贵州省纳雍地区地热地质特征初探

曹卫刚 侯林洋 周祖虎 方永坤 陈治

摘要：2019年纳雍县城郊成功勘查出地热井一口，本文结合地热井揭露的地质情况，对纳雍地区地热地质特征进行初探。研究区第一热储单元可作为该区地热勘查目的层进行勘查开发；地热勘查井（ZK01）平均地层增温率2.59℃/100m。地热增温率与所处的地层岩性组合密切相关；地热水热源主要来自深部软流圈热量向上的正常地热增温；水源来自碳酸盐岩中的岩溶水及沿断裂带向地下深部下渗大气降水及上覆含水岩层中的地下水。

关键词：地热；地质特征；贵州纳雍

1.引言

地热资源是一种绿色、低碳、可循环的可再生资源，被广泛应用于采暖、热供水、医疗、娱乐等方面[1-4]。纳雍县位于贵州省西北部，区内经济较为落后，合理开发区内地热资源，一定程度上可促进地方经济发展。

2019年，纳雍县城郊成功勘查出地热井一口（ZK01），井口水温大于50℃，水量大于500m3[5]。本文结合已实施的地热井情况，对纳雍地区地热地质特征进行探讨，为该区地热资源的勘查、开发提供一定的理论基础。

2.区域地质背景

研究区区域大地构造位置属扬子陆块，上扬子地块，黔北隆起区，织金穹盆构造变形区，区域上构造行迹以北东东向及近东西向为主。研究区北面为德江—纳雍走滑断裂束，总体走向近东西向，南面为阳长—王家寨走滑断裂，总体走向北东东向，两条断裂均具挽近期活动性质[6]。（图1）

3.热储单元特征

研究区地表出露地层主要为三叠系下统（T1）、二叠系龙潭组至大隆组（P3l-d）、峨眉山玄武岩组（P2-3em），ZK01开孔地层为峨眉山玄武岩组，井深2102m。根据ZK01揭露地层情况（表1），研究区包括三个热储单元。

第四热储单元：热储含水层为二叠系茅口组（P2m）、栖霞组（P2q），岩性为灰岩、白云质灰岩，累计厚度约475m；热储盖层为二叠系峨眉山玄武岩组（P2-3em）、龙潭组（P3l），厚度大于300m。该热储单元接近地表，埋深较浅，且受剥蚀等影响，热储盖层厚度不稳定，隔热保温效果较差，含水水溫较低，该热储单元在研究区内开发利用价值较低。

第三热储单元：热储含水层为跨石炭系二叠系马平组（C2P1mp）、石炭系黄龙组（C2hn）、摆佐组（C1-2b），厚度85m；热储盖层为二叠系梁山组（P2l），厚度10m。由于热储盖层厚仅10m左右，隔热保温效果一般，且隔水性较差，通常情况下，该热储单元热储含水层与第四热储单元热储含水层已贯通，热储含水层水温通常较低。该热储单元在研究区内开发利用价值较低。

第二热储单元：在研究区内缺失。

第一热储单元：热储含水层为跨震旦系寒武系灯影组（Pt33b∈1dy）、震旦系陡山沱组（Pt33d），厚度800m，热储盖层为寒武系金顶山组（∈2j）、明心寺组（∈2m）、寒武系牛蹄塘组（∈1-2n），厚度445m。在早寒武系，震旦系灯影组（Pt33b∈1dy）沉积以后，受桐弯运动的影响，研究区灯影组（Pt33b∈1dy）地层经历暴露剥蚀，遭受古岩溶作用，岩层溶蚀裂隙、管道、构造节理、裂隙发育[7]，具备良好的储水空间，该热储层含水性良好；且热储盖层厚度大，隔热、保温、隔水效果良好。该热储单元在研究区内可作为地热勘查目的层进行勘查开发。

4.地热增温率特征

ZK01地热井井温物探测井共2080m，井底温度74.5℃（图2、表2），平均地层增温率2.59℃/100m。结果显示，从地表向地下深部，地热增温率并不是一个均匀的数值，主要与所处的地层岩性组合密切相关：

（1）由碎屑岩层（热储盖层）进入碳酸盐岩岩层（热储含水层）时，地热增温率明显较大。如：由栖霞组（P2q）穿过梁山组（P2l）进入马平组（C2P1mp），增温率达4.25℃/100m（720m～800m）；由牛蹄塘组（∈1- 2n）碎屑岩进入灯影组（Pt33b∈1dy）碳酸盐岩时，井温急剧升高，增温率达9.0℃/100m（1300m～1360m）；在灯影组（Pt33b∈1dy）底部与下伏的陡山沱组（Pt33d）组成的碎屑岩与碳酸盐岩的岩性组合内，地热增温率也比较大，为3.42℃/100m（1760m～2000m）。

这反映了碎屑岩岩层良好的隔热保温作用，有效减少了热储含水层热量向上运移。

（2）在碳酸盐岩岩层（热储含水层）内，地热增温率明显较小。如：茅口组及栖霞组（P2q+m）内地热增温率仅为1.29℃/100m（340m～720m）；黄龙组（C2hn）及摆佐组（C1-2b）内地热增温率仅为2.00℃/100m（800m～860m）；灯影组（Pt33b∈1dy）内地热增温率为2.48℃/100m（1360m～1760m），均低于该井平均地热增温率2.59℃/100m。说明碳酸盐岩岩层具有较高的热导率和导热性，水在碳酸盐岩内的流动性及连通性较好。

5.热源

地热水热源类型分为有附加热源类型和无附加热源类型两种[8]，根据研究区地层岩性分布及构造特征等，区内不存在浅部的岩浆侵入等附加热源，区内地热水热源主要来自深部软流圈热量向上的正常地热增温。

6.水源

ZK01井以跨震旦系及寒武系灯影组（Pt33b∈1dy）及震旦系陡山沱组（Pt33d）为目的热储含水层，研究区地热水水源有两个方面：

（1）跨震旦系及寒武系灯影组（Pt33b∈1dy）及震旦系陡山沱组（Pt33d）主要由碳酸盐岩组成，地层中的岩溶水是地热水水源之一。

（2）研究区北面为德江—纳雍走滑断裂束及南面为阳长—王家寨走滑断裂对区内地热水源的集中汇流起着控制作用，断裂带破碎的岩石形成的节理、裂隙，为大气降水及上覆含水岩层中的地下水沿断裂带向地下深部下渗提供通道。

7.结论

（1）研究区共分布有三个热储单元，第四热储单元、第三热储单元开发利用价值较低；第一热储单元热储盖层厚度大，隔热、保温、隔水效果良好，热储含水层具备良好的储水空间，热储层含水性良好，可作为地热勘查目的层进行勘查开发。

（2）地熱勘查井（ZK01）平均地层增温率2.59℃/100m。地热增温率与所处的地层岩性组合密切相关。由碎屑岩层（热储盖层）进入碳酸盐岩岩层（热储含水层）时，地热增温率明显较大；在碳酸盐岩岩层（热储含水层）内，地热增温率明显较小。

（3）研究区地热水热源主要来自深部软流圈热量向上的正常地热增温。

（4）研究区地热水水源来自碳酸盐岩中的岩溶水及沿断裂带向地下深部下渗大气降水及上覆含水岩层中的地下水。

参考文献：

[1]张晗彬，邓旭升，王波，唐佐其，陈武.贵州石阡—花桥断裂构造特征及其对地热资源的控制作用[J].贵州地质， 2018， 35（02）： 131-137.

[2]蔺文静，刘志明，王婉丽，王贵玲.中国地热资源及其潜力评估[J].中国地质， 2013， 40（01）：312-321.

[3]王贵玲，张薇，梁继运，蔺文静，刘志明，王婉丽.中国地热资源潜力评价[J].地球学报， 2017， 38（04）：449-450+134+451-459.

[4]毛健全.大力开发清洁、可持续利用的贵州地热资源[A].贵州省科学技术协会.“建设资源节约型、环境友好型社会——节能、环保、可持续发展”研讨会论文集[C].贵州省科学技术协会， 2006：6.

[5]贵州省地矿局地球物理地球化学勘查院.纳雍鹏淇房地产地下热水勘查成井报告[R]. 2019.

[6]贵州省地质调查院.中国区域地质志·贵州志.北京：地质出版社. 2017.

[7]曹建文，梁彬，张庆玉，淡永.黔中隆起及周缘地区灯影组古岩溶储层发育特征和控制因素[J].地质通报， 2012， 31（11）：1902-1909.

[8]赵璐，邬立，罗湘赣.贵阳市乌当区地热田成因及水质特征分析[J].中国地质， 2011， 38（03）：724-730.