貴州省石阡縣地熱資源分布現狀及成因分析

陳 進，陳登齊

(1.中國地質大學(武漢)，湖北武漢430074;2.貴州地質工程勘察院，貴州貴陽550008)

石阡縣位于貴州省東北部，銅仁地區中部，地處湘西丘陵向云貴高原過渡的梯級大斜坡地帶。境內有豐富的水資源和地熱資源，大小河流117條，水能理論蘊藏量10.9 Kw，可開發量4萬Kw［1］。地熱資源分布較廣，出露密度居全省之冠，溫泉出露點達18 處，地熱水總流量 58.45 ～62.4 L/s，平均水溫34.7℃。石阡因溫泉出露點多，分布廣而有“泉都”之稱。

1 基本地質概況

1.1 地形地貌

石阡縣位處貴州高原第二梯級面，地處武陵山脈西南緣，地勢總體東南高，西北低，東南部一般海拔800～1 000 m，縣境內最高處為佛頂山，主峰海拔1 869.3m，西北部一般海拔600～900m，西北角高灘烏江河谷底海拔388.3 m，是縣境內最低點。境內地貌類型主要有:溶丘洼地、溶蝕谷地(槽谷)、峰叢溝谷、峰叢峽谷、侵蝕低中山溝谷、侵蝕—堆積地貌［2］。

1.2 地層與構造

1.2.1 地層

石阡縣境內出露地層由老到新從元古宇至第四系，除缺失泥盆系、石炭系、侏羅系、白堊系、第三系外，均有出露。出露的碳酸鹽巖層位主要有:震旦系燈影組(Zbdn)、寒武系清虛洞組(∈1q)、婁山關群(∈2－3ls)、奧陶系桐梓組(O1t)、紅花園組(O1h)、二疊系棲霞組(P2q)、茅口組(P2m)、三疊系夜郎組(T1y)、茅草鋪組(T1m)，巖性為灰巖、白云巖。其中清虛洞組(∈1q)至紅花園組(O1h)灰巖、白云巖為地熱含水層。湄潭組(O1m)與大灣組(O1d)為相變關系，石阡—思南一線以西稱湄潭組，以東稱為大灣組，都是以頁巖、砂巖為主的碎屑巖。湄潭組或大灣組至志留系韓家店群(S2－3hn)是一套頁巖、砂巖為主的碎屑巖，是石阡縣境內熱礦水的覆蓋層。

1.2.2 構造

石阡縣構造單元屬揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱鳳岡北北東向構造變形區與貴陽復雜構造變形區。兩區之間以紅石—石家場(石固)—石阡斷裂為界。紅石斷裂之北西為鳳岡北北東向構造變形區，分布一系北北東向褶皺及斷層，褶皺由西往東有永和—龍溪背斜、本莊—河壩向斜、獅柳背斜、龍塘向斜、石阡背斜、坪地向斜、熊家槽背斜［3］，向斜褶皺形態寬緩，軸部出露三疊系地層;背斜緊密狹窄，軸部出露寒武系地層，沿背斜軸部發育走向壓性或縱張斷層;紅石斷裂之南東為貴陽復雜構造變形區東段，展布褶皺主要有佛頂山背斜、老嶺背斜為穹狀背斜、核部出露元古宇板溪群地層(圖1)。

圖1 石阡縣構造形跡圖

石阡縣境內北北東向褶皺及斷層，被晚期發育的北東向斷層錯動，呈“S”型彎曲，具反時針扭動特點。熊家槽—伍德背斜原為一完整褶皺，后期被北東向紅石斷層錯動所致。

2 地熱資源熱儲類型及分布現狀

2.1 熱儲類型

根據區內熱礦水賦存特點，熱儲類型劃分帶狀熱儲和似層狀熱儲兩種類型:

(1)帶狀熱儲

熱礦泉出露于斷裂內，呈帶狀或脈狀展布，受主干斷裂影響，巖石破碎，張裂隙、扭裂隙及分枝狀斷層發育，形成含水性及富水性較強的區域，河流切割作用后，常見有熱礦泉出露。如:凱峽河施場溫泉群。

(2)似層狀熱儲

受狹窄背斜構造的控制，軸部熱儲巖系裸露，翼部被隔水巖系圈閉，形成向背斜軸部熱對流通道，石阡斷裂發生在背斜軸部，使熱流向背斜軸部傳導和儲集提供了有利的空間條件。如:石阡背斜南端中壩地熱井。

區內熱儲類型以沿斷裂分布的“帶狀熱儲”為主，受背斜控制的“似層狀熱儲”為輔，彼此存在成生關系，地質構造條件比較復雜類型。

2.2 地熱資源分布現狀

石阡縣地熱資源的分布主要受通過縣境中部的北東向紅石斷裂帶控制，該斷裂帶在區域上屬于“松桃～碧痕營斷裂”，為區域性導熱斷裂，使得縣境內溫泉主要分布在斷裂帶的北盤，并在縣城、凱峽河兩地形成兩個集中的地熱異常區，成為最為開發利用前景的兩個區域，而其余地帶僅零星出露。

石阡縣境內共有溫泉18處，13處溫泉出露地層為桐梓組紅花園組(O1t－h)，占75%;4處為大灣組(O1d)，1處為夜郎組(T1y)(表1)。

表1 石阡縣溫泉統計表

3 地熱資源成因分析

石阡縣溫泉形成的類型是受深斷裂控制的深循環型溫泉，地下熱水主要賦存于第二儲集單元中，地層巖性為寒武系清虛洞組(∈1q)清虛洞組(∈1q)、高臺組(∈2g)、婁山關群(∈2－3ls)、桐梓組(O1t)、紅花園組(O1h)，巖性主要是灰巖、生物碎屑灰巖、白云質灰巖、白云巖，熱儲蓋層地層巖性為湄潭組(O1m)或大灣組(O1d)、十字鋪組(O2s)、寶塔組(O2b)、澗草溝組(O3j)、五峰組(O3w)、龍馬溪組(S1l)、石牛欄組(S2s)、韓家店群(S2－3hn)，以頁巖、砂巖為主的碎屑巖夾少量灰巖、泥灰巖;地下熱水的補給主要為大氣降雨入滲補給，賦存于第二儲集單元中［4］，沿斷裂導熱通道，以溫泉的形式自流排泄和地熱井開發利用兩種方式排泄。

3.1 儲熱蓄水層

石阡縣境內碳酸鹽巖沉積期沉積的地層有四個:①寒武系清虛洞組(∈1q)至奧陶系紅花園組(O1h)灰巖、白云巖;②二疊系中統棲霞組(P2q)至茅口組(P2m)灰巖;③三疊系下統夜郎組(T1y)至中統獅子山組(T2sh)灰巖。從出露的溫泉和已施工的熱水井鉆孔資料來看，區內第一儲熱蓄水層，包括清虛洞組(∈1q)、高臺組(∈2g)、婁山關群(∈2－3ls)、桐梓組(O1t)、紅花園組(O1h)，巖性主要是灰巖、生物碎屑灰巖、白云質灰巖、白云巖，在地下水、地熱水的作用下，易溶蝕成孔洞，熱礦水儲存、運移于灰巖、白云巖溶孔、溶隙以及斷層裂隙中，該儲熱蓄水層累計厚度達1 200～1 500 m。

3.2 隔熱阻水層

區域內熱礦水蓋層包括湄潭組(O1m)或大灣組(O1d)、十字鋪組(O2s)、寶塔組(O2b)、澗草溝組(O3j)、五峰組(O3w)、龍馬溪組(S1l)、石牛欄組(S2s)、韓家店群(S2－3hn)，以頁巖、砂巖為主的碎屑巖夾少量灰巖、泥灰巖，累計厚度1 100～1 200 m，這套碎屑巖厚度大，透水性差，是熱礦水良好的蓋層。

上元古宙梵凈山群(Pt2fj)、板溪群(Pt3bx)、震旦系(Z)至寒武系下統牛蹄塘組(∈1n)、明心寺組(∈1m)、金頂山組(∈1j)，為變質巖、頁巖、砂巖，組成儲熱蓄水層下伏重要的隔水巖系。

3.3 熱儲構造

3.3.1 紅石壓扭性斷裂

走向北東，斜貫全區，是測區規模最大的壓扭性斷裂，為區域性導熱斷裂。在紅石至花橋傾向南東，傾角45～700，在花橋西南傾向北西，傾角800左右。北東端上盤上升，西南盤上盤下降?？傆^北西盤往南西扭動，南盤往北東扭動。斷距200～1 500 m。斷裂兩側巖層擠壓拖動撓曲、破碎帶、角礫巖、硅化發育。在中壩可見波狀起伏的壓扭性斷裂面，破碎帶寬2 m多，影響帶200～300 m，斷裂面兩側150、1 600、900、600四組裂隙發育。紅石壓扭性斷裂形成于雪峰期，此后長期活動，燕山期活動最強，干擾和切斷了一系列褶皺和斷裂，沿斷裂帶溫泉出露，說明該斷裂近期仍有活動。

3.3.2 石阡壓扭性斷裂

走向北北東，縱貫全區，與石阡背斜形影相伴，呈“S”型彎曲［5］。在石阡以北，多傾向北西西，傾角45～750。石阡以南，傾向南東東，傾角700左右。斷裂破碎帶寬20～150m，常見角礫巖、撓曲和派生小斷裂。沿斷裂帶及影響帶出露多處溫泉，說明該斷裂近期仍有活動。

圖2 貴州省石阡縣溫泉分布地質圖

3.3.3 本莊斷裂

為北東向左旋(反時針扭動)壓扭性走滑斷裂束(帶)，屬塘頭走滑大斷裂西南段一部分，斷裂束(帶)寬1～4 km，主斷層斷面多傾向南東，有的地段傾向北西，斷層角礫或破碎帶寬10～20 m不等。北北東向的許家壩—本莊向斜被該斷裂錯動，顯“S”型彎曲。本莊斷裂在石阡縣境內長約22 km，斜穿本莊向斜，經永和踩處將永和—龍溪背斜錯斷，形成踩處儲熱構造，在余慶河右岸河床邊桐梓組紅花園組(O1t－h)灰巖裂隙中出露一溫泉，水溫35.5℃，流量2.5 L/S。該溫泉處于峰叢峽谷中，易被河水淹沒。

3.3.4 石阡背斜

呈北北東向，狹窄條狀展布，核部常被與其走向一致的石阡壓扭性斷裂破壞，呈“S”型彎曲。背斜兩翼不對稱，西翼較緩，傾角25～450，核部地層高臺組、婁山關群白云巖，兩翼為奧陶系及志留系地層。核部及兩翼北北東、北西西兩組縱橫張裂隙發育。在石阡縣城北溪溝背斜軸部出露5處溫泉(見圖2)。

5 結語

(1)石阡縣境內地熱資源的分布主要受北東向紅石斷裂、走向北北東石阡壓扭性斷裂的控制，斷裂構造決定了地熱流體的導熱通道，地層巖性的空間分布決定了地熱流體的儲存、儲熱條件。

(2)區內熱儲類型以沿斷裂分布的“帶狀熱儲”為主，受背斜控制的“似層狀熱儲”為輔，彼此存在成生關系，地質構造條件比較復雜類型。

(3)區內熱儲層為第二熱儲層，包括清虛洞組(∈1q)、高臺組(∈2g)、婁山關群(∈2－3ls)、桐梓組(O1t)、紅花園組(O1h)，巖性主要是灰巖、生物碎屑灰巖、白云質灰巖、白云巖。蓋層包括湄潭組(O1m)或大灣組(O1d)、十字鋪組(O2s)、寶塔組(O2b)、澗草溝組(O3j)、五峰組(O3w)、龍馬溪組(S1l)、石牛欄組(S2s)、韓家店群(S2－3hn)，以頁巖、砂巖為主的碎屑巖夾少量灰巖、泥灰巖，碎屑巖，厚度大，透水性差，是熱礦水良好的蓋層。

［1］韓至鈞，金占省等.貴州省水文地質志［M］.北京:地震出版社，1996.

［2］華興，王萬金，陳進等.貴州重點地區巖溶流域地下水勘查與開發示范報告—烏江思南以上干流、松桃河、錦江河巖溶流域［R］.貴陽:貴州省地質調查院，2012.

［3］曹維瓊，羅再麟，羅興武等.石阡縣志［M］.貴陽:貴州人民出版社，1992.

［4］邵林，李軍.淺談貴州省地下熱水資源類型及特征［J］.地質災害與環境保護，2011，22(2):92 －98.

［5］吳桂武，徐芬，龔杰等.貴州銅仁地區西部熱礦水成因及開發條件分析——以石阡、思南兩縣為例［J］.地下水，2008，30(5):45－47.