四川地热资源类型、分布及成因模式

罗 敏，任 蕊，袁 伟

（四川省地质工程勘察院，成都 610072）



四川地热资源类型、分布及成因模式

罗 敏，任 蕊，袁 伟

（四川省地质工程勘察院，成都 610072）

摘要：从区域地质构造及地热地质背景出发，将四川省的地热资源归属为隆起山地型和沉积盆地型。对这两大类型地热资源的地质构造条件、分布、产出特征进行分析，总结出四川地热资源分布和产出主要受构造和地形地貌控制的规律。通过两大类型地热资源典型区进行成因模式分析，为地热资源合理开发利用提供依据。

关键词：地热；类型；成因模式；四川

我国西南部位于欧亚板块内部及印度板块与欧亚板块的碰撞边界，在强烈的构造运动作用下，呈现高热流异常[1]。四川处于这样的地质构造和热背景区域，全省有三大构造体系：西部青藏川滇歹字型构造头部至中部的转折部位；北部一系列叠置的弧形构造；东部新华夏和华夏系。其间的界线为北东向龙门山断裂带、北西向鲜水河断裂带和南北向安宁河断裂带，它们在泸定以南交汇成“Y”字型（图1）。

印支运动、燕山运动使区内褶皱、断裂发育，并伴有大规模中酸性岩浆侵入，尤其是四川西部，出现若干南北向岩浆岩带，反映了南北向断裂处于引张状态，这是四川热水形成与分布的主要构造线方向[2]，具有产生强烈水热活动和孕育高温水热系统必要的地质构造条件和热背景。

图1　四川省地质构造图

1　四川地热资源类型及特征

地热资源类型按热储介质、构造成因、水热传输方式可划分成不同的类型。王贵玲研究员在综合分析已有地热资源分类的基础上，将我国地热资源分为沉积盆地地热资源、隆起山地地热资源、浅层地温能和干热岩四大类型[3]。根据四川所处的地质构造和地热地质背景分析，地热水主要由大气降水通过岩石的断裂裂隙系统循环至地下深处，受不同类型热源加热后，在静水压力和热动力驱动下，回升至地表形成温、热泉或埋藏在一定深度形成热水层的水热系统[4]。可将四川省地热资源类型归属为隆起山地地热资源和沉积盆地地热资源两大类型。

1.1隆起山地地热资源

根据所处的地质构造背景、温泉出露温度、密集度等，可次分为板缘非火山型和板内深循环型[5]。

1）板缘非火山型：甘孜州的西北部处于欧亚、印度两大板块边界陆-陆碰撞接触带内，分布着金沙江、德格-乡城、甘孜-理塘等主干断裂带，这三条断裂带均属于板缘高温地热带，岩石圈断裂切割深度已达上地幔，深部岩浆活动剧烈。主要的构造形迹呈北北西、北西方向展布，晚近以来，这些断裂仍处在活动状态，地应力集中、地震频繁，是地球深部热载体源向上溢出的窗口，也是地下水进行水热活动的良好通道。

地热显示受断裂构造控制作用明显，温、热泉集中分布，出露多，温度高，尤以巴塘、理塘、乡城、德格等县的温泉数量最多，分布最为密集[6]。地下热水温度一般40～90℃，多数在60℃以上，如理塘县奔戈乡卡辉温泉，水温86℃、巴塘措拉热坑温泉，呈沸腾状产出，水温达90℃。

2）板内深循环型：主要分布于四川盆地以西、西南地区，由印度与欧亚两大板块交接带以东的影响带，纵贯川西南的康滇地轴区。该带位于板块内部，由于直接与板缘地热带相毗邻，挽近时期构造活动仍较强烈，温泉分布广泛[1]。川西的鲜水河断裂带处在板块碰撞接触影响地带，该断裂带是四川省现今活动最为强烈的一个构造带，为一大型韧性平移剪切带，断裂带上有强烈的挤压破碎现象，构造裂隙强烈发育[6]，为地下水运移提供良好的通道。地下热水沿断裂带分布于炉霍，道孚，康定等地。川西南的康滇地轴区，自古生代以来一直处于隆起状态，以南北向构造为主，两侧陷褶带构造形变强烈，断裂发育，岩浆岩和碳酸盐岩分布较广。以安宁河断裂为首的各类断裂多数处于活动状态[4]。地下热水分布泸定、石棉、喜德、普格、红格、金河、甘洛等地[7]。

地表水热显示主要有温泉、热泉、冒汽洞、钙华等，一般温度25～60℃，局部最高温度达到80℃以上，如道孚县葛卡乡龙普沟温泉，水温42℃；康定的榆林宫灌顶温泉，水温81℃；宁南县的碧迹河温泉，水温51℃等。

1.2沉积盆地型地热资源

四川盆地是一个大型压性拗陷盆地，属扬子准地台的次一级构造单元。盆地的基底为前震旦系的变质岩系，基底之上，不仅有十分发育的海相震旦系、古生界和中、下三叠系，而且从晚三叠系起，又沉积了巨厚的陆相沉积[8]。据黄尚瑶分析，在地壳沉降或拗陷盆地中，如果有巨厚的中、新生界沉积盖层，并且盖层下面有基岩岩溶裂隙或阶梯状断裂发育，则易形成沉积岩内地下热水自流盆地。事实上，经钻探揭露，四川盆地深部赋存有丰富的地热水、热矿水和热卤水，这些地下热水均属沉积盆地型地热资源[1]。根据四川盆地的区域构造格局，将沉积盆地型地热资源次分为断陷盆地型和拗陷盆地型[5]。

1）断陷盆地型：属于板内裂谷型盆地，四川盆地西缘，龙门山断裂带以东的山前地区，沿广元-绵阳-峨眉一线，受龙门山断裂带影响，有明显的不均一断裂活动。该类热水主要接受龙门山高山区的降水补给，沿龙门山断裂带的次生断裂、破碎带或构造裂隙向深部径流，热源主要为正常的区域大地热流量，地下热水向东部的盆地中运移途中，受阻于盆地深部裂缝不发育的缓倾区而滞留，成为含多种元素的地热水[9]，局部有水热对流特征。根据目前的资料，该类地热基本无地表热显示，地下热水多被钻孔揭露。因此，水温取决于热储层的埋藏深度，如广元市剑门关天赐温泉，井深2 227m，水温59℃；绵竹酿春池温泉，井深1 888m，水温39℃；峨眉山七里坪温泉，井深2 516m，水温44℃。

2）拗陷盆地型：属于板内克拉通型盆地，无明显的构造变动。主要分布在中新生代沉降的四川盆地内部、华蓥山以西的川东、川东南地区，如达州、宜宾等地。盆地中的地下水，根据目前的资料，地表一般没有热显示，地下热水通过钻孔揭露。热储层为三叠系碳酸盐岩，成层性较好。表层为厚度数百至数千米的侏罗系、白垩系碎屑岩所覆盖，热源主要来自正常的地温增热。由于地下热水被稳定隔水层所隔，长期处于封闭状态，多形成高矿化度的热盐卤水，如自贡市大安区燊海井，井深1 001m，水温37℃，矿化度208mg/L，并含K、Br、I等元素；遂宁市蓬基井，井深3 201m，水温62℃，矿化度199mg/L[10]。

盆地边缘的地下热水，主要分布于川东的达州、广安；川南的宜宾长宁、筠连、珙县和泸州泸县一带，地下热水的出露受盆地边缘强烈褶皱和断裂有关[11]，热源除了来自地热增温外，还与构造作用热有关。热储层主要为寒武系、奥陶系、二叠系及三叠系碳酸盐岩地层，水温取决于热储层的埋藏深度及地温梯度[4]，表现出传导型地热特征[8]。如宜宾蜀南竹海，水温38℃。

图2　奔戈乡卡辉温泉产出的构造简图

2　地热资源分布及生成规律

四川地热资源丰富，分布广泛，且高、中、低温兼有，分布呈现出不同构造带、不同程度、不同温度分区的特点。省内70%以上温泉分布于龙门山-峨眉山-大凉山以西的川西地区，以中、高温温泉为主，其余温泉主要分布于盆地中及盆地边缘山区，以中、低温温泉。总的来说，地下热水分布表现以下两点规律：

2.1受构造断裂带控制作用明显

四川目前已发现的温泉，与地质构造的关系非常密切，这一特征对于隆起山地型地热资源表现尤为明显，川西及川西南地区的温泉多沿金沙江、德格-乡城、甘孜-理塘、鲜水河及安宁河等几大主干断裂带分布。但温泉出露的位置，并不都是在主干断裂上，大多在大断裂与次级断裂相交处；或是在张性、张扭性的断裂及节理处，或是近代还有较强活动性的构造复合位置上，这些地方岩石较破碎，常常是地下热水在其中运移和深部热水上涌的有利场所。

沉积盆地型地热资源，在川东和川东南地区的台坳区，有少量温泉分布，多出露于盖层褶皱较强、断裂和构造裂隙比较发育、具有较好水热活动条件的背斜轴部，或褶皱折转端和交接部位。如宜宾蜀南温泉，出露于珙县大背斜南翼（靠近核部），水温45℃。

2.2受地貌控制多出露于河谷地段

河流是当地切割最深最低的侵蚀面，也是地下热水隔热盖层最薄、地下热水最低、最易外泄的出口，所以很大部分温泉都在河谷地区出露[6]。

川西和川西南发育了金沙江及其支流无量河、雅砻江、鲜水河、大渡河和安宁河等大河，这些河道多受构造控制，与断层走向一致，构造条件和地形条件一致形成温泉出露的优越条件。如理塘县奔戈乡一带的温泉，沿无量河阶地边缘呈泉群产出，水温最高达86℃。

川东和川东南发育有长江和嘉陵江，为区内最低侵蚀基准面。该区的沉积盆地型地热资源，在背斜或岩溶槽谷地区，被河流横向切穿热储层后出露温泉。温泉多数产于横切背斜轴的河床上，仅个别出露于溶蚀槽谷中。如广安市邻水响水村温泉，出露于御临河右岸河谷，水温31℃。

3　典型地区地热形成条件及模式分析

3.1隆起山地型—以理塘卡辉温泉为例

卡辉温泉，位于理塘县奔戈乡卡辉村，有两处泉群（Q40、Q41温泉）。

1）产出特征：Q40温泉，出露高程3 952m，泉群，约10处泉眼，泉口分布大面积泉华。泉水具承压性，无色、透明、微咸、具臭鸡蛋味，连续冒泡。水温72～86℃，pH 值8.7～8.8，总流量19.5L/s。Q41温泉，出露高程4 003m，泉群，约6处泉眼，泉口下方有泉华分布。为上升泉，泉水无色、透明、微咸、具臭鸡蛋味，间歇性冒泡。水温82℃，pH值8.5，总流量14.0L/s。两处泉群出露位置近，产出特征相似，具有相同的成因模式。

2）控制条件：分析卡辉温泉所处的地热背景条件，其成因主要受构造和地貌控制。

构造上，温泉产出于理塘-马岩断层与纳沃断层的之间的帽合山背斜东翼（图2）。理塘-马岩断层是甘孜-理塘断裂带的主干断裂；纳沃断层，属稻城弧形构造带，两断层均为左行扭动的压性断层。断层之间构造破碎带和构造岩十分发育，为地下水深循环和运移提供良好通道。

地貌上，温泉出露于无量河西侧Ⅱ、Ⅲ级阶地后缘，阶地由河流冲积层组成，厚度几米至数十米。低地势优势有利于温泉的上升和出露。

图3　理塘卡辉温泉成因模式

3）成因模式：结合地质构造条件和产出特征，分析卡辉温泉的成因模式。地下水主要接受大气降水的渗入补给，沿断层破碎带、构造节理裂隙下渗，向深部运移，运移过程接受地温加热，同时在深部遇印支期花岗岩，接受花岗岩余热和放射性热源加热。沿花岗岩与围岩的接触面继续运移，在区域水动力作用下，沿着有利的深大断裂所形成的通道上升，上升到地层浅部时，可能与浅层松散岩类孔隙冷水混合，使温度有所降低，在适宜地方出露地表，形成温泉（图3）。

3.2沉积盆地型—以安县罗浮山温泉为例

罗浮山温泉，位于绵阳安县桑枣镇，是人工钻凿的地热井。

1）地热井特征：地热井井口高程619m，井深2 414m，可开采量2 071m3/d，井口水温45.5℃，pH值6.9～7.5，矿化度15.37～15.79g/L，水质类型为Cl-Na型水，有六项界线指标达到《医疗热矿水水质标准》的命名浓度，还有两项达到矿水浓度，硫化氢含量高达517～585mg/L。

2）控制条件：区域地质构造上，罗浮山温泉处于龙门山前山褶皱逆冲断层带与盆地舒缓褶皱的交接部位，井口位于盆地舒缓褶皱区荣华寺背斜的南西倾末端，如图4。地表出露侏罗系上统遂宁组（J3sn）和中统沙溪庙组（J2s），往下依次下伏下沙溪庙组（J2x）、白田坝组（J2b）、三叠系须家河组（T3x）、小塘子组（T3t）、马鞍塘组（T3n）、雷口坡组（T2l）。

图4　罗浮山温泉地质构造简图

3）成因模式：罗浮山温泉以三叠系雷口坡组（T2l）为热储层，上覆侏罗系和三叠系的砂岩、泥岩、页岩形成厚约1 411m的盖层。北西侧的江油-灌县大断裂产出于碳酸盐岩地层中，下盘断裂破碎带发育，为大气降水、地表水的渗入提供良好通道条件。地下水接收补给后，向深部运移，进入深部的雷口坡组含水层，运移途中不断吸收地热能使地下水温升高，同时进行交换、溶滤、吸附等物理化学反应，形成具有一定化学特征的地下热水（图5）。

图5　罗浮山温泉成因模式图

4　结束语

地热能作为一种清洁能源越来越受到全社会的关注，四川地热资源丰富，但目前的资料显示，这些地热资源并没有得到合理规划及充分利用，造成很多地下热水白白流失。对地热资源的分布、类型、成因以及评价等方面的研究，有利于地热资源的开发利用规划，为地热资源合理开发利用提供依据。

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Type,Distribution and Genesis of Geothermal Resource in Sichuan

LUO Min REN Rui YUAN Wei
(Sichuan Institute of Geological Engineering Investigation,Chengdu 610072)

Abstract:Geothermal resource in Sichuan may be divided into bulge mountain and sedimentary basin types based on geological structure and geological setting.They are controlled by feature and landform.This paper makes an approach to genetic models for the two types.

Key words:geotherm; type; genetic model; Sichuan

作者简介：罗敏(1985-)，女，四川安县人，硕士，工程师，现主要从事水文地质、工程地质和环境地质等方面研究

收稿日期：2015-02-25

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.010

中图分类号：P618

文献标识码：A

文章编号：1006-0995（2016）01-0047-04