云南昆明市海埂一地热井地热成矿地质条件分析

丁秀芳，张国栋

(云南有色地质局勘测设计院，云南 昆明 650217)

本文分析研究的云南昆明市海埂一地热井，其位于昆明市西山滇池旅游度假区昆明市昆明铁路局会议中心院内，属昆明市西山区管辖区域。该地热井于1989年5月由前云南省地质矿产局809队完成成井，井深约1081.32m，该热水井热含水层位为震旦系灯影组(Z2dn)白云岩、硅质白云岩，厚度为155.32m，该井日单产水量660.36m3，水温59.8℃。

1 构造条件

云南昆明市海埂一地热井属昆明地热田马街(Ⅱ)低中温块段，靠近普渡河-滇池断裂带，该断裂带是储热层得到深循环地下热水补给的主要通道，其它次级断裂起到热流侧向运移、平衡的作用。该低中温块段呈南北向展布，普渡河-滇池断裂(F7)和普吉-韩家村断裂(F9)构成其东西边界，蛇山断裂(F10)沿蛇山西侧向南延伸(图1)。新生界盖层由北向南逐渐加深，在昆明海埂一带，地表被第四系(Q)及新近系(N)沉积物覆盖，第四系(Q)和第三系(N)盖层厚1400m左右，其含孔隙水，富水性总体较弱，具潜水性质，地温梯度增加较小。新近系不整合于下寒武统沧浪铺组(∈1c)之上，沧浪铺组上段(∈1c2)以泥岩为主，其富水性弱，地温梯度显著增大；沧浪铺组下段(∈1c1)以砂岩为主，其含水层富水性中等，热水温度一般在30℃左右。其沧浪铺组之下为下寒武统筇竹寺组(∈1q)，岩性以页岩为主，富水性及透水性极弱，属隔水层位，地温梯度可达5℃/100m，对下储热层起到良好的隔热保温作用。深部的储热层为震旦系灯影组(Z2dn)，岩性为硅质白云岩、含磷白云岩，富水性较强，其顶板埋深1235m左右，地温梯度3.45℃/100m，单井出水量一般大于1000m3/d，热水温度在60℃左右，局部可达70℃。昆明热田马街(Ⅱ)块段北起自卫村，南至西山沿F7断裂两侧南北向分布，东部与Ⅰ块段相邻，西边大体沿昆明盆地坝区与山区分界线。

2 地热井地层条件

根据昆明市海埂这一地热井施工钻孔揭露(图2)，该井地层由上至下：地表为第四系(Q)松散层覆盖，之下依次为新近系茨营组(N2c)、寒武系下统渔户村组(∈1y)、震旦系上统灯影组(Z2dn)。该地热井地热水主要赋存在震旦系灯影组(Z2dn)白云岩、硅质白云岩中，地下水类型以埋藏型岩溶水为主，其次为碎屑岩裂隙水及第四系松散层孔隙水。灯影组(Z2dn)岩性为浅灰色、灰白色硅质白云岩，白云岩，岩溶裂隙发育，地下水径流模量M=4.56-9.31L/s·km2，钻孔单位涌水量q=1-10.4L/s·m，富水性中等-强。渔户村组(∈1y)含水层岩性以粉砂岩、白云岩为主，为碳酸盐岩夹碎屑岩溶水，富水性较弱，地下水径流模量M=0.46-0.83 L/s·km2，钻孔单位涌水量q=0.02-1.38 L/s·m，富水性较弱-中等。第三系、第四系砂砾石夹层等松散岩土富含孔隙水，岩性以粘土、粉质粘土，含少量砾石为主，富水性较弱，且被厚度很大的黏性土隔水层限制，相对较为封闭，黏性土层不仅透水性差，而且热导率极低，是地热田的良好盖层。

3 地温场特征

昆明地热田绝大部分位于具有松散盖层的盆地中，根据有关钻孔的测温曲线反映出垂向上地温随深度增温具有明显的规律，热储顶板以上地温呈直线上升，地温梯度较大，一般4～6℃/100m；进入热储层后热传递方式以对流为主，地温梯度骤降至小于2℃/100m。

图1 地热井矿区地质构造图

据几口开采井观测资料，昆明地热田热储层水温近二十多年来一直都很稳定，排除抽水初期冷却孔壁干扰外，多年变幅均在0.5℃范围内，表明热储层封闭条件较好，上部岩溶冷水在目前开采强度下尚未大量下渗补给，明显冷却热储层。

马街低中温块段(Ⅱ)地温场的主要特征如下：

在普渡河-滇池断裂(F7)以东，新生界盖层由北向南增厚，马街以北厚0m～200m，以南逐渐增厚，至韩家村凹陷增至1000m。基底为泥盆系海口组(D2h)、寒武系双龙潭组(∈2S)、寒武系陡坡寺组(∈2d)、寒武系沧浪铺组(∈1C)、寒武系筇竹寺组(∈1q)、寒武系鱼户村组(∈1y)以砂页岩为主的地层。储热层埋深也相应由北向南加大，北部埋深200m～400m，南部韩家村一带最深达1400m。地温梯度1.57℃/100m，热储水温40～60℃，局部达70℃。

在普渡河-滇池断裂(F7)断裂西北部基岩大部分裸露。石咀以南新生界盖层由盆地边缘向东增厚至400m。基岩地层走向近东西向，组成一系列走向近东西向的背、向斜，故储热层埋深变化极大，海源寺向斜轴部埋深可达1000m，昭宗背斜轴部储热层局部出露地表，形成复杂结构盖层及半开敞型热储。随着储热层埋深变化地温变化也较大，一般向斜轴部地温梯度小，埋深大，储热层温度高达60～70℃。背斜轴部地温梯度大，但热储层埋藏浅，所以水温相对深埋藏热储层要低。

图2 地热井钻孔柱状剖面示意图

4 水化学特征

据《昆明地热田模型研究报告》，昆明地热田二十世纪八十年代曾取样作过氚、碳同位素年龄测定，结果表明热储形成年代约14000年，盆地中心地块水化学变化微弱，封闭条件比外围好，而盆地边缘几个块段水化学特征不稳定，缺水松散盖层的块段尤为突出，这一现象反映出靠近热田边界有岩溶冷水补入热储层。

云南昆明市海埂这一地热井所处马街地热块段PH7.9与上覆几个冷水层差别不大，常见离子组合和组份含量亦无本质的差别，预示着其与浅部岩溶冷水层有一定的关系，为一半封闭系统的特征，这一特征得到了同位素分析的证实。根据《昆明地热田模型研究报告》中同位素测试结果表明，地下水与地表水中C14与O18一般都靠近国际雨水线，说明岩溶冷水起源于大气降水，通过断层补给热储层。

表1 水化学组份特征表

续上表

项目采样日期1989年5月2015年2月平均值达到标准总碱度(mg/l)314.69300.36∕/永久硬度(mg/l)0.000.000.00/负硬度(mg/l)236.1172.63154.37/固形物(mg/l)510∕510Ⅲ偏硅酸(mg/l)∕46.3646.36/HBO2∕0.640.64/矿化度(mg/l)∕∕∕/PO3-4(mg/l)0.010.020.015COD(mg/l)1.23∕1.23/色度∕∕∕/浑浊度∕///嗅和味无无无Ⅰ

从反映地热水特征的主要检测项目偏硅酸、氯化物、PH值含量可以看出，一般水温越高，水质成分越复杂，偏硅酸、氟化物的含量也就越高，硫酸盐含量升高，变化率为86.79%。从水质对比结果可以看出多数离子均呈上升趋势，部分变化率小于10%，分析认为可能是浅部冷水入渗补给。

5 结论

(1)云南昆明市海埂这一地热井井深1081.32m，日单产水量660.36m3，水温59.8℃，属低温地热资源中的温热水，可用于理疗、洗浴、温室、养殖等。

(2)该地热井主要热储(含水层)为震旦系上统灯影组(Z2dn)灰白色硅质白云岩、白云岩，含磷白云岩，局部夹硅质岩，含丰富的岩溶裂隙水，富水性较强，该层在盆地中分布稳定，一般埋深400m～1000m，厚370m～660m，形成一透水性、富水性均较好的层状热储层。

(3)盆地边缘山区裸露的岩溶含水层接受大气降水的补给后，部分沿断裂垂向下渗进入热储层，被半封闭于震旦系上统灯影组(Z2dn)含水层之中，不断吸收沿几条深大断裂及变质岩基底从地壳深部向上传输的热流，形成了地热水。

(4)该地热井地热水PH值8.4～7.9；水中阴离子以重碳酸根为主，阳离子以钠离子为主，总硬度为117.00～227.73mg/l，水化学类型为HCO3-Na型。

(5)通过对该井地热地质条件的分析，云南昆明市海埂地区地开发地热水资源的前景乐观。