峨眉山七里坪温泉深循环模式分析

陈鹏，张继，张占元



峨眉山七里坪温泉深循环模式分析

陈鹏，张继，张占元

（四川省地质工程勘察院，四川 成都 610072）

结合峨眉山七里坪地区区域地质、水文地质条件，分析了峨眉山七里坪温泉的地热类型、热储水层、热储水层盖层等，总结了区内深层地下水深循环模式，并在此基础上成功设计并施工了地热井，为类似地区进行温泉及热矿水资源的开发利用提供了理论支撑和借鉴。

温泉；地热；地下水深循环；七里坪

地热资源是储存于地下深部的一种宝贵资源，目前开发利用最多的是以地下水作为载体的水热型地热能（温泉）。依托峨眉山地区独特的旅游资源，在该区开发利用地热资源，将进一步促进当地旅游业的发展，提高旅游质量和档次。

1 区域地质、水文地质条件概况

1.1 区域地质条件概况

研究区为峨眉半山七里坪地区，地貌以山地丘陵为主，地势南西高而北东低。区域内出露地层，除缺失志留系、泥盆系、石炭系和白垩系外，其余各时代地层均有。研究区地质构造上属于峨眉山-瓦山断块，区内主要构造形迹包括六道河冲断层、丛林岗斜冲断层和黑山埂背斜，如图1所示。

图1 研究区三维地质构造简图

其中，六道河冲断层为一条北北东走向（近南北向）的逆冲断层，向南至峨眉山大断层派生的小断层破坏，向北经廖坝、六道河、金银沟、李家山消失于七里坪以东的二叠系上统峨眉山玄武岩组地层中，长约60 km，断面倾向西，地面倾角为70°，呈舒缓波状，该断层切断震旦系、寒武系地层，为研究区的导水导热构造之一；丛林岗斜冲断层为一压扭性断层，长约22 km，走向为北60°～70°，倾向北西，有断层泥、糜棱岩和角砾以及动力蚀变现象。由于该断层的斜冲、切断前震旦系、震旦系、寒武系地层，上盘直接出露二叠系地层，沿丛林岗-脚盆坝微显弧形分布；黑山埂背斜位于研究区西部，由于断层的错断，为一不对称背斜，背斜轴基本上沿山脊展布，轴向北西8°～10°，北西翼地层产状335°∠35°，区域上该背斜长约20 km，轴部地层为前震旦系地层，两翼依次出露震旦系、奥陶系、二叠系地层，黑山埂背斜是区内控制热储结构及热矿水补给、径流方向的褶皱构造。

1.2 区域水文地质条件概况

根据区内地下水的赋存条件及水动力特征，区内地下水分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩类岩溶水、碎屑岩夹碳酸盐岩岩溶水和玄武岩孔洞裂隙水五类。 在地表浅层，地下水接受大气降水和地表水的垂向补给，一般循环深度有限，一般多在100～200 m以内，在此深度以下循环条件变差，这对于深部热矿水储集层保温隔热有利。地下水要在地下深部储集，必须是含水地层中有一定的储水空间，空间越大，水量越丰富。可溶性岩层，由于其中不均一发育的溶隙-裂隙网络，在长期复杂的地质作用过程中，沿裂隙系统的溶蚀，可形成相对宽大的岩溶孔洞、管道以及溶洞，因而是深部地下水富集的最有利岩性层位。峨眉山地区碳酸盐岩地层层位多，分布广，包括三叠系中下统雷口坡组、嘉陵江组、二叠系栖霞组以及奥陶系、寒武系和震旦系洪椿坪组，这些地层中的可溶性岩层（石灰岩、白云岩、白云质灰岩、灰质白云岩等）厚度大，有的在数百米以上，其中的岩溶现象（或古岩溶）十分发育。所以，当它们深埋地下时，即可形成层状、厚大，但不均一且各自相对独立的储水层位。由于深埋地下，地下水径流循环滞缓，地下水化学作用使地下水中矿物质增多，地热增温使地下水温度增高，形成深部储存的地下热矿水。

2 形成条件及区内地下水深循环模式

2.1 地热类型

研究区内无现代火山岩浆（侵入岩及喷出岩）活动，最近的岩浆岩为上古生界晚二叠系喷发的峨眉山玄武岩，其形成时代久远，残余热量已消失殆尽。鉴于该区无特殊热源，地温场热源主要属地压地热型，地热温度随深度增加而增加，在常温带以下按一定梯度而升高。区内热矿水的形成属于“地下水深循环热交换，水热对流型地热水系统”，即含水层在露头区接受大气降水及地表径流补给后，沿着沉积岩层间裂隙、构造裂隙、溶隙、溶洞等顺层间由上而下向深部径流，并吸收围岩温度和可溶盐类组分后，汇集形成热矿水。

2.2 热储水层及热储水层盖层

研究区的主要热储含水层有寒武系中上统洗象池组白云岩、灰质白云岩古岩溶热水层，寒武系下统遇仙寺组白云岩、泥质白云岩古岩溶热水层及震旦系上统洪椿坪组，厚层状白云岩、灰岩古溶岩热水层。上述三个热储水层以上为厚达上千米的奥陶系、二叠系的泥页岩、玄武岩，玄武岩结构致密，泥页岩透水性差，这些构成良好的隔水、隔热热储盖层。寒武系各热水层之间均夹有几米至几十米的泥岩、砂质泥岩、页岩，起到阻隔的作用，基本上为独立的热储水层段。震旦系洪椿坪组厚层块状白云岩、灰岩层厚达974～1 158 m，为巨厚层的独立热储水层段。

2.3 热矿水形成模式分析

根据对区内地质、水文地质条件的分析，在峨眉山七里坪地区选取了一处地热井靶区。根据前面对区内热储结构的分析，区内深部热储水层明显受岩性及构造控制，含水介质主要为灰岩、白云岩。地热井靶区东侧为六道河冲断层，为一条近南北向的逆冲断层，长约60 km，并与峨眉山区域冲断层相连，西侧为黑山埂背斜，矿泉位于其北东翼。六道河冲断层控制着靶区东西两侧的水文地质结构，东西两侧分属不同的水文地质单元。

在漫长的地质历史发展时期，震旦系、寒武系碳酸盐岩发育古岩溶，为地下水的径流、储集创造了一定的条件。在六道河冲断层以西呈较宽的带状出露，总面积达10 km2，是寒武系、震旦系喇叭岗组及洪椿坪组碳酸盐岩岩溶水的补给区，高程1 800～2 600 m。黑山埂山脉地区，大气降水丰沛，多年平均降水量达1 320 mm，寒武系、震旦系洪椿坪组碳酸盐岩裸露区，收到大气降水入渗补给后，沿岩溶裂隙、管道向深部运移、循环，形成承压水。七里坪地热井靶区位于峨眉半山的缓坡平台后部，六道河区域大断裂上盘，在该断裂的南段直接切断震旦系洪椿坪组碳酸盐岩等脆性岩石，破碎效应较高，断裂破碎影响带为大气降水提供了一定的入渗条件。另外，该断裂横切流出黑山埂山区的支沟，地表水沿破碎影响带的孔隙、裂隙入渗，故大气降水、地表水及高山上的冰雪融化水沿断裂上盘破碎带的孔隙、裂隙下渗，向深部循环，进入寒武系和震旦系洪椿坪组含水层。

综上所述，地下水的流动方向受地形地貌控制，其地表、地下分水岭基本一致，因此，地下水的流向基本与地形坡度一致。地下水沿黑山埂背斜轴部向北东翼较低的地热井靶区径流，平面上由南西向北东通过岩溶洼地或构造裂隙流入深部的热储含水层，进入地下水深部循环，径流条件较好。深循环含水层中的地下水在深循环过程中，在正常低温梯度作用下被加热，并溶滤有益的微量元素和化学成分形成区内的理疗热矿泉水。七里坪理疗热矿水主要受控于黑山埂背斜西翼形成的单斜储水构造，遇阻隔在断裂交汇处西南侧的地热井靶区处赋存。当深循环含水层被人工钻井揭穿后形成热矿水，如图2所示。

图2 研究区热矿水水热对流模式简图

3 热矿水评价

根据前面分析，在峨眉山七里坪地区成功修建一口地热井。该井的实施在一定程度上印证了前文对区内热储结构的分析，对区内热矿水的形成及地下水深循环模式的分析起到支撑作用。该井井深2 516 m，为了保证和提高该井的出水温度，在1 090 m深度以上对奥陶系、二叠系的栖霞组及峨眉山玄武岩地层进行水泥封固永久性止水（奥陶系底部为90 m的砂质泥岩、页岩隔水层），所以，该井现在产出的热矿水均出自寒武系和震旦系洪椿坪组中上段。

根据该井丰、平、枯期抽水试验和开采性抽水试验结果，该热矿水井井口水温为44 ℃，允许开采水量为919 m3/d（承压水头降深119.8 m）。其水质经鉴定为含氟、氡、偏硅酸的理疗热矿水。该水溶解性总固体含量小于1 g/L，水质类型为HCO3·SO4-Ca·Mg型水，pH值为7.2～7.8，水质除氟超标外，其余指标满足生活饮用水标准，水质优良，且作为温泉，洗浴后可不需用淡水冲洗，这也是该理疗热矿水品质优异的重要指标与亮点。

4 结论及建议

目前，峨眉山七里坪理疗热矿泉水已正常开采5年，在5年的监测过程中其水质、水量均动态稳定。通过前述峨眉山七里坪温泉的形成条件、热储结构的分析，结合热矿水的水质、水量情况，区内深层地下水在地下3 000 m左右的补给、径流条件均较好，建议后期在类似地区进行温泉及热矿水资源的开发利用时可向深部探测，进一步拓宽视野。

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2095－6835（2019）01－0060－02

F592.7

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.01.060

陈鹏（1986—），男，江西信丰人，工程师，硕士，研究方向为水文学及水资源。

〔编辑：张思楠〕