武系下統漁戶村組(∈1y)、震旦系上統燈影組(Z2dn)。該地熱井地熱水主要賦存在震旦系燈影組(Z2dn)白云巖、硅質白云巖中，地下水類型以埋藏型巖溶水為主，其次為碎屑巖裂隙水及第四系松散層孔隙水。燈影組(Z2dn)巖性為淺灰色、灰白色硅質白云巖，白云巖，巖溶裂隙發育，地下水徑流模量M=4.56-9.31L/s·km2，鉆孔單位涌水量q=1-10.4L/s·m，富水性中等-強。漁戶村組(∈1y)含水層巖性以粉砂巖、白云巖為主，為碳酸鹽巖夾碎屑巖溶水，富水性較弱，地下水徑流模量M=0.46-0.83 L/s·km2，鉆孔單位涌水量q=0.02-1.38 L/s·m，富水性較弱-中等。第三系、第四系砂礫石夾層等松散巖土富含孔隙水，巖性以粘土、粉質粘土，含少量礫石為主，富水性較弱，且被厚度很大的黏性土隔水層限制，相對較為封閉，黏性土層不僅透水性差，而且熱導率極低，是地熱田的良好蓋層。

3 地溫場特征

昆明地熱田絕大部分位于具有松散蓋層的盆地中，根據有關鉆孔的測溫曲線反映出垂向上地溫隨深度增溫具有明顯的規律，熱儲頂板以上地溫呈直線上升，地溫梯度較大，一般4～6℃/100m；進入熱儲層后熱傳遞方式以對流為主，地溫梯度驟降至小于2℃/100m。

圖1 地熱井礦區地質構造圖

據幾口開采井觀測資料，昆明地熱田熱儲層水溫近二十多年來一直都很穩定，排除抽水初期冷卻孔壁干擾外，多年變幅均在0.5℃范圍內，表明熱儲層封閉條件較好，上部巖溶冷水在目前開采強度下尚未大量下滲補給，明顯冷卻熱儲層。

馬街低中溫塊段(Ⅱ)地溫場的主要特征如下：

在普渡河-滇池斷裂(F7)以東，新生界蓋層由北向南增厚，馬街以北厚0m～200m，以南逐漸增厚，至韓家村凹陷增至1000m。基底為泥盆系海口組(D2h)、寒武系雙龍潭組(∈2S)、寒武系陡坡寺組(∈2d)、寒武系滄浪鋪組(∈1C)、寒武系筇竹寺組(∈1q)、寒武系魚戶村組(∈1y)以砂頁巖為主的地層。儲熱層埋深也相應由北向南加大，北部埋深200m～400m，南部韓家村一帶最深達1400m。地溫梯度1.57℃/100m，熱儲水溫40～60℃，局部達70℃。

在普渡河-滇池斷裂(F7)斷裂西北部基巖大部分裸露。石咀以南新生界蓋層由盆地邊緣向東增厚至400m。基巖地層走向近東西向，組成一系列走向近東西向的背、向斜，故儲熱層埋深變化極大，海源寺向斜軸部埋深可達1000m，昭宗背斜軸部儲熱層局部出露地表，形成復雜結構蓋層及半開敞型熱儲。隨著儲熱層埋深變化地溫變化也較大，一般向斜軸部地溫梯度小，埋深大，儲熱層溫度高達60～70℃。背斜軸部地溫梯度大，但熱儲層埋藏淺，所以水溫相對深埋藏熱儲層要低。

圖2 地熱井鉆孔柱狀剖面示意圖

4 水化學特征

據《昆明地熱田模型研究報告》，昆明地熱田二十世紀八十年代曾取樣作過氚、碳同位素年齡測定，結果表明熱儲形成年代約14000年，盆地中心地塊水化學變化微弱，封閉條件比外圍好，而盆地邊緣幾個塊段水化學特征不穩定，缺水松散蓋層的塊段尤為突出，這一現象反映出靠近熱田邊界有巖溶冷水補入熱儲層。

云南昆明市海埂這一地熱井所處馬街地熱塊段PH7.9與上覆幾個冷水層差別不大，常見離子組合和組份含量亦無本質的差別，預示著其與淺部巖溶冷水層有一定的關系，為一半封閉系統的特征，這一特征得到了同位素分析的證實。根據《昆明地熱田模型研究報告》中同位素測試結果表明，地下水與地表水中C14與O18一般都靠近國際雨水線，說明巖溶冷水起源于大氣降水，通過斷層補給熱儲層。

表1 水化學組份特征表

續上表

項目采樣日期1989年5月2015年2月平均值達到標準總堿度(mg/l)314.69300.36∕/永久硬度(mg/l)0.000.000.00/負硬度(mg/l)236.1172.63154.37/固形物(mg/l)510∕510Ⅲ偏硅酸(mg/l)∕46.3646.36/HBO2∕0.640.64/礦化度(mg/l)∕∕∕/PO3-4(mg/l)0.010.020.015COD(mg/l)1.23∕1.23/色度∕∕∕/渾濁度∕///嗅和味無無無Ⅰ

從反映地熱水特征的主要檢測項目偏硅酸、氯化物、PH值含量可以看出，一般水溫越高，水質成分越復雜，偏硅酸、氟化物的含量也就越高，硫酸鹽含量升高，變化率為86.79%。從水質對比結果可以看出多數離子均呈上升趨勢，部分變化率小于10%，分析認為可能是淺部冷水入滲補給。

5 結論

(1)云南昆明市海埂這一地熱井井深1081.32m，日單產水量660.36m3，水溫59.8℃，屬低溫地熱資源中的溫熱水，可用于理療、洗浴、溫室、養殖等。

(2)該地熱井主要熱儲(含水層)為震旦系上統燈影組(Z2dn)灰白色硅質白云巖、白云巖，含磷白云巖，局部夾硅質巖，含豐富的巖溶裂隙水，富水性較強，該層在盆地中分布穩定，一般埋深400m～1000m，厚370m～660m，形成一透水性、富水性均較好的層狀熱儲層。

(3)盆地邊緣山區裸露的巖溶含水層接受大氣降水的補給后，部分沿斷裂垂向下滲進入熱儲層，被半封閉于震旦系上統燈影組(Z2dn)含水層之中，不斷吸收沿幾條深大斷裂及變質巖基底從地殼深部向上傳輸的熱流，形成了地熱水。

(4)該地熱井地熱水PH值8.4～7.9；水中陰離子以重碳酸根為主，陽離子以鈉離子為主，總硬度為117.00～227.73mg/l，水化學類型為HCO3-Na型。

(5)通過對該井地熱地質條件的分析，云南昆明市海埂地區地開發地熱水資源的前景樂觀。