曲靖市德泽乡温泉特征及成因

屈元会，徐世光，黄建国

(1.昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 650093；2.云南地矿工程勘察集团公司，昆明 650041)

德泽位于云南省曲靖市沾益区驻地西北70 km处，东临宣威热水，西连会泽田坝，北交会泽上村。区域内地层较全，含水层主要为泥盆系宰格组(D3zg)、寒武系渔户村组(∈1y)、震旦系灯影组(Zz2dn)。区域内冷热泉均有出露，地热显示较明显，笔者参与了德泽乡区内热水井的水温测量、水资源量计算以及地热资源调查等工作。本文结合区内已有资料以及地热资源调查成果，探讨地热水资源的特征和形成条件，对该区地热资源的进一步开发利用有一定的指导意义。

1 区域地质条件

1.1 地质构造

研究区地质构造属于扬子准地台南缘的滇东台褶带。受地壳演化过程中多期次构造运动的影响，地层普遍发生了不同程度的褶皱和断裂变形，尤其是断裂比较发育，多由北东向压性、压扭性断裂、东西向、北西向的小断层组成。论证区所在区域内构造发育，包括：务德断裂、鲁纳断裂、得德卡断裂、尖山坡背斜、白石岩-小河水大向斜等。

1.2 地层岩性

论证区内地层出露较全，其中，震旦系灯影组、寒武系渔户村组、泥盆系宰格组、石炭系上统、石炭系中统、石炭系摆佐组、石炭系大塘组、石炭系岩关组、二叠系栖霞茅口组、三叠系关岭组上段，地层岩性以碳酸盐岩为主；蓟县系鹅头厂组以板岩、石英砂岩为主；震旦系南沱组、陡山沱组、寒武系沧浪铺组、筇竹寺组、泥盆系海口组、二叠系梁山组、宣威组、三叠系飞仙关组、关岭组下段地层岩性为页岩、泥岩、砂岩等碎屑岩；二叠系玄武岩组岩性为火山喷出岩(玄武岩)；第四系为粘土夹砂卵砾石层等松散堆积物。

2 水文地质条件

根据水文地质条件及成井资料进行综合分析，热水井取水层为震旦系灯影组(Zz2dn)碳酸盐岩，区域内水文地质单元为热水塘-罗家坡水文地质单元(Ⅰ)、热水村-袁家地水文地质单元(Ⅱ)、小岔河-费冲水文地质单元(Ⅲ)、大营盘-松毛山水文地质单元(Ⅳ)。灯影组(Zz2dn)碳酸盐岩含水层主要出露于热水塘-罗家坡水文地质单元，接受大气降雨补给，是开采井的主要取水单元。灯影组(Zz2dn)碳酸盐岩含水层出露于单元的西南方，成南西-北东向条状分布。补给来源主要为大气降雨补给和其他含水层的侧向补给，径流方向为北东向，在盆地及其周边以泉的形式排泄，形成微承压地下水。宰格组(D3zg)碳酸盐岩含水层为主要补给水源，出露于区域东北向、东南部，东南部灰岩区的地下水径流受地下暗河系统的控制，径流方向为东南、东西向；东北部灰岩区径流方向由南向北，地层倾角较大，地下水向深部运移，形成高承压地下水。水文地质单元划分详见图1。

3 水质评价

论证区水样经云南地质工程勘察设计研究院测试研究所检测，水中阴离子以重碳酸根HCO3-、硫酸根SO42-为主，阳离子以钠(Na+)为主，pH值7～7.1地下水化学特征为HCO3-·SO42--Na+型。

(1) 医疗热矿水评价

论证区现有热水井井口水温最近一次测量为27.5 ℃，深部水温34.5 ℃，按《地热资源地质勘查规范》(GB/T1615-2010)表分4级，属中低温地热资源中的温水，热水中含有Fe、Sr、Li及H2SiO3、Zn等近10种对人体有益的化学组分，具有一定的医疗保健作用，适合作为理疗天然矿泉水开采利用。

(2) 饮用天然矿泉水评价

论证区地下热水中锶、锂及偏硅酸含量达到《饮用水天然矿泉水》(GB8537-2008)中的界限指标。5组温泉水水样中S01、S02、S18三个泉点水质中锶、锂及偏硅酸均达标，#01及S05仅锶达标。其中#01和S18砷含量分别为0.018 mg/l、0.037 mg/l，超过饮用天然矿泉水标准0.01 mg/l，不能直接作为天然矿泉水饮用。关键元素对比见表1。

表1 关键元素对比

4 地热成因

4.1 盖层

盖层为下寒武系渔户村组(∈1y)泥质白云岩、磷块岩、含磷硅质岩、硅质岩及粉砂岩，底部时有页岩地层，裂隙不发育，属于相对隔水隔热盖层；寒武系筇竹寺组(∈1q)泥质页岩夹粉砂岩，上部夹薄层砂岩，底部为粉砂岩或页岩以及寒武系沧浪铺组(∈1c)白云母粉砂质页岩、粉砂岩、夹薄层砂岩，砾石英砂岩，裂隙不发育，属于较好的隔水隔热盖层；第四系松散层导热性差，属相对保温盖层。因此，深部散发的热流，传送到灯影组(Zz2dn)地层里蕴藏起来，形成一个较好的地下热库。

图1 水文地质单元划分图

4.2 热储

论证区的热储层为震旦系灯影组(Zz2dn)地层，岩性为一套浅灰色块状、厚层状白云岩，中下部含藻类，局部顶部含磷，具硬、脆、碎的特征，历经多次构造运动，裂隙纵横交错极为发育，渗透性强，连通性好，地热扩散条件亦好，加之厚度大、分布广，因而构成了区内良好的储热层。据区域地质资料，储热层厚度289～422 m，由北向南变薄。向南由于埋深小或直接出露地表，水温降低而失去储热条件。

A-A′剖面(图2)显示，F3断层在热水塘村一带上覆有良好的保温盖层，热储层中的热液沿该断裂上升出流，在地表形成温泉，其中S18温泉温度45 ℃，水量较大。C-C′剖面(图3)直观地反应出该区灯影组地层是良好的热储层，但因盖层较薄，钻孔抽水人为加剧地下水循环，进而导致降雨入渗混入热储层造成论证区热储层温度不会太高。

4.3 热源

论证区内地热水虽受地层岩性、盖层厚度、地下水活动及构造等因素的影响，但区内没有活动频率高的深大断裂，也没有花岗岩等酸性岩体出露，因此论证区热储层地热来源为地幔热流和上地壳放射性元素衰变产生的地壳热流自然增温。论证区地温梯度变化也相对稳定，其地热增温级的特点为：位于储热层以上的覆盖层，一般随深度增加而递增，揭露热储层后，随深度加深温度不增加或增加很少。根据汪缉安(1990)和徐青(1992)对云南省的大地热流分区(图4)的成果，论证区属于滇东低-中热流区，其大地热流值在53 mW/m2左右。

图3 C-C′剖面

图4 大地热流值

4.4 热通道

温泉溢出带均位于南北向务德断裂F3上，该断裂为德泽盆地内的主干断裂，且靠近断裂带附近温泉温度较高。务德断裂穿过论证区，在德泽区域被第四系覆盖，断裂破碎带发育，对热流形成起主导作用。

4.5 地热成因模式

综合分析地质、水温、水质及钻孔等资料，认为区内地下热水主要受断裂构造的控制，其次为热流传导。温泉溢出带均位于南北向务德断裂上，该断裂为德泽盆地内的主干断裂，且靠近断裂带附近温泉温度较高。务德断裂穿过论证区，在德泽区域被第四系覆盖，断裂破碎带发育，对热流形成起主导作用。它可能沟通了地壳深部热源，成为深部热源向上传输的主要通道，地下水通过断裂向上运移进行热扩散，使断裂带及两侧地层升温，从而使地下水循环运动得以加温，形成地下热水。热储层上覆的第四系松散层、寒武系筇竹寺组、寒武系沧浪铺组等地层构成相对较好的隔水隔热盖层。部分地热水沿断裂带上升出露地表形成温泉，在断裂带上出露的温泉带有硫磺味也佐证了该断裂导通地壳深部热源并将深部热源的物质带出。成因模式见图5。

1.热流方向;2.热储层；3.砂质页岩(盖层)；4.页岩(盖层);5.砂岩(盖层)；6.含砾砂岩(盖层)；7.石英砂岩(盖层)；8.断层；9.热流出露；10.大气降水图5 地热成因模式

5 结论

(1) 德泽乡温泉特征明显，温泉出露较为集中，偏硅酸等有益元素含量较高，溢出带均位于南北向务德断裂F3上，且靠近断裂带附近温泉温度较高，该断裂为德泽盆地内的主干断裂。

(2) 德泽乡热水发育主要受断裂构造控制，断裂沟通了地壳深部热源，成为深部热源向上传输的主要通道，地下水通过断裂向上运移进行热扩散，使断裂带及两侧地层升温，从而使地下水循环运动得以加温，形成地下热水。

(3) 野外调查证实务德断裂(F3)为一正断层，断层下盘地层较单一，灯影组地层上覆只有第四系和寒武系渔户村组保温性能差，水温较低，测井后水温在34 ℃。断层上盘(论证区东部)，灯影组上覆有第四系冲洪积、残坡积粘土、砂、卵砾石，寒武系下统沧浪铺组(∈1c)页岩、粉砂岩，寒武系下统筇竹寺组(∈1q)泥质页岩夹粉砂岩岩层可作为良好的保温盖层，下寒武渔户村组(∈1y)白云岩、磷块岩地层可作为相对隔热隔水盖层，且在此处还存在一背斜构造，断层和背斜核部裂隙带一并导通深部热源，传送到灯影组(Zz2dn)地层里蕴藏起来，有条件形成一个很好的地下热库。