贵州省黔东南州北西部地热水资源及成矿条件

张成忠

(贵州省有色金属和核工业地质局七总队，贵州 贵阳 550005)



贵州省黔东南州北西部地热水资源及成矿条件

张成忠

(贵州省有色金属和核工业地质局七总队，贵州 贵阳 550005)

黔东南州北西部处于扬子准地台与华南褶皱带的接触地带，区域内深大断裂构造十分发育，不仅具有多期活动性且在挽近时期仍在活动，独特的构造环境使地段内地热水成矿条件良好，天然的温泉及地热钻探揭露，都佐证该区地热资源蕴藏较为丰富。对黔东南州北西部地热水资源的分布特征、成矿条件进行了分析，结合区段内现今经济发展需求预测经济可行的地热水资源找矿远景区。

黔东南北西部；地热水；成矿条件；储热结构

贵州省黔东南州北西部，涉及范围是东至剑河、三穗，南至雷山一带，北至施秉县、镇远县、岑巩县，西至黄平、凯里，面积为6 711.23 km2。其处于扬子准地台、华南褶皱带以及其过渡地段，地层结构及地质构造复杂，发育其间的深大断裂如镇远断裂、施洞口断裂、翁哨断裂、革东断裂等都是延伸长度在数十至数百千米，其具有多期活动性且挽近时期仍在活动区域性断裂，相互间有次级的断裂沟通，并有岩浆岩体产出，大量物探及钻探资料显示沿这些断裂多有地热异常显示，由此构成了独特地热水资源成矿环境。从目前发现的天然温泉点还是人工揭露的地热井，地热水资源富集区均沿这些深大断裂分布(见图1)。

从热储层结构的空间分布和主要控制因素综合分析，地热水资源的勘查类型主要有II-2和II-3两种类型。从国家产业结构及贵州保住生态和发展两条底线的发展战略来看，开发和利用地热这种生态热能资源已成为趋势，贵州省“5个100工程”中有9个产业园区、9个现代高效农业示范园区、6个示范小城镇、11个城市综合体、7个旅游景区分布在该区段，这些项目的实施，如果有地热资源开发的助推，可以提升项目的品质，增加招商引资的资源优势。本项目为研究该区地热水的空间分布及变化规律作出一个尝试，为今后对地热水资源的规划、矿权设置提供基本思路[1]。

图1 黔东南州北西部地热水异常分布

1 区域地质条件

区内以北东向施洞口深大断裂为界，断裂以北扬子准地台黔北台隆遵义断拱的贵阳复杂构造变形区，以南属南东属华南褶皱带，是扬子板块与华南造山带的过渡部位。施洞口断裂北西的扬子准地台地层出露以震旦和寒武系地层，其次青白口系为主，加里东运动使寒武系和下伏岩层一起形成北北东向的褶皱和东西向的断层；断裂南东盘的华南褶皱带地层出露青白口系为主，华南褶皱带从武陵构造阶段早期的大洋地壳，经武陵构造阶段晚期和雪峰、加里东构造阶段的过渡性地壳，到早古生代末的广西运动发生基底褶皱，并与扬子准地台融为一体，后期的燕山运动、喜马拉雅运动使本区褶皱隆起或整体上升，上覆较新地层屡遭剥蚀，，古老基底大面积裸，因而许多地层缺失露，仅在一些断陷地段零星分布有古生代地层[2]。

2 地热异常的分布特征

以北东向施洞口、革东深大断裂以及近东西向区域性的镇远深大断裂为评价区的主干构造，其均具有挽近时期仍在活动的断裂，两旁由其派生的不同方向的次级构造构成评价区不同发育程度地热异常区，从已经揭露的地热井和温泉点佐证(见表1和表2)，区内沿3大断裂蕴藏的地热资源较为丰富，是寻找、开发地热资源的有利远景区。该区地热异常分布特征具有如下规律：

表1 调区内地热水天然温泉基本特征一览

表2 勘查区内主要地热井基本特征统计

1) 受到多期次构造运动的影响，区内的褶皱构造已被不同期次、不同方向断裂构造的破坏，褶皱形态变形严重，背斜对地热的控制作用控制微弱，深大断裂破碎带发育相对较宽处或以之呈“入”字形交汇(无论是在平面上或空间上)的破碎地段是地热异常的主要分布区；

2) 以施洞口断裂为界，南东侧(上盘)多为单一的深大断裂控制的带状热储，勘查类型多为Ⅱ-2，北西侧(下盘)多为带状和层状兼有的热储结构，其间的热储单元有震旦系的灯影组(Z∈d)，勘查类型为Ⅱ-3，局部为热储单元缺失的地段为断裂控制的带状热储；

3) 通过δD-δ18O关系曲线判断出的地下水补给来源，大气降水入渗补给。但是施洞口断裂南东侧以带状热储类型的地热水14C测定年龄普遍大于北西侧带状和层状兼有的地热水年龄，说明受构造破碎带控制的地热水，其经历了更远距离和深部循环过程；

4) 地段地热梯度沿垂直分布上并非呈斜率递增，如凯里大中的ZK7测温曲线呈竖直状，甚至在局部的向深地段有降低的现象(如雷山陶尧的ZK6)，说明地热梯度受地质构造环境的影响较大；

5) 本区南东部广泛分布厚度上万米的青白口系变质岩体，由于这类岩体含水性贫乏、隔水性强、渗透性，在该区一些地热钻探在寻找水热型地热资源失败或者效果较差，但具备赋存干热岩型地热资源。根据地热梯度的增温率，若以梯度2(°)/100 m，在不计其间放射性元素衰变产生的热能条件下，在4 000～500 m可以达到150(°)的干热岩体。区内的背斜构造地段这是贵州今后寻找干热岩的主要区位之一。

3 地热水形成条件及富集规律

地热水的形成必须具备储、盖、通、源4个基本要素，对于4个要素，源和储的最为重要，以下就这两个问题进行简述。

3.1 地热水的形成的源

通过对该区域的地质资料综合分析，有3种热源说：

1)通过地热梯度增温

大气降水或地表水通过构造破碎带向深部渗流，随着深度的增加不断的从深层围岩中攫取热能使流体增温，但水温达到一定的温度后，流体因受热增温体积膨胀(密度变小)产生浮升力而向上沿断裂带向深对流，同时上部的低温流体因密度大在重力作用下向下运动，由此构成地下热水循环。

2)放射性元素衰变产生的地热致使流体增温

上地幔顶部与其相邻的地壳岩石中，集中分布放射性U238、U235、Th232、K40等衰变释放的巨大热能，使断裂带或者层状岩石的地下水增温而进行作垂直状态的对流或者水平状态的传导，由此构成地下热水循环。调查区沿镇远深大断裂分布的钾镁煌斑岩及金佰利岩岩体，特别是隐伏岩体，(据梅厚均1990年级)：其岩石中放射性元素产生的热率依据经验计算公式为：

A=ρ[9.52U+2.56Th+3.48K]×10-2

其中A为岩石热率，ρ为岩石密度，分别为8.09 mW/m3和3.1 mW/m3，远远高于背景的凝灰质板岩1.54 mW/m3。大量的区域地质资料研究证实，镇远断裂(或称黔中大断裂、湘黔大断裂)是一条导通地幔的深大断裂，并具有多期活动性，沿断裂分布较多的中低温热液矿床和天然温泉分布，如著名开阳白马洞的铀矿床等及息烽温泉等。

3)变质热液说

张传昱等在研究了黔东南金矿成因为在研究了黔东南金矿成因时，在研究含金石英脉中气液包裹体的δD、δ18O值时，主要投影杂变质水区域内和接近变质水的区域内，反映了区域内成矿流体热液来源于变质热液。就本项目区而言，从施洞口断裂以东的大部分地段大面积分布青白口系的变质岩，当其受区域性大断裂切割，导通深部的变质热液时，浅表的地下水沿断裂带下渗较短的径流途径，就能获得较高水温的地热水，特别是近期仍在活动(2015年3月30日发生5.5级地震，震源深度7 km)的革东深大断裂及分支断裂带内是地热异常的集中分布区，如著名的剑河天然温泉(见表1)等，同时通过较浅人工揭露深度可获得较高的地热水(见表2中的ZK2和ZK3)。就该区的地热梯度背景为1.0～2.0℃/100 m来看，通过地热梯度增温是很难达到上述天然和人工揭露的水温。在放射性元素衰变产生的地热致使流体增温依据不足的地质环境下，变质岩石形成的热液沿断裂带向上对流形成埋藏较浅的地热水成为一种较好的诠释[3-4]。

3.2 地热水的形成的储

就地热水储集条件而言，在施洞口断裂北东，有震旦系灯影组、寒武系娄山关群两个热储层以及其中变质岩区沿深大断裂的构造破碎带分布的带状地热。分析该区的层状热储，其具有将浅表地下水沿断裂带下渗地下水经过深循环获得增温的流体储存，同时又可将下伏可使水体增温的的因子获得的温度储集于热储层，使热储层即便在当地地热梯度较低的环境下，赋存其中的天然温泉或者人工揭露较浅的深度亦可有较高水温的地热水。而在施洞口断裂以南的地段，大面积分布的是青白口系变质岩地层，该区域主要为区域断裂及其分支断层控制的带状地热。通过研究该区的断裂构造，其断层破碎带平面上层折线展布，空间上多呈舒缓波状宽并具有厚大和狭窄不等距相间分布的特点，地热异常沿断裂带的分布也是不均匀的，破碎带较宽的地段往往地热异常较高，是储集地热有利地段，而破碎带较狭窄的地段地热异常较低，这从物探和深部钻探都得到有效的验证。

4 调查区地热水的找矿方向

根据评价区地热水资源成矿的控制因素及赋存特征，区内地热水资源蕴藏量较为丰富，但从埋藏深度的经济性以及地段内区位城镇发展趋势方向来看，主要的找矿方向初步确定的原则：一是地热水成矿地质构造环境相对较好、且经钻探验证或有物探异常地段；二是与现阶段贵州省“五个一百工程”重点亟待开发地段或区域长远经济规划区；三是热储埋深小于3 000 m，由此原则建议的地热水远景区详见表3。

5 结 语

1)黔东南北西部地质构造组合多样，其间的区域性深大断裂在挽近时期仍在活动，为地热水的形成提供了良好的地质环境。由于这些深大断裂发育规模大，延伸远，从而造就了该区的地热水资源十分丰富。

2)该区支撑地流体增温的热源途径有：地热增温、放射性元素衰变产生的地热致使流体增温及变质热液3种，使区内不同地质构造环境的地热水埋藏深度差异性较大。

3)区内构造破碎带发育较宽的地段或者区域

表3 评价区地热水找矿远景区一览

性大断裂与次级断裂交汇部位是寻找地热水的有利地段。

[1] 贵州省地质矿产局. 贵州省区域地质志[M]. 北京: 地质出版社, 1978.

[2] 王明章, 王尚彦. 贵州省地热资源的特征、勘察开发现状和建议[C]//全国城市地热资源开发保护与经济评价论坛, 2006.

[3] 张传昱, 邢程, 陈曹军. 黔东南地区金矿床成矿模式及找矿远景[J]. 地质与勘探, 2015, 51(4): 690-698.

[4] 方维萱, 胡瑞忠. 黔东—湘西早古生代岩石圈热状态与高产热率HHPRM型地幔源区[J]. 大地构造与成矿学, 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

张成忠(1964-)，男，贵州凤岗人，地质高级工程师，研究方向：地质找矿、水文地质及工程地质、地质灾害等，手机：13608560621，E-mail：121490288@qq.com.

P618

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.05.016