地熱資源是未來(lái)的優(yōu)勢資源，也是一種可再生能源，具有儲量大、分布廣、清潔環(huán)保、用途廣泛、再生利用等特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)利用地熱資源已經(jīng)成為全球能源轉型和減緩全球氣候變暖的有力手段 然而，地熱能源的開(kāi)發(fā)利用不僅受到地熱資源的分布情況和地熱質(zhì)量的制約，還受到地熱儲層結構和導水構造的影響，因此對地熱儲層的詳細研究具有重要意義。貴州省黔西南地區是我國兩南部的重要地熱資源分布區之一，其獨特的地質(zhì)構造和地熱梯度特性為地熱能源的開(kāi)發(fā)提供了有利條件，對于理解地熱儲層的形成、演化及其與地熱資源開(kāi)發(fā)之間的火系具有重要的研究?jì)r(jià)值。

1研究區域地質(zhì)背景

1.1研究區地理

研究區處于云貴高原向廣西丘陵過(guò)度的斜坡地帶，屬烏蒙山脈東南側邊緣巖溶化山原區，總體地勢北高南低；區內地貌類(lèi)型屬烏蒙山脈東南側邊緣巖溶化山原區。

1.2研究區氣象水文

研究區屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，多年平均氣溫19℃，極端最低氣溫為零下4．8℃，極端最高氣溫41．8℃，無(wú)霜期339天，冬無(wú)嚴寒，夏無(wú)酷暑，雨熱同季。境內水系屬珠江水系一南北盤(pán)江區一北盤(pán)江流域，區內最大的河流為望謨河，屬北盤(pán)江干流的一級支流。

1.3研究區地層

研究區地處揚子陸塊與右江造山帶的結合地帶，沉積體系有淺水臺地碳酸鹽巖及深水盆地碳酸鹽巖一碎屑巖，其中二疊系及三疊系尚有臺緣生物碳酸鹽巖灘礁及臺緣斜坡相沉積，地表出露地層由老至新依次為泥盆系下中統火烘組、泥盆系上統融縣組、榴江組、石炭系威寧組、二疊系中統猴子關(guān)組、上統合山組、三疊系下中統羅樓組、三疊系中統新苑組第一段(許滿(mǎn)組第一段至第三段)、新苑組第二段(許滿(mǎn)組第四段)、新苑組第三段、三疊系中統邊陽(yáng)組，以及第四系零星分布。

1.4研究區構造

研究區構造上位于處于江南復合造山帶右江裂谷一前陸盆地區望謨北西向褶皺帶與冊亨東西向緊閉褶皺變形區結合地帶，應力較為集中，構造復雜程度屬復雜區，構造形跡以北西向、近南北向及北東向為主，其中沖斷層以北西向為主，次為近南北向，北東向主要以切割北西向逆沖推覆構造帶的橫斷層形式出現，褶皺軸向主要為北西向和近南北向，倒轉褶皺大多與逆沖斷層伴生(圖1)。

1.5研究區地熱顯示

研究區內處于國家級重點(diǎn)成礦區帶一右江成礦帶北部，是典型的“構造熱液成礦”模式。另在研究區平洞斷層(F1)斷層帶附近出露一上升泉(s84)，水溫21．1℃，流量0．33 L·s～，水溫較研究區常溫地下水背景值高2℃左右。

2地熱儲層的巖性與地層特征

2.1

巖性特征

二疊系礁灰巖至猴子關(guān)組是研究區內主要熱儲含水層，厚度890．7 m，巖性為淺灰、灰白、灰色灰巖。

2.2熱儲構造

研究區內熱儲構造為上里地背斜，核部地表出露最老地層為二疊系中統猴子關(guān)組灰巖，且研究區位于背斜傾伏端，地表出露三疊系中統新苑組、許滿(mǎn)組黏土巖、砂巖、粉砂巖，為良好的蓋層，熱儲含水層二疊系礁灰巖至猴子關(guān)組灰巖在普查區南部深埋地下，厚度大，導熱性較好，保溫蓋層新苑組至許滿(mǎn)組碎屑巖透水性、導熱性差，從而構成了封閉完整的熱儲單元，該背斜具有較好的儲熱、蓄水條件。

2.3控熱、導水構造

研究區內發(fā)育的望謨城西斷層(F3)走向為NNE向，北東端交于尖廠(chǎng)至河貝斷層(F2)上，南西端 交于敢賴(lài)斷層(F4)斷層上，延伸長(cháng)度約5 km，傾向Nw，傾角67°。左右，斷層兩盤(pán)見(jiàn)牽引構造。據《貴州省望謨縣平洞鎮地熱普查報告》地熱鉆探揭露顯示：望謨城西斷層(F3)埋深在1 566．7～1 578．0 m，斷層破碎帶寬約11 m，含水特征明顯，證實(shí)望謨城西斷層(F3)是研究區主要的控熱、控水構造。

3地熱儲層的地熱特征

3.1地溫場(chǎng)特征

3.1.1地熱增溫率值

地溫梯度，也稱(chēng)地熱增溫率，是指地球不受大氣溫度影響的地層溫度隨深度增加的增長(cháng)率。通常用恒溫帶以下每增加百米所增加的地溫值來(lái)表示。依據研究區實(shí)施的ZKl號地熱勘探孔地球物理測井

資料計算出地熱增溫率：

3.1.2地溫場(chǎng)垂向變化特征

據研究區內ZKl號地熱勘探孔地球物理測井和隨鉆泥漿溫度成果資料，按鉆孔揭露垂向地質(zhì)結構中各地層分層深度與井溫、泥漿溫度數據編制了區內地溫場(chǎng)的垂向變化特征。

從圖2可以看出，研究區內垂向地溫場(chǎng)變化特征總體具有如下規律：

(1)井溫與井深呈正相關(guān)關(guān)系，隨著(zhù)井深的增加其井溫亦增加；從隨鉆泥漿溫度曲線(xiàn)分析，溫度一深度曲線(xiàn)從大的趨勢可以看出，隨鉆泥漿溫度隨深度的增加而增加，泥漿溫度一深度曲線(xiàn)在保溫蓋層和熱儲層中表現不一，在蓋層中泥漿溫度升高較為平穩，而在熱儲層中泥漿溫度出現較大波動(dòng)，尤其是在鉆孑L揭穿保溫蓋層，以及揭露F3斷層帶上盤(pán)時(shí)，泥漿溫度均出現跳躍，說(shuō)明在地熱井的垂向溫度變化與熱儲結構和導水構造有明顯相關(guān)性。

(2)測井溫度受干擾因素小，認為可代表該點(diǎn)地層溫度，從井底溫度一深度曲線(xiàn)上看出，地溫場(chǎng)在垂向上的變化規律基本上呈線(xiàn)性相關(guān)，越往深部線(xiàn)性相關(guān)性越好。

3.2地熱流體水化學(xué)特征

通過(guò)對研究區zKl號地熱勘探孔地熱流體與淺層地下水水樣取樣檢測，應用Piper圖解(圖3)分析 區內地熱流體與淺層地下水水化學(xué)類(lèi)型為HCO3-CA·Mg型，分析認為其主要是受熱儲含水層(pjh、P2h)的碳酸鹽礦物所控制。

3.3地熱流體循環(huán)機制

研究區處于國家級重點(diǎn)成礦區帶一一右江成礦帶北部，是典型的“構造熱液成礦”模式。其微細浸染型(卡林型)金礦點(diǎn)大多分布北西向、北東向斷層帶附近，為低溫熱液礦床。區內大氣降水沿北西側上里地背斜核部碳酸鹽巖分布區斷裂、構造裂隙，由北西向南東進(jìn)行深循環(huán)，地下水向深部下滲賦存于第五儲集單元熱儲層礁灰巖至猴子關(guān)組灰巖中，區內發(fā)育的區域性大斷裂一一望謨城西斷層將上地幔熱流溝通向上導熱，同時(shí)地下水不斷吸收沿深大斷裂從地殼深部向上傳輸的熱流，被加溫增熱的地熱流體剛上涌，因體積膨脹(密度變小)而產(chǎn)生浮力向上運動(dòng)，上部的低溫流體因密度大在重力作用下向下運動(dòng)，構成了區內地熱水深循環(huán)系統。據研究區內實(shí)施的地熱勘探孔證實(shí)，研究區內熱儲層為第五儲集單元二疊系礁灰巖至猴子關(guān)組灰巖。研究區內地下熱水的補給、徑流及排泄條件，總體上遵循“深循環(huán)”水文地質(zhì)條件，地熱勘探孔揭露地下熱水的熱儲含水層二疊系礁灰巖至猴子關(guān)組灰巖，在區域上(上里地背斜核部)均有大面積“暴露”，為地下熱水補給提供了良好條件(圖4)。

4結論

地熱流體是寶貴的液態(tài)礦產(chǎn)資源，在下一步開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中應有計劃有限制地開(kāi)采，避免開(kāi)采量 過(guò)大造成水位下降過(guò)快，以致縮短熱水井使用壽命，同時(shí)地熱資源應綜合進(jìn)行梯級開(kāi)發(fā)利用。區內地熱流體是地下水經(jīng)漫長(cháng)的溶濾且不斷循環(huán)，同時(shí)與圍巖相互作用形成，地熱流體類(lèi)型屬褶皺隆起斷裂對流型，這與前人提出的“褶皺隆起斷裂對流型”模型相符。

深部熱源沿望謨城西斷層向上傳導，同時(shí)地下水不斷吸收沿深大斷裂從地殼深部向上傳輸的熱流，被加溫增熱的地熱流體上涌，因體積 膨脹(密度變小)而產(chǎn)生浮力向上運動(dòng)，上部的低溫流體因密度大在重力作用下向下運動(dòng)，構成了區內 地熱水深循環(huán)系統，主要富集于望謨城西斷層破碎帶與熱儲層二疊系礁灰巖至猴子關(guān)組灰巖組合部位。地熱流體的增溫主要受控于地溫梯度，而平洞地熱儲層的平均地溫梯度值為2．34℃·100 m。這一發(fā)現有助于理解和預測地熱流體的運動(dòng)規律和地熱資源的分布特性，為地熱能源的合理開(kāi)發(fā)和高效利用提供了重要的理論依據。