四川省南江县地热地质特征研究

刘邦显，曾 敏，廖 雨

(重庆市地勘局南江水文地质工程地质队，重庆 401121)

四川省南江县地热地质特征研究

刘邦显，曾 敏，廖 雨

(重庆市地勘局南江水文地质工程地质队，重庆 401121)

从地热水的形成、热储构造、地热水的补径排特征及川北地区地热地质条件对比分析等方面分析了四川省南江县的地热地质特征，结果表明:南江县地热水的形成方式为以大气降水为补给源，以地热梯度及化学热、机械热、放射热等方式增温，以岩溶管道及裂隙作为水及热的传递通道，顺层作纵向径流，在地表减压最大地段出露或人工钻井揭露排出地表形成地热水;南江县地热地质条件较为优越，通过钻井揭露，在合适的深度如2 150 m可获取较理想的地热水，具有较好的地热水开发利用前景。

地热地质;热储构造;地热水;补径排;四川

四川省南江县位于四川省东北边缘、米仓山南麓，县境内生态环境优美、风景秀丽，森林覆盖率高，有“光雾山国家重点风景名胜区”、“米仓山国家森林公园”及神门洞、皇柏林、小巫峡、断渠公园等景点，旅游资源十分丰富。县境内米仓山山脉为东西走向的高隆起地质构造带，其延伸长、地层出露较齐全、热储构造完整，具备勘探开发医疗热矿水资源的条件，南江县内目前未勘探开发医疗热矿水资源资源，周边地区开发医疗热矿水资源也很少，若在地热条件较好的地段成功勘探出医疗热矿水资源，将开启南江县医疗热矿水旅游大门，具有很好的开发潜力和巨大的市场空间。

1 地质概况

1.1 地质构造

四川南江县位于米仓山推覆构造带的次一级构造单元米仓山南缘滑脱带及四川盆地接壤地带。米仓山推覆构造带为印支期以来的一大型复式背斜，其东侧为大巴山推覆构造带，西侧为龙门山构造带及松潘—甘孜造山带，北侧为秦岭造山带，南侧为四川盆地。总体呈东西偏北北东向，局部呈向北凸起的弧形，东西走向长约180 km，南北展布宽约70 km。

1.2 地层岩性

区域地层出露较齐全，除泥盆系、石炭系、志留系上统缺失外，元古界至第四系均有出露。在南江县北部有晋宁期岩浆岩侵入，超基性、基性至中性、酸性及碱性基岩均有出露，主要为花岗岩、闪长岩、石英闪长岩、辉长岩等。元古界变质岩系以接触变质、区域变质为主，其岩性为岩石板岩、片岩、混合岩、角岩、大理岩及其他轻微变质的粉砂岩、结晶灰岩、白云岩等。古生界为一套滨海——浅海相碳酸盐岩及碎屑岩。

1.3 地貌特征

南江县境内地势北高南低，北部属于大巴山—米仓山山区中深切割的中山地形，山脊线呈北东东向大致平行排列，由北而南依次减低，海拔在1 300～2 000 m，相对高差700～1 200 m，最高点为光雾山，海拔2 507.6 m，沟谷切割，谷坡陡峻，以凸坡为主。南部为浅至中切割的中低山地形，沟谷纵横，山体零碎，形态不一，溪沟纵横，山水相依，最低点海拔370 m(凤仪乡桑树坝村)。

1.4 水文地质特征

根据南江县地层岩性分布特点，浅层地下水类型有碳酸盐岩溶水、碎屑岩类孔隙裂隙水、基岩裂隙水、松散堆积层空隙水四类。碳酸盐岩溶水主要赋存于志留系下统小河坝组、二叠系中统栖霞组、茅口组、上统吴家坪组、大隆组、三叠系下统飞仙关组、铜街子组、嘉陵江组，中统雷口坡组碳酸盐岩地层中，水化学类型为HCO3－Ca型;碎屑岩类孔隙裂隙水主要分布于三叠系上统须家河组(T3xj)及侏罗系下统白田坝(J1b)、中统千佛岩组(J2q)、沙溪庙组(J2s)的砂岩、粉砂岩、泥岩孔隙裂隙中，水化学类型多为 HCO3－Ca·Mg型或HCO3－Ca·Na;基岩裂隙水主要赋存于侏罗系中统沙溪庙组(J2s)、上统遂宁组(J3s)砂泥岩互层的砂岩裂隙中，泉流量0.01 ～0.5 L/s，水化学类型多为 HCO3－ Ca·Na，矿化度 0.1～0.3 g/L;松散堆积层孔隙水零星分布于横向切割河谷底部、河漫滩的上更新统(Q3)冲积层组成，水化学类型多为HCO3－ Ca·Mg，矿化度 0.2 ～0.3 g/L。

2 地热地质条件分析

2.1 地热水的形成

地热水的形成是在特定的地热地质环境中形成的。南江县的地热水主要以渗入溶滤水为主，由米仓山推覆构造大型复式背斜南翼出露的三叠系中下统碳酸盐岩形成的岩溶洼地、岩溶漏斗、落水洞、沟谷及低缓岩溶斜坡等岩溶地貌，汇聚大气降水补给，向地层深处(由浅向深)渗透(横向径流为主)，随地热增温及化学热、机械热、放射热等增加水温。深部地热水顺层(作纵向)径流，然后在地表减压最大地段出露或人工钻井揭露排出地表形成地热水。

1)热源

据四川盆地基底构造图，工作区基底为弱～无磁性的元古界变质岩系，基底古老，沉积盖层厚，晚近期无岩桨活动。因此本区地热主要由地热增温所致，即热储的温度受埋深控制。

2)热传递通道

南江县所在的米仓山大型复式背斜南翼即米仓山南缘滑脱带，有大面积的碳酸盐岩出露，岩溶及裂隙均较发育，地下深处的热源增温层与浅部地层中的岩溶管道紧密相连，相互沟通，形成热传递通道。

2.2 热储构造

1)热储层

由三叠系中统雷口坡组、下统嘉陵江组及铜街子组的碳酸盐岩地层构成，厚约1000m。主要热储层为嘉陵江组上段，次要热储层为雷口坡组、嘉陵江组下段及铜街子组地层。

2)热储盖层

由三叠系上统须家河组碎屑岩层(第一盖层，厚约204 m)及侏罗系红色碎屑岩地层(第二盖层，厚数百米至千余米)共同组成。该区热储盖层厚度较大，孔隙度、热导率低、渗透率小，不具备越流条件，可有效控制地热水向地表溢流运移，形成良好的热储盖层。

3)热储下部隔水层

主要由三叠系下统飞仙关组碎屑岩夹碳酸盐岩组成，顶部为一层厚约15～20 m的紫红色、紫灰色泥岩、页岩，总厚度近700 m。这类隔水岩层，隔断了热储层中地热水向下渗漏，有利于地热水的汇集。

上述三部分地层共同构成了米仓山复式背斜的热储构造，地热水主要埋藏在背斜翼部，埋深数百米至千余米。

2.3 地热水的补径排特征

工作区地热水主要由大气降水补给，经深部循环地热增温而成。米仓山复式背斜核部碳酸盐岩形成的岩溶地貌如洼地、落水洞等接受大气降水补给形成浅层地下水，部分浅层地下水在区域构造及动水压力作用下，通过岩溶管道及裂隙向下渗透形成深层地下水，水温受地温梯度的影响逐渐增高。地热水在径流途中与围岩发生溶滤作用，成为具有特殊化学成份及多种微量元素的地热水。地热水主要沿背斜翼部热储层中的纵横裂隙向下渗透运移，沿深部岩溶通道及构造走向作纵向径流，在地表减压地段涌出地表形成温泉或经人工揭露形成钻井温泉。

图1 川北地区温泉分布示意图

2.4 川北地区地热地质条件对比分析

四川北部区域已成功勘探多口地热水钻井，如位于米仓山构造与龙门山构造结合部东南翼的广元地区，主要有川北温泉、剑阁温泉、剑阁清江湖温泉、昭化温泉、盘龙温泉、工农温泉等;位于龙门山构造带的绵阳市安县有罗浮山温泉;上述钻井温泉的热储层均为三叠系下统嘉陵江组，钻井深度1 800～2 700 m，出水量多在2 000 m3/d以上，水温40℃ ～50℃，水质中偏硅酸、偏硼酸、氟、锶等达理疗热矿水浓度或命名标准(见表1、图1)。位于米仓山构造南缘滑脱带的旺苍县高阳镇温泉村有鹿亭温泉，为上世纪七十年代勘探石油成井，温泉自流量171.84 m3/d，水温42℃，水化学类型为SO4－Ca·Mg型，为含锶、偏硅酸的氟、氡理疗热矿水，该钻井温泉的热储层为寒武系。

经调查访问，南江县目前未发现天然温泉，也无地热水钻井。但工作区所在米仓山构造、勘探三叠系下统嘉陵江组(T1j)碳酸盐岩热储层，其地质构造、地层岩性、热储构造及热储层、含水性特征、补径排条件等地热地质条件与川北地区非常相似。上述成功开采的川北钻井温泉表明南江县也具备地热地质条件，为南江县勘探地热水资源提供了理论支持和技术保障。

2.5 地热水水质特征

地热水的水化学组分受围岩矿物及化学成份控制。据岩矿测试，组成嘉陵江组地层岩石的主要矿物成分有方解石、白云石，其次是硬石膏、黄铁矿、岩盐、石英、天青石等次要矿物。据岩石光谱全项扫描分析，嘉陵江组地层岩石中含微量元素有 Fe、Cu、Mn、Li、Ba、B、Sr、Mo、V、Zn、Hg、P、Co、Ni、Ti、Th、Ra、U 等，其中以 B、Sr、Fe、Mn、Ti、Co 等含量相对较高，这些组分的存在为地热水的化学成份提供了物质基础。通常白云石、方解石、硬石膏、岩盐可通过溶解作用进行分解，其离子组分进入地热水中，构成了地热水中的基本组分(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3－、SO42－、Cl－等)。Sr、B、Li等可通过矿物的溶解或通过溶滤水而获得。

表1 川北地区已勘探地热井(温泉)一览表

3 结语

(1)南江县地热水处于米仓山大型复式背斜南翼嘉陵江热储构造，以大气降水为补给源，随地热梯度及化学热、机械热、放射热等增温，以岩溶管道及裂隙作为水及热的传递通道，顺层作纵向径流，在地表减压最大地段出露或人工钻井揭露排出地表形成地热水。

(2)南江县热储层主要为三叠系中统雷口坡组、下统嘉陵江组、铜街子组碳酸盐岩地层，厚约1 000 m。热储盖层为三叠系上统须家河组碎屑岩及侏罗系红色碎屑岩地层，热储下部隔水岩层为三叠系统下飞仙关组碎屑岩夹碳酸盐岩地层。

(3)南江县地热地质条件较为优越，通过钻井揭露，在合适的深度如2 150 m可获取较理想的地热水，具有较好的开发利用前景。但由于工作区地层平缓、热显示不明显等不利因素，且深部地热地质条件复杂多变，地质风险依然存在。

［1］中国人民解放军建字七三0部队.1:20万区域水文地质普查报告(南江幅)［R］.1976.

［2］重庆南江水文地质工程地质队.四川省巴中市南江县马跃溪医疗热矿水资源勘查可行性论证报告［R］.2014.

［3］贺华，郭东兴.商城县汤泉池温泉地质条件分析［J］.地下水.2014，36(4):220 －221.

［4］徐林.辽宁省大石桥市水源地地热地质特征研究［J］.地下水.2013，35(3):154 －155.

［5］胡静，涂良权，刘会平.河南省九龙山汤池温泉地热地质特征及成因机制［J］.地质科技情报.2012，31(4):86－89.

Study on geothermal geology of Nanjiang County in Sichuan

LIU Bang － xian，ZENG Min，LIAO Yu
(Nanjiang Hydrogeological＆ Engineering Geology Brigade， Chongqing Geology and Mineral Exploration Bureau.Chongqing 401121)

This paper analyzes the features of geothermal geology in Nanjiang County from the aspects of origin，thermal reservoir structure，geothermal water recharge runoff discharge characteristics and comparative analysis of geothermal geology of North Sichuan area.The results show that:the way of geothermal water to precipitate water as recharge source，the increase in water temperature as geothermal gradient，chemical thermal，mechanical，thermal radiation heat.In Karst conduit and fracture as the channel water and heat transfer，bedding longitudinal runoff，in the largest section exposed surface decompression or artificial drilling revealed formation of geothermal water discharge surface.Geothermal geological condition is superior，through drilling revealed，in the proper depth such as 2150m can obtain ideal hot water，has a good prospect of development and utilization of geothermal water.

Geothermal geology;thermal reservoir structure;Geothermal water and recharge runoff discharge

2015－03－26

刘邦显(1981－)，男，贵州桐梓人，工程师，主要从事岩溶水文地质与地热资源勘查研究工作。

P641.5

A

1004－1184(2015)04－0016－03