地大熱能：當(dāng)前,峨眉山市旅游區(qū)溫泉資源開發(fā)已取得了明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,對(duì)照峨眉模式,樂山大佛景區(qū)對(duì)地?zé)豳Y源開發(fā)需求迫切。

歷史上樂山大佛景區(qū)附近共有人工揭露地?zé)峋?/a>2處。一是鐵10井(20世紀(jì)70年代施工),原為探鹽井,位于大佛景區(qū)烏尤壩水運(yùn)局院區(qū)內(nèi),岷江左岸Ⅰ級(jí)階地階面,坐標(biāo)為東經(jīng)103°46′20.35″,北緯29°32′6.14″,井口標(biāo)高361.63 m,深度2 359 m;二是佛1井(21世紀(jì)10年代施工),位于樂山市市中區(qū)全福鎮(zhèn),距樂山大佛景區(qū)僅7.5 km,坐標(biāo)為東經(jīng)103°48′42.03″,北緯29°36′19.98″,井口標(biāo)高378 m,深度2 7 13 m。本文通過野外實(shí)地調(diào)查以及總結(jié)分析地?zé)?/a>相關(guān)研究成果[1-3],結(jié)合2處地?zé)峋?/a>全面分析景區(qū)附近熱礦水產(chǎn)出與埋藏條件、熱礦水形成的水文地質(zhì)條件、熱礦水補(bǔ)給徑流排泄特征等,總結(jié)成因模式,預(yù)測(cè)開發(fā)前景。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 儲(chǔ)水構(gòu)造

區(qū)內(nèi)地?zé)崴?/a>屬“自流斜坡巖溶深循環(huán)地下水模式”,巖溶深循環(huán)地下水的分布嚴(yán)格受地質(zhì)構(gòu)造控制,儲(chǔ)水構(gòu)造為樂山自流斜坡,樂山自流斜坡為一傾向北轉(zhuǎn)北北東的緩傾斜單斜構(gòu)造,傾角5°左右。樂山大佛景區(qū)位于該自流斜坡儲(chǔ)水構(gòu)造的北部(深埋區(qū)),北西受新橋逆斷層控制,東界外側(cè)20 km為威西鹽田,鹽層保存完好,鹽田內(nèi)無深層地下水活動(dòng)跡象,儲(chǔ)水構(gòu)造邊界為岷江以東約10 km左右(圖1)。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)其他斷裂構(gòu)造,構(gòu)造簡(jiǎn)單,熱儲(chǔ)層保存完整。

1.2 地層巖性

樂山大佛景區(qū)附近出露地層主要有第四系、侏羅系和白堊系紅層。以佛1井為例,鉆井揭露地層巖性簡(jiǎn)述如表1所列。

2 水文地質(zhì)特征

依據(jù)地下水賦存條件、水動(dòng)力特征,區(qū)域內(nèi)地下水含水類型可劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水及基巖裂隙水等4個(gè)含水類型(圖2~3)。

(1)松散巖類孔隙潛水。賦存于第四系全新統(tǒng)及更新統(tǒng)沖洪積(Q4al+pl)及冰水堆積(Q2+3fgl)砂礫卵塊漂石層之中,富水性中等-豐富,單井涌水量達(dá)500~3 000 m3/d,水質(zhì)類型屬HCO3-Ca,HCO3-Ca·Mg型,可溶性總固體小于0.5 g/L。

(2)碎屑巖類孔隙裂隙潛水及承壓水。賦存于K2g、K2j、J2s、T3xj、T1f、P2x等地層砂巖、粉砂巖孔隙裂隙之中,富水性弱-中等,泉水流量一般小于0.1~0.5 L/s,單井涌水量達(dá)5~500 m3/d,淺部屬潛水類型,水質(zhì)類型屬HCO3-Ca,HCO3-Ca·Mg型,可溶性總固體小于0.5 g/L;深部屬承壓水類型,水質(zhì)類型屬HCO3-Ca,HCO3·SO4-Ca或Cl-Na型,可溶性總固體達(dá)0.5~10 g/L以上。

(3)碳酸鹽巖類裂隙巖溶潛水及承壓水。賦存于T2l、T1j、P1m、P1q、Zbd等地層石灰?guī)r、可溶鹽巖之中,富水性不均勻,與裂隙巖溶的發(fā)育程度有關(guān)。深部裂隙巖溶的發(fā)育深度可達(dá)2 500 m以下,但發(fā)育程度較弱,屬承壓水類型,受峨邊穹斷束過渡的平緩單斜深循環(huán)儲(chǔ)水構(gòu)造控制,由于地下水深循環(huán)結(jié)果,水質(zhì)類型屬SO4-Ca、Cl-Na型,可溶性總固體達(dá)3.3~120 g/L以上。淺部屬無壓潛水類型,巖溶大泉流量可達(dá)100~1 500 L/s,水質(zhì)屬HCO3-Ca·Mg型,可溶性總固體0.1~0.5 g/L。

(4)基巖裂隙潛水。賦存于J3p、J3sn、J2s2、J2xs、J1-2z紅色地層砂巖、砂質(zhì)黏土、黏土巖的風(fēng)化裂隙及火山巖花崗巖r2、玄武巖P2β構(gòu)造裂隙之中,一般呈無壓潛水類型。泉水流量一般小于0.2 L/s,水質(zhì)類型屬HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg型,可溶性總固體0.1~0.7 g/L。無裂隙分布的巖層,則組成隔水層。

3 熱礦水形成模式分析

3.1 熱源

大氣降水滲入地下,并逐漸向地層深處運(yùn)移,深部地下水受地?zé)?/a>增溫等因素影響,進(jìn)行緩慢熱交換致使地下水水溫增高而形成地?zé)崴?/a>。區(qū)內(nèi)地溫場(chǎng)地?zé)?/a>主要來自地壓性地?zé)?/a>,隨深度增加,地?zé)釡囟?/a>按一定梯度升高。佛1井物探測(cè)井深度2 700 m,溫度87.17℃,推算出本區(qū)域的地溫梯度為2.64℃/100 m。

3.2 熱礦水產(chǎn)出條件

3.2.1 熱儲(chǔ)層

樂山大佛景區(qū)內(nèi)開采深度適合的熱儲(chǔ)層為三疊系中下統(tǒng)的上熱儲(chǔ)層(T2l+T1j2),厚約550~700 m,埋深2 000~3 000 m,由白云巖、泥質(zhì)白云巖、石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r及石膏巖組成。雷口坡組(T2l)由一套白云巖、泥質(zhì)白云巖、石灰?guī)r、泥質(zhì)石灰?guī)r、膏鹽巖層組成,巖性穩(wěn)定,變化小。該組地層地表出露在樂山大佛景區(qū)西南部沙灣以南的福錄、軫溪、譚壩一帶,出露標(biāo)高415~750 m,向北東傾伏,深埋在樂山大佛景區(qū)區(qū)域。頂部為古侵蝕面,并發(fā)育有古巖溶,與上覆三疊系上統(tǒng)垮洪洞組黏土巖、泥質(zhì)石灰?guī)r接觸。據(jù)佛1井揭露,全組厚度356~658 m,其中四段、三段巖溶發(fā)育,西南地表露頭區(qū)多見溶蝕洼地、漏斗、落水洞、溶洞及巖溶大泉;深部巖溶發(fā)育程度減弱,深井揭露。在2 000 m深度仍可見順層間的溶蝕現(xiàn)象,并賦存有熱礦泉水。二段、一段地層由于含泥質(zhì)及黏土巖,巖溶相對(duì)不發(fā)育。嘉陵江組二段(T1j2)由泥質(zhì)石灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r及石膏鹽巖組成,分上下兩段。該組地層地表出露位置與雷口坡組地層大致相同,向北東傾伏,深埋在樂山大佛景區(qū)。上段上部為薄至中厚層狀白云巖夾多層石膏,下部為夾泥質(zhì)條帶白云巖。下段以泥質(zhì)石灰?guī)r、生物碎屑石灰?guī)r為主,夾白云巖及泥質(zhì)白云巖,該組地層巖性較穩(wěn)定。上部地層在西南部露頭地表區(qū)多見溶蝕洼地、漏斗、落水洞及小型溶洞,下部巖溶洞穴及暗河發(fā)育,見巖溶大泉。深部巖溶發(fā)育程度減弱,深井揭露在2 000~2 300 m深度仍可見順層間的溶蝕現(xiàn)象,并賦存有熱礦泉水。鐵10井揭露至三疊系下統(tǒng)嘉陵江組三段終井,在井深2 244.52~2 245.00 m,巖性為白云巖,經(jīng)測(cè)定Cl-離子濃度由1 403 mg/L猛增至50 024 mg/L,后更增至70~90 g/L,泥漿黏度由28 s降至17.5 s,pH由13變?yōu)?。井口有水流自溢,水溫由29℃升至44℃,終井后1個(gè)多月,井水仍能自流出井口。佛1井含水層總厚673 m,主要出水層位亦為三疊系中統(tǒng)雷口坡組(T2l)、下統(tǒng)嘉陵江組二段(T1j2)。

3.2.2 熱儲(chǔ)蓋層

熱儲(chǔ)蓋層為熱儲(chǔ)層上部隔水蓋層,其作用是熱儲(chǔ)層可形成熱循環(huán),由三疊系上統(tǒng)垮洪洞組(T3k)、小塘子組(T3x)、須家河組(T3xj)組成,總厚度達(dá)570~630m,為一套陸相碎屑巖地層,巖性為薄煤層、黏土巖、砂質(zhì)黏土、粉砂巖及砂巖,呈多旋回沉積,屬相對(duì)隔水地層,為良好的熱礦泉水儲(chǔ)層的頂板蓋層,有利于熱儲(chǔ)層深循環(huán)和防止地表水及淺層地下水下滲至熱儲(chǔ)層。

3.2.3 熱儲(chǔ)下部隔水層

熱儲(chǔ)下部隔水層主要是隔斷嘉陵江組熱儲(chǔ)層中的地?zé)崴?/a>向下滲透。本區(qū)由三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)碎屑巖組成,總厚度達(dá)100~200 m,巖性為黏土巖、砂質(zhì)黏土巖、粉砂巖及砂巖,隔水性良好,能有效地阻隔上覆熱儲(chǔ)層中的地?zé)崴?/a>繼續(xù)向下滲透、運(yùn)移和熱量向下擴(kuò)散的可能性,有利于地?zé)崴x存于上覆熱儲(chǔ)層中,起到了隔水保溫作用。綜上所述,該區(qū)域熱儲(chǔ)構(gòu)造由熱儲(chǔ)層、熱儲(chǔ)蓋層和下部熱儲(chǔ)隔水層3個(gè)部分組成,熱儲(chǔ)構(gòu)造完整,十分有利于地?zé)崴漠a(chǎn)出。

3.3 熱礦水賦存條件

大佛景區(qū)熱儲(chǔ)層為三疊系中統(tǒng)雷口坡組(T2l)及下統(tǒng)嘉陵江組二段(T1j2),地層在景區(qū)西南部福祿、軫溪、譚壩處一帶大面積出露,并形成巖溶發(fā)育的槽谷地帶。槽谷中巖溶發(fā)育,形成溶溝、溶洞等地質(zhì)現(xiàn)象,露頭區(qū)域地表同時(shí)覆蓋了大量的泥土,雨量沖沛、植被茂盛,有利于地下水滲透、徑流,形成深循環(huán)巖溶地下水。樂山自流斜坡熱儲(chǔ)構(gòu)造簡(jiǎn)單、完整,沒有大的斷層和起伏,地下水的縱、橫向通道良好,有利于地?zé)崴男纬?、匯集、保存。

3.4 熱礦水補(bǔ)給、徑流、排泄特征

(1)補(bǔ)給條件。受區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)、水文地質(zhì)條件控制,樂山大佛景區(qū)地?zé)崴a(bǔ)給區(qū)主要在西南部沙灣以南的福錄、軫溪、譚壩一帶,熱儲(chǔ)層出露標(biāo)高415~750 m,補(bǔ)給區(qū)地勢(shì)較高,地形切割劇烈,大渡河直接切割熱儲(chǔ)層,熱儲(chǔ)層巖溶地貌形態(tài)發(fā)育,接受大氣降水及地表水的補(bǔ)給。補(bǔ)給區(qū)內(nèi)降水豐沛,年均降水量達(dá)1 384.8 mm,再加上溝谷發(fā)育,幾乎匯集了熱礦泉水儲(chǔ)層以上整個(gè)匯水區(qū)內(nèi)的降水,大渡河水水量亦大?？梢娖渚哂休^好的補(bǔ)給條件及較大的補(bǔ)給量。

(2)徑流條件。區(qū)內(nèi)地?zé)崴膹搅?嚴(yán)格受“樂山自流斜坡控儲(chǔ)水構(gòu)造”控制,主要是順熱水儲(chǔ)層的層間,由南西向北東徑流。徑流距離達(dá)26~37 km,徑流深循環(huán)深度達(dá)2 200~2 500 m。推算樂山大佛景區(qū)區(qū)域內(nèi)徑流距離達(dá)30 km,徑流深度達(dá)2 500 m。經(jīng)地溫場(chǎng)加熱升溫有利于形成地?zé)崴?o:p>

(3)排泄及儲(chǔ)存條件。地下水通過補(bǔ)給并經(jīng)過一定距離(深度)循環(huán)徑流形成地?zé)崴?呈停滯狀態(tài)儲(chǔ)存于熱儲(chǔ)層之中,通過鉆井揭露熱儲(chǔ)含水層后沿井眼上升而排泄。樂山大佛景區(qū)附近無導(dǎo)水?dāng)鄬?地?zé)豳Y源開發(fā)需人工鉆井揭露。綜上所述,本區(qū)地?zé)岬V泉水屬“地下水深循環(huán)熱交換,水熱對(duì)流型地?zé)崴到y(tǒng)”。

3.5 熱礦水的地球化學(xué)特征鐵10井和佛1井水質(zhì)化學(xué)類型均為氯化鈉型(Cl-Na),具如下特征:

(1)化學(xué)成份中氯化鈉占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),微量組分中鍶(Sr)、氟(F)、硼(B)等元素含量較高,其物質(zhì)來源為從地下水溶解熱儲(chǔ)層中的巖鹽、造巖礦物層獲取。

(2)溶解性總固體含量相對(duì)較高,各類放射性元素含量均很低,排除了因火山活動(dòng)、放射性物質(zhì)蛻變深大斷裂形成地?zé)崴目赡苄浴?o:p>

(3)地?zé)崴械腘a+、K+、Mg2+、Cl-、SO42-、Ca2+、HCO-3等相關(guān)離子的含量說明地?zé)崴某梢蚴翘妓猁}地層巖溶裂隙水經(jīng)深循環(huán)地溫加熱而形成。以上特征說明地?zé)崴纬蓹C(jī)理是:在其熱儲(chǔ)層露頭區(qū)接受大氣降水、地表水與淺層地下水補(bǔ)給,在水動(dòng)力(壓差)作用下通過構(gòu)造裂隙、溶隙、溶孔、溶洞向熱儲(chǔ)層深部入滲,在單斜構(gòu)造的深部富集,形成遠(yuǎn)距離補(bǔ)給、深部循環(huán)的地?zé)崴醿?chǔ)層中的石膏層在溶蝕過程中放熱也進(jìn)一步提高了地?zé)崴臏囟?。根?jù)摩爾濃度,按舒卡列夫地下水化學(xué)類型分類屬Cl-Na型水。分析熱礦水地球化學(xué)特征形成原因,二疊系雷口坡組碳酸鹽巖為主要的地?zé)岷畬?在樂山地區(qū)雷口坡組碳酸鹽巖中富含巖鹽層,巖鹽為氯化鈉的礦物,它們都是由鹽水在封閉的盆地中蒸發(fā)而形成鹵化物礦物。石鹽礦層一般厚幾米到數(shù)十米,因此地?zé)崴谢瘜W(xué)成份中氯化鈉占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)是淋濾巖鹽的結(jié)果;在海水中沉淀的順序上,其在石膏和硬石膏的后面,因此,常常在石鹽之下找到石膏和硬石膏,含量高的Mg2+、Ca2+、SO2-4、HCO-3是熱礦水對(duì)圍巖溶蝕的結(jié)果。地?zé)崴墟J(Sr)主要為溶解膏鹽的結(jié)果,氟(F)、硼(B)為溶解碳酸鹽巖伴生造巖礦物的成果,H2S含量較高反映熱礦水處于相對(duì)封閉的還原環(huán)境。熱礦水主要陰陽離子含量隨水循環(huán)深度增加,在水化學(xué)特征中體現(xiàn)了明顯的垂直分帶特征。

4 預(yù)測(cè)單井水量、水溫和水質(zhì)

以佛1井為例,在一個(gè)水文年內(nèi)豐水期、枯水期、平水期分別進(jìn)行了抽水試驗(yàn)(表2)。試驗(yàn)結(jié)果顯示:豐、平、枯期水位埋深僅差0.03 m,屬相當(dāng)穩(wěn)定;3次試驗(yàn)雖在不同水期進(jìn)行,但井口水溫均保持在36~37℃;鉆井穩(wěn)定最大出水量在56.70~58.45 m3/d之間。以上現(xiàn)象共同反映了熱礦水源遠(yuǎn)流長(zhǎng),在地下深部有固定的儲(chǔ)水層位和相對(duì)穩(wěn)定的循環(huán)深度,是深部循環(huán)的水位、水量、水溫、水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定的深埋藏地下熱礦水資源。同時(shí)由于水動(dòng)力關(guān)系Q-S曲線呈直線型,則可開采水量按下式計(jì)算:Q=86.4q·S式中:Q為井孔可開采量,m3/d;q為由抽水試驗(yàn)確定的枯期單位出水量,L/(s·m),取值3.05×10-3;S為井孔可開采量的水頭最大降深值,m,取值215.20 m。由式(1)求得,可開采水量為Q=86.4×3.05×10-3×215.20=56.7 m3/d,由此可得該熱礦水井1 a的可開采量為2.07×104m3。

通過1 a的枯、平、豐期3次全分析水樣檢測(cè)結(jié)果(表3),地下水中溶解性總固體含量為164 179~201 609.58 mg/L,水質(zhì)類型為Cl-Na型,pH為6.59~6.70,鍶含量253.3~276.5 mg/L,氟含量1.31~14.70mg/L,鋰含量13.90~96.35 mg/L,偏硼酸含量787.0~1 050 mg/L,硫化氫275.22~31 1.0 mg/L,達(dá)到“理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”中命名礦水濃度界限以上;其次偏硅酸含量44.59~60.97 mg/L,具有理療價(jià)值。因此,命名為含偏硅酸的偏硼酸、硫化氫、氟、鍶、鋰?yán)懑煙岬V水。

5 結(jié)論

(1)樂山大佛景區(qū)區(qū)域位于樂山自流斜坡儲(chǔ)水構(gòu)造的北部,熱礦泉水屬“自流斜坡巖溶深循環(huán)地下水模式”,熱礦泉水與熔融熱源無關(guān),而屬于地壓型地?zé)?隨著深度增加,地?zé)釡囟?/a>按一定梯度增高。該區(qū)域適合開采的熱儲(chǔ)層為三疊系雷口坡組(T2l)、嘉陵江組(T1j2)碳酸鹽巖層,埋深2 000~3 000 m。巖溶裂隙發(fā)育,蓋層較厚,加之西南部露頭區(qū)地下水補(bǔ)給條件好,在自流斜坡儲(chǔ)水構(gòu)造的有利部位,其循環(huán)深度可達(dá)到2 000~3 000 m,徑流距離達(dá)26~37 km,具有補(bǔ)給充足、深循環(huán)、遠(yuǎn)徑流等特點(diǎn),最終形成并儲(chǔ)存地下地?zé)豳Y源。

(2)結(jié)合佛1井概況,根據(jù)儲(chǔ)層富水性、地下水深循環(huán)條件、埋深及區(qū)域地溫梯度值等,預(yù)測(cè)經(jīng)酸化后大佛景區(qū)一帶單井涌水量可達(dá)300~500 m3/d,井口自溢水水溫可達(dá)40℃,抽水水溫可達(dá)50℃。根據(jù)儲(chǔ)層含膏鹽的特征及埋深情況,預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)地下水水質(zhì)類型為Cl-Na型,可溶性總固體大于10 g/L,可達(dá)到醫(yī)療熱礦水標(biāo)準(zhǔn)。

(3)從資源角度分析,大佛景區(qū)一帶地?zé)豳Y源具有較好的形成條件,在附近深井勘探中有熱礦泉水顯示,有好的資源遠(yuǎn)景,同時(shí)該區(qū)域臨近城區(qū),交通條件較好,景區(qū)旅游產(chǎn)業(yè)當(dāng)前發(fā)展紅火。綜上,樂山大佛景區(qū)地?zé)豳Y源開發(fā)前景較好。