黔東南洛香地區(qū)地熱資源勘查

　　摘 要：洛香湖地熱井位于華南褶皺帶西南端，地處洛香河一級階地，周邊構(gòu)造復(fù)雜，且老地層大面積出露，開發(fā)地熱資源存在水量不足的風險。通過野外地質(zhì)勘查和CSAMT勘查相結(jié)合的方法，查明地熱地質(zhì)條件、導熱導水斷裂、判斷斷裂形態(tài)、選擇井位。地熱井水量最終為411m3/d，出水井口溫度41℃，水質(zhì)呈重碳酸鈉型，含氟、鍶、偏硅酸型淡溫泉水。物探解譯推斷Fw3為F2次級斷裂，且被F1錯斷，規(guī)模較小，但可為導熱導水網(wǎng)絡(luò)的一部分;根據(jù)測井數(shù)據(jù)和巖屑對比，巖層地溫率低，其中灰?guī)r地段0.85℃/100m～1.26℃/100m，頁巖地段1.36℃/100m～2.25℃/100m，砂巖地段1.11℃/100m～1.58℃/100m，井底溫度大于69℃，井口溫度41℃，熱損失較為嚴重。

　　關(guān)鍵詞：地熱井;地質(zhì)勘查;CSAMT;地熱資源;地溫率

　　地熱是地球內(nèi)部的能量資源，其來源一般認為是地球內(nèi)部放射性元素衰變釋放的熱量，具有清潔、儲量豐富、可再生等特點(朱斗圣等，2018)。我國目前利用的地熱能分為淺層地熱能、水熱型地熱能和干熱巖，其中以淺層地熱能(空調(diào)系統(tǒng)中熱交換體)和水熱型地熱能(深層地熱溫泉)開發(fā)利用最為廣泛。貴州省近年來提出了建設(shè)“公園省”和“溫泉省”的戰(zhàn)略目標，省內(nèi)地熱溫泉的開發(fā)利用已經(jīng)成為研究重點(朱斗圣等，2018;楊榮康等，2018)。黔東南地區(qū)變質(zhì)巖分布廣泛，熱儲類型為帶狀熱儲，具有勘探開發(fā)難度大的特點(孟凡濤，2015)。

　　洛香湖地熱井位于黔東南苗族侗族自治州從江縣洛香鎮(zhèn)洛香河一級階地上，在以往地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上，對洛香鎮(zhèn)周邊33km2范圍內(nèi)開展1∶2.5萬地熱地質(zhì)調(diào)查和局部重點范圍內(nèi)的物探勘查。查明了區(qū)內(nèi)地層時代、巖性特征、厚度、地質(zhì)構(gòu)造、可能控制或影響地熱資源形成的主要斷裂的形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀、力學性質(zhì)及其組合關(guān)系。分析地熱地質(zhì)條件，預(yù)測鉆遇地層、熱儲以及蓋層情況，并最終成功開鑿地熱井。

　　1 區(qū)域地質(zhì)條件

　　工作區(qū)位于貴州省南東部，區(qū)域上屬華南(江南)褶皺帶西南端，華南褶皺帶是貴州省內(nèi)與揚子地臺并列的一個一級構(gòu)造單元，兩者的分界在銅仁—玉屏—凱里—三都一線，沿線斷續(xù)分布有一些規(guī)模較大的斷裂，東南面跨入湖南和廣西境內(nèi)(戴傳固等，2015;范祥發(fā)，1998)。在地質(zhì)歷史的進程中，經(jīng)歷了四堡、加里東、印支、燕山-喜馬拉雅等運動，形成多期次、不同級別構(gòu)造(尤其是斷裂構(gòu)造)的疊加(戴傳固等，2015)。斷裂在加里東期較為發(fā)育，其次為燕山期，分北東向、北西向、南北向和少量近東西向四組走向。

　　區(qū)域內(nèi)出露的地層從老到新有青白口系板溪群、震旦系、石炭系、二疊系和第四系等。第四系與下伏地層呈角度不整合接觸。

　　2 地熱地質(zhì)條件

　　(1)熱源及導熱、導水通道

　　從貴州省地下熱水資源地熱形成的構(gòu)造條件看，地熱異常點主要分布于區(qū)域性大斷裂束、褶皺束帶及短軸狀背斜傾伏端，北東向多期復(fù)合斷裂與燕山期形成的不同方向的構(gòu)造帶(區(qū))復(fù)合部位常見熱礦泉出露。在這些部位，往往經(jīng)過多次構(gòu)造運動，應(yīng)力經(jīng)過多次重新分布，改變了含水介質(zhì)條件及熱傳導條件，從而在一定條件下形成地下熱水資源，多具有補給范圍廣、運移途徑長、歷經(jīng)時間久的特點(張成忠，2016;高福興，2018)。工作區(qū)主要有肇興—洛香—郎寨近東西-北西西向斷層(F1)、龍圖—干團—郎寨一線北東向斷層(F2)、得卡—盤羊—雞色北西西向斷層(F3)以及工作區(qū)東邊寨柳向斜(圖1)。且F1與F2相互切割，F(xiàn)2與F3相互切割，大小型斷裂相互貫通，同時亦位于區(qū)域?qū)針?gòu)造網(wǎng)絡(luò)中，并導通上下含水層，有利于導水以及熱對流，因此工作區(qū)具備導熱導水通道，地熱資源熱儲為帶狀形式。

　　(2)熱儲和蓋層

　　熱儲層為板溪群拱洞組，地層厚度大，巖性為板巖、千枚巖為主，局部夾變質(zhì)砂巖。拱洞組地層巖性致密且為脆性，易形成構(gòu)造裂隙，基巖裂隙水發(fā)育，是較好的熱儲層。

　　蓋層為第四系、震旦系富祿組、長安組。富祿組、長安組地層以砂巖為主，局部夾黏土巖、頁巖地層，巖性致密，厚度巨大，尤其是黏土巖、頁巖地層隔水性較好，是區(qū)域內(nèi)很好的蓋層。

　　3 地熱井勘查方法

　　由于工作區(qū)內(nèi)熱儲為板溪群拱洞組致密巖性，且為中低溫帶狀熱儲(II-2)，因此，地熱井的井位選擇至關(guān)重要。洛香湖地熱井的井位主要取決于斷裂的位置，而斷裂位置的定位依賴于野外地質(zhì)構(gòu)造勘查和物探(CSAMT)勘查。

　　3.1 野外地質(zhì)構(gòu)造勘查

　　從貴州省地下熱水資源形成的構(gòu)造條件看，地熱異常點主要分布于區(qū)域性大斷裂束、褶皺束帶及短軸狀背斜傾伏端，北東向多期復(fù)合斷裂與燕山期形成的不同方向的構(gòu)造帶(區(qū))復(fù)合部位常見熱礦泉出露。在這些部位，往往經(jīng)過多次構(gòu)造運動，應(yīng)力經(jīng)過多次重新分布，改變了含水介質(zhì)條件及熱傳導條件，從而在一定條件下形成地下熱水資源，多具有補給范圍廣、運移途徑長、歷經(jīng)時間久的特點(張成忠，2016;高福興，2018)。工作區(qū)受F1、F2和F3斷裂的影響，次級構(gòu)造較為發(fā)育，大小型斷裂相互貫通，同時亦位于區(qū)域?qū)針?gòu)造網(wǎng)絡(luò)中，并導通上下含水層，有利于導水以及熱對流，因此工作區(qū)具備導熱導水通道。

　　通過對重點工作區(qū)內(nèi)25個構(gòu)造點詳細地質(zhì)調(diào)查分析，推斷出Fd1、Fd2、Fd3和Fd4斷層(圖2)，其中除Fd1為北西走向外，其余為北東東-北東向，結(jié)合地質(zhì)資料、地形地貌，綜合分析認為：Fd2、Fd3和Fd4斷層上盤為地熱資源開發(fā)有利區(qū)域。

　　3.2 可控源音頻大地電磁(CSAMT)法勘查

　　(1)設(shè)備使用和測線布置

　　測地工作使用南方測繪生產(chǎn)的靈銳S86型GPS進行測網(wǎng)布設(shè)。電法工作使用美國Zonge公司生產(chǎn)的GDP-32Ⅱ多功能電法儀。共布設(shè)6條可控源音頻大地電磁(CSAMT)法測線，測線編號為1、2、4、6、8、10，共計完成11.3km，其中2、4、6、8和10線剖面方向128°，1線剖面方向360°。測線布置如圖2所示(王軍成，2018;黃立勇等，2015)。

　　(2)數(shù)據(jù)解譯

　　斷層往往造成地層間相互錯動，在電阻率斷面圖上斷層兩側(cè)會出現(xiàn)電阻率橫向間斷現(xiàn)象。有時斷層活動使斷層層面及附近出現(xiàn)斷裂破碎帶，斷裂破碎帶往往呈現(xiàn)相對低阻，一定產(chǎn)狀的低阻異常帶也是判斷斷層存在的重要標志(黃力軍，2007)。本文只對6和10線作范例解譯，其余不一一列舉。

　　圖3為6線剖面可控源音頻大地電磁測深勘查綜合斷面圖，忽略斷裂構(gòu)造產(chǎn)生的低阻，剖面通過地段反演電阻率曲線為A型。剖面地表處為相對低阻，過了淺部低阻層隨著深度增加電阻率逐漸升高。x=200m和x=750m附近出現(xiàn)明顯縱向低阻帶，x=500m附近出現(xiàn)電阻率橫向梯度帶，推斷這3處電阻率異常為編號Fw3、Fw2和Fw1斷裂構(gòu)造產(chǎn)生。

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