浙江构造裂隙型带状热储地热及其勘查靶区预测

钱俊锋，毛昌伟，王海宝，赵冰冰，徐 波，付立冬

（1. 浙江省地矿研究所，浙江·杭州 310007；2. 浙江省地矿勘察院，浙江·杭州 310013；3. 浙江省地球物理地球化学勘查院，浙江·杭州 310005）

浙江省独特的地质环境条件形成了特有的地热资源热储类型，主要为层状及带状热储。层状热储主要表现为碳酸盐岩岩溶亚型或碎屑岩类及玄武岩类亚型，代表性地热点位置有临安湍口、金衢盆地、长河凹陷等；带状热储主要表现为构造裂隙亚型，代表性地热点有湖州杨家埠等[1]。受地质构造控制，带状热储主要出露或赋存于北东向压性断裂与北西向张扭性断裂的交汇处，且附近往往出现东西向断裂以及中酸性侵入岩[2-4]，而构造裂隙型带状热储地热找水需要查明储水空间及富水性这两个最基本的问题。桐庐阆里村石峦坞矿区DR1地热井储水空间为典型的构造裂隙型带状热储，DR1地热井位置选于区域复向斜构造内，阆里背斜的东翼，以灰岩与非灰岩交界断层F3作为耙区断层，成功勘探出水温为34.6℃，水量936m3/d的地热水，成为浙江地区构造裂隙型带状热储地热找水成功案例，对浙江地区构造裂隙型带状热储地热找水具有一定的指示意义。

1 地质概况

1.1 构造

（1）区域构造

DR1地热井位于桐庐县阆里村石峦坞矿区，地处桐庐县城的北面，富阳区新登镇南面。大地构造位置处于华埠-新登褶陷带内。华埠—新登褶陷带呈北东向狭长条带展布，宽在30～40km，长约200km。西北和东南分别以马金—乌镇断裂和球川—萧山断裂为界。该带褶皱构造运动发生于印支期，整个构造单元构成华埠-新登复向斜。华埠—新登复向斜由多次褶皱组成，紧密呈线型，背、向斜同等发育，连续相间按一定方向排列，褶皱群成束或分叉。中生代盆地以晚侏罗世火山构造盆地为主，如新登盆地。东南部发育有侏罗世构造盆地。这些盆地往往分布在背、向斜核部或深断裂带边缘。盆地长轴方向为北东向，与基地构造线一致。燕山早期断陷直接控制盆地的形成和火山活动。

DR1地热井勘查区及周边受马金—乌镇断裂、球川—萧山断裂两大断裂影响，主要发育NE向断裂，其次为NW向断裂构造，SN向构造及近EW向构造仅零星分布（图1a）。图1a、图1b显示DR1地热井位于以船山组地层（C3c）为核部，唐家坞组（s2t）为两翼的向斜内，同时又处于以西湖组地层（D3x）为核部，珠藏坞组地层（D3z）为两翼的阆里背斜东翼。复杂的向斜和背斜组合为热储提供了较好的节理裂隙空间。

图1 区域地质构造（a）和地质剖面（b）Fig.1 The regional geological structure (a) and geological section (b)

（2）断裂构造

根据野外地质调查及物探分析（图1a），勘查区主要发育有7条断裂（表1）。

表1 勘查区范围内断裂构造Table 1 The fracture structure in exploration area

1.2 地层岩性

根据区域资料及野外地质调查，区域地层如表2：

表2 区域地层划分Table 2 Regional stratigraphic dividion

1.3 水文地质特征

参照《1:20万临安幅、建德幅区域水文地质普查报告》[5]，结合地热资源勘查工作，勘查区主要含地下水岩组为石炭系灰岩裂隙溶洞地下含水岩组和硬质岩类构造裂隙地下含水岩组。

（1）石炭纪灰岩裂隙溶洞地下含水岩组

区域资料显示石炭系灰岩中黄龙组岩溶最发育、地下水最丰富，船山组次之。勘查区内石炭系灰岩位于复向斜核部，自身组成长轴—准线状向斜，其上叠加有印支期、燕山期断裂构造及其裂隙。褶皱与断裂复杂，致使灰岩支离破碎，又严格控制着岩溶分布、发育方向与发展趋势，还直接影响着地下水的赋存、运动与分布。在断裂带和灰岩与非灰岩接触带，岩溶化强烈，同时岩溶发育也深，并且不受基准面的控制。因此，在断裂构造有利地段，获得较大出水量的地热资源可能性较大。

（2）硬质岩类构造裂隙地下含水岩组

勘查区内硬质岩类构造裂隙地下含水岩组包括唐家坞组、西湖组、珠藏坞组、劳村组、黄尖组。其富水性取决于断裂构造、裂隙与地貌条件。

唐家坞组、西湖组、珠藏坞组，岩性为岩屑砂岩、石英砂砾岩及石英砾岩，岩石质地坚脆，历经多次构造运动影响，裂隙发育普遍，主要有北东、北北东、北西、东西向等，倾角都在60～70，甚至达到80～90。这些裂隙具有区域性特征，分布广而又不均匀，一般在断层两侧及褶皱轴附近较密集。在裂隙密集地段，由于它们互相沟通，便形成统一的裂隙系统，成为地下水赋存和运移的场所与途径。断裂构造对地下水的形成与运动起着一定的控制作用。总体上，其富水性较贫乏。一般西湖组较唐家坞组富水性稍强些。

劳村组、黄尖组火山杂岩类，因具脆性，各类裂隙发育。其中以构造裂隙为主，成岩裂隙次之，其它成因的裂隙少量。其分布极不均一，一般位于断层两侧或在较大的断裂带内及两侧的密集成网，往往与断层沟通，便成为地下水富集的场所与运动途径。一般来讲，地下水贫乏或极贫乏；常见泉流量0.01～0.08 L/s，少数0.1～0.7 L/s；地下水径流模数 0.8 L/s·km2。

1.4 孔位选择

勘查区内褶皱构造发育，且勘查区整体又位于复向斜内。勘查区内北东向F3断裂，是灰岩与非灰岩接触带，岩溶发育，控制岩溶方向及岩溶水流向，与勘查区内背斜及所在复向斜轴部方向一致，是构造有利地段。实地水文地质调查可见，F3断裂东侧的一条地下暗河，流量为6.5 L/s，断裂富水性较好。F3断裂为张性断裂，断裂东侧地表为船山组的灰岩，节理裂隙发育，且处于复向斜构造靠近核部位置，亦属于构造有利地段。所有以F3断裂作为耙区断裂布设探采结合钻孔是合理可行的。

根据野外实地调查F3断裂产状为147 83，以1500m为勘探深度，若在地下1000m钻到F3断裂破碎带，则钻孔应该布设在在F3断裂以东123m处。 而勘查区内F3、F6、F7断裂形成一个三角区，是构造有利部位，同时该三角区地势较低，对周边影响较小，适合布设钻孔。综合分析将钻孔布设于F3、F6、F7断裂形成的三角区内，距离F3断裂123m（图1）。

2 物探与钻探验证

2.1 物探验证

为确定DR1地热井孔位含水性，布设了CSAMT物探测线1，近南北向布设，北偏东，可控制东西向断层及北西、北东向断层。从图2看，断面视电阻率分布较为杂乱，断面北侧呈上低下高的分布特征，断面南侧视电阻率总体较低，高阻异常不完整，较为零碎。断面视电阻率最低值约60Ω·m，分布在2100m高程约-300m处；视电阻率最高值约40960Ω·m，分布在断面100m高程约-1500m处。

断面有低阻异常带3处，一处自断面1000m处往断面南侧延伸至断面约1450m高程-1100m左右，一处是断面1400m处往北延至1100左右，另一处自断面2100m处往北侧延伸至断面1700m高程-1500m左右。从电性特征看，结合野外地质调查，剖面1000m处断层对应野外地质调查F3位置，而且在F3断层延伸至高程-700～-1100m间存在明显的低阻带，存在较大含水可能性。

图2 CSAMT物探测线Fig.2 CSAMT detection line

2.2 地质钻探

地质钻探工作完成进尺1500m后，岩屑资料显示，DR1井自上而下地层依次为：0～66m为泥盆系珠藏坞组石英砂岩，夹紫红色砂岩、粉砂岩；66～394m侏罗系劳村组晶玻屑凝灰岩；394～854m泥盆系西湖组含砾石英砂岩、石英砂岩夹石英砂砾岩；854～1500m志留系唐家坞组长石石英砂岩夹少量粉砂质泥岩或泥质粉砂岩。测井资料显示，DR1钻孔存在多个含水层位（图3）。根据测线资料和钻探资料推测，DR1井热储主要存在于-600～-1200m间，与CSAMT物探测线1显示的F3断层低阻带对应性较好。

图3 DR1井孔身结构示意Fig.3 Sketch of DR1 well body structure

从2017年6月抽水试验数据可知（表3，图4），该次抽水试验共持续了429个小时，静水位52.7m，其中大降深持续时间142个小时，稳定时间79个小时，降深为113.7m，动水位166.4m，流量为936m3/d，水温为34.6℃；中降持续时间为120个小时，稳定时间为92个小时，降深为82m，动水位134.7m，流量为720m3/d，水温为34.2℃；小降持续时间167个小时，稳定时间为160个小时，深为43.6m，动水位96.3m，流量为456m3/d，水温为33.7℃。水质检测报告显示，氟离子的含量在2.29mg/L，达到了温泉命名的标准。

表3 DR1井2017年6月抽水试验Table 3 The pumping test for DR1 well in June 2017

图4 DR1井2017年6月水位、水温、流量历时曲线Fig.4 The duration curve of water level, water temperature and flow in DR1 well in June 2017

3 结论与讨论

构造型带状热储找水需要解决两个问题：是否有足够的储水空间、富水性如何。从桐庐阆里村石峦坞矿区DR1地热井钻孔区域位置可知，在DR1井选址依然遵循多条断裂交汇处的原则，但DR1地热井成功出水说明它满足了前面两个条件：（1）储水空间。DR1地热井孔位不仅是多条断裂交汇处，更是区域性复向斜、背斜与断裂构造结合，造就了节理、裂隙的发育，为热储的分布及地下水循环提供了空间；（2）富水性。F3断裂作为耙区断裂为灰岩与非灰岩交界断裂，控制着岩溶分布、发育方向与发展趋势，还直接影响着地下水的赋存、运动与分布，富水性好。

深部地热资源勘探本身具有较大的风险[6]，DR1地热井成功出水具有必然性，同时也存在一定的偶然性，区域性复向斜、背斜与断裂构造组合关系分析往往比本文揭示的更为复杂、多样，DR1地热井分析论述也仅仅是一孔之见，需要更多的地热井资料去验证和总结。