摘要
四川盆地东部重庆主城区附近分布有盆地-背斜出露型地下热水。本文着重讨论该地区地下热水独特的分布和温泉出露特征,分析热水水文地球化学特征及其演化规律,探讨地下热水的成因机制,阐明背斜影响下的地下水流动系统特点,有助于丰富地下热水分布和循环的认识,同时为重庆地区地下热水的开发利用提供了重要的科学依据。由于受到近南北向背斜的强烈控制,重庆主城区附近三叠系下统嘉陵江组和中统雷口坡组碳酸盐岩热储地下热水的分布类型可以概括为“盆地-背斜出露”型,即该类型既有沉积盆地型地下热水的分布特征,同时在背斜的影响下又表现出出露型的特征。天然温泉主要在高隆起背斜的核部和倾末端河流切割的碳酸盐岩裸露区地形低处出露,也可在背斜倾末端非碳酸盐岩区地形有利处穿透上覆砂岩盖层涌出地表。布置在背斜两翼揭露碳酸盐岩热储层的钻井也能开采地下热水(钻井温泉)。重庆主城区附近地下热水属于中低温(32.9-57℃),弱酸至弱碱性(pH值6.2-8.46)地下热水,TDS为1620-2929 mg/L,水化学类型为SO_4-Ca型。层次聚类的方法将研究区地下热水分为为:高TDS、高Ca、SO_4水;中等TDS、高Na、Cl水;低TDS、高HCO_3水。因子分析结果表明研究区热储环境中主要发生膏岩的溶解,同时该溶解反应抑制了碳酸盐岩的溶解。水文地球化学反向模拟定量的证实上述发生的水-岩反应,结合邻区相同热储层地下热水水化学特征(Cl-Na型,TDS为13.37 g/L),发现研究区地下热水正逐渐淡化,但还没达到以HCO_3-Ca型为主的淡水阶段。SiO_2地热温标计算的热储温度范围为56-98.7℃,平均值为75.8℃,并由此估算研究区地下热水的循环深度为820-2419 m。多矿物饱和指数模拟的热储温度范围较大,利用固定铝方法重新模拟后得到的结果与地热温标计算结果基本一致。硅-焓混合方程和硅-焓图解法模拟地下热水中冷水的混合比例较大,平均值为0.79。重庆主城区附近地下热水在各背斜核部碳酸盐岩出露区接受大气降水的入渗补给,沿背斜东、西两翼经历不同深度的地下水径流,获得来自深处的热流加热后上升,汇集到背斜中部或倾末端河流切割地形低处,以温泉形式涌出地面。沿背斜构造存在3个地下水流动系统,即:浅循环系统(Ⅰ),地下水快速径流,出露HCO_3-Ca型、低TDS常温泉;中间循环系统(Ⅱ),地下水径流路径变长,出露SO_4-Ca型、TDS为2-3 g/L温泉;深循环系统(Ⅲ),地下水径流缓慢,出露Cl-Na型、高TDS温泉。