黔中隆起边缘地带热矿水特征分析

骆诗颖

摘要：黔中北温泉带属深循环型中低温热矿水，研究区受不同方向的构造带挤压，形成“地垒式”热储构造；通过资料收集，数据对比，应用水文地质学、构造力学、地热学等学科理论，总结区内的热储系统组成、热流分布及其与构造应力规律等特征，对分析研究相似地区的热储结构，具有一定借鉴意义。

关键词：热矿水；热储；热流；特征

息烽热矿水的形成是现代断裂活动导热的直观反映。本次研究对象为黔中息烽开阳一带温泉群，从水文地质学、地热学、矿床学、构造力学等角度，分析研究区内的热液埋藏、储存、运移、排泄等条件，阐明地质构造分布特征，归纳、总结区内热液水文地质条件规律、特征。

1.研究区概述

研究区位于黔中北息烽一开阳一带，地势南西高北东低，乌江、洋水河深切割，属小起伏一中起伏中山，最高点位于研究区的南极顶，高程1749.6m；区内构造山、岩溶山地及大型岩溶槽谷地貌伴生呈现，崇山峻岭、逶迤连绵，且山头沿构造线呈多弧形或线性展布。

2.数据资料获取

2.1温泉基本理化性质

地热区地下水的供给主要有冷水、温水、和温热水，其化学特性因温度而异。本次研究三处温泉位于研究区中部，平面展布方向NNE，为深循环型中、低温热矿水（表1）。

不同年龄的岩石具有不同的地球化学特征，岩石矿物成分决定了热矿泉水中各组分的形成特征，因此，在不同性质的岩石中形成不同类型的热矿泉水，热矿泉水的形成是地下水具体地质环境在一定温度，静水压力和水动力条件下，经水岩长时间相互作用，离子交换吸附，生物地球化学等一系列物理化学作用，将岩石中的有益成分转移到地下水中，并达到适当的浓度，从而形成不同化学组成分的热矿泉水。

2.2热储温度

利用Na-K-Mg三角关系，确定温泉的水一岩平衡状态为未成熟水区，并选择Si02的浓度作为化学地热温标，通过Fournier等提出的热储温度公式，计算得温泉热储温度（T）>99℃。

2.3循环深度

热矿水循环深度（H）计算公式：

结合三处温泉资料，估算出热矿水循环深度为：3000m。

2.4地热水年龄及补给区高程

1980年～1982年姚在永等获得s1号温泉的氡含量11.14马赫/升～32.73马赫/升，热核试验获悉其循环时间大于30年。2013年宋晓庆等测得S1温泉的δD_V-SMOW、δ¹⁸D_V-SMOW分别为-59.7‰和-8.82‰，并估算得补给区高程为1600m。

2.5主要沉积时序

区内经历了主要沉积时序有3次（表2），构成区内热储系统的地层岩性主要为震旦系的灯影组白云岩和下寒武系的砂页岩。

2.6地质构造条件

研究区地处黔中东西构造带、川黔经向构造带、新华夏系第三巨型隆起带及息烽涡轮构造交接复合地区。

区内先后主要进行过6次构造运动：晋宁运动、广西运动、安源运动、燕山运动、喜马拉雅运动和新构造运动，其中南北逆冲向直扭的燕山运动，运动强度最大，具有定型区内的构造行迹和伴生热液矿床的重大意义。

研究区域位于断层与断层的交界处，特别白垩系断裂是区域性活动深断层，断層倾向南，倾角朝近东西，是正断层南侧的许多小的正断层，形成断层台阶或地面基底之间的对比，这是显而易见的断层带，位于地热区的南部边界。

2.7地热区的成因与分布

地热区域的地热水的主要来源是大气降水，该山区受大气降水和深层断层的地表水补给，在水压作用下，进行深部径流，在移徙过程中遇热源或受热源作用的围岩而加热，并具有深循环加热条件反应。地热区有较厚的第四系保温层，地热流体在径流中能不断获得热能而保证没有热量的损耗，径流到地质环地热异常区存在于一个合适的位置。地热区含水岩组是一种松散型含孔隙岩石群、碳酸盐岩碳酸等含碳酸盐岩变质岩裂隙型含水岩层，岩层形成各类水体的地热区岩层水相对较弱，径流条件较差，断层的层状断层导致深部循环水被堵塞，这是位于五龙口断裂与断层交界处的迎水地段、区域很小的地热区能够保存下来的主要原因。

3.研究区热矿水水文地质特征

3.1热储系统为第一储集单元

研究区热储层为晚震旦世研究区相对隆起，海进旋回、海水动荡，沉积的台地相白云岩，富水性强的碳酸盐岩。研究区热储盖层为早寒武世浅海、短暂半浅海，陆源碎屑沉积的砂页岩，厚度达701m，具有良好的隔水、保温作用。

乌江南北构造带、大关青禾东西构造带交汇，安清杨家寨断层抬升，形成研究区内相对隆起的三角“地垒”热储系统；灯影组白云岩含水层、牛蹄塘组一金顶山组砂页岩隔水层和断裂构造共同组成一个相对完整的储水构造。

3.2新华夏系构造促进热流体通道形成

研究区内的热矿水均出露在新华夏系兴隆场一铁厂复式背斜近轴部的压性断层附近。强烈的挤压作用，不间断的新华夏系抬升运动，地应力集中、断裂开启，进一步促进了热矿水的释放排泄。溶蚀裂隙、构造裂隙为区内的主要通道，热液沿断裂构造带上涌。

3.3地温梯度是其热源。且具有方向性

热矿水化学成分与热储围岩岩性控制，地温梯度增温是其热源。

平面上，热储层地温场分布与息烽涡轮构造方向一致。

涡轮构造轮叶尾部向右旋辐射散开，研究区热储层的地温场趋势亦为右旋“散热”，与贵州省区域地温梯度变化趋势一致。剖面上，波峰、波谷呈阶梯式“分层”。研究区热储系统的地温等值线呈出3波峰（释放点），且与地形线呈反向分布。

4.对热矿水形成条件的研究

4.1锶的形成

地下水主要取决于锶元素在岩石浸出时间和温度条件下的含量，沉积岩中以碳酸盐尤其是深海相碳酸盐含量最高的龙口地热区主要为寒武系奥陶系海相湖相碳酸盐，锶含量较高，且有较好的径流，含有地下水的条件，当与含锶丰富的锶岩石接触时，大部分元素能在水中形成重碳酸盐氯化物和硫酸盐，这些是造成锶地热含量高的原因。

4.2偏硅酸的起源

硅酸盐矿物在一定水文水压下富含水分的长时间作用下，经过一系列化学反应后，形成硅酸盐热量，通过一系列化学反应形成矿泉水热区深部变质岩的含量较高，岩芯中存在溶蚀空隙，说明地热水是活的，在该过程中溶解的硅酸盐矿物制成热水硅酸盐含量更高。

4.3氟的形成

高山隆起热矿泉水主要分布在深部断裂带附近，发生岩性主要为碳酸岩浆岩和变质岩，热矿泉水型主氟硅矿深部含萤石和方解石，角闪石黑云母和高温矿物平原区的高压环境，发生水岩相互作用，所以形成氟硅水，以弱碱为主。

5.总结

黔中北兴隆场铁厂复式背斜的热矿水富水性良好，近轴部展布的断层具有开启性，在地形切割作用下，大地热流得以释放。热储构造具有相对封闭型，其热流具有方向性。北部山区大气降水由盘古寺断层带人渗到深部，经径流深循环加温后，沿着五龙口断层带及伴生的构造裂隙的迎水面上涌，并与围岩中的矿物离子发生交换转移等化学反应，形成各种水质类型的温水、温热水。