DOI：10.12017/dzkx.2023.027

四川盆地水热型地热资源构造成因模式

李金玺¹　孙　东^{2, 3}　李智武⁴　曹　楠^{2, 3} 童　馗¹　廖　俊¹　张正鹏²

（1. 地球勘探与信息技术教育部重点实验室，成都理工大学 成都　610059；2. 四川省地质矿产勘查开发局成都水文地质工程地质中心 成都　610081；3. 四川省华地建设工程有限责任公司 成都　610081;4. 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都理工大学 成都　610059）

 摘　要　地处青藏高原东缘的四川盆地是一个群山环绕的叠合型沉积盆地，蕴含着丰富的地热资源。四川盆地具有突变型和渐变型两类盆山结构，二者的构造样式存在明显差异，对盆地及周缘的水热型地热资源分布具有明显的控制作用。通过解析盆地及周缘地质构造，明确了盆地不同构造单元的构造样式；详细对比分析已有的地热勘查案例的异同性，提出了褶皱型、单斜型和褶皱—断裂复合型等3大类水热型地热资源的构造成因模式；认为四川盆地形成与演化过程中，构造运动与水热型地热资源的形成密切相关，主要表现在：1）频繁不均匀升降运动导致构造—沉积格局分异，控制着地热储盖层岩性、组合及区域展布；2）构造抬升形成的不整合面和古岩溶作用极大改善了地热储层的孔渗物性和流体输导能力，形成了优质的碳酸盐岩孔洞型热储；3）断裂可能是地下热水的补给通道和输导系统，亦或是阻隔屏障，取决于断裂类型和断层两盘岩性配置关系；4）地下热水易于沿具走滑分量断层和张性断层进行补给和输导。

Structural genetic model of geothermal resources in Sichuan Basin

Li Jinxi¹　Sun Dong^2,3　Li Zhiwu⁴　Cao Nan^2,3　Tong Kui¹　Liao Jun¹　Zhang Zhengpeng²

(1. Key Laboratory of Earth Exploration and Information Techniques of Ministry of Education, Chengdu University of Technology, Chengdu　610059; 2. Chengdu Hydrogeology and Engineering Geology Center, Sichuan Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development, Chengdu　610081; 3. Sichuan Huadi Construction Engineering Co., Ltd., Chengdu　610081; 4. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Chengdu University of Technology, Chengdu　610059)

Abstract：The Sichuan Basin located in the eastern margin of the Tibetan Plateau is a superimposed sedimentary basin surrounded by mountains and contains abundant geothermal resources. There are two types of basin-mountain structures in Sichuan Basin: abrupt change type and gradual change type. The tectonic styles of the two types are obviously different, which control the distribution of geothermal resources in the basin and its periphery. The tectonic styles of different tectonic units of the basin are analyzed. Detailed comparisons and analysis of the differences of geothermal exploration cases are used to find their formation mechanism. Three tectonic genesis models of geothermal resources are proposed: fold type, monocline type and fold-fault compound type. It is believed that tectonic movement is closely related to the formation of geothermal resources during the process of the formation and evolution of Sichuan Basin. Firstly, frequent uplift and descend lead to structural and sedimentary differentiation, which controls the lithology, assemblage and regional distribution of geothermal reservoir and cap rocks. Secondly, the unconformity caused by tectonic uplift and paleokarstification greatly improve the porosity and permeability of geothermal reservoirs and fluid transport capacity, and form high-quality carbonate reservoirs. Thirdly, the fault may be a recharge channel and transport system of geothermal water or a barrier, depending on the type of fault and the lithologic configuration of its both sides. Finally, groundwater is easy to recharge and transport along strike-slip and/or normal fault.

 全球“碳中和”是人类与地球的协同演进的重要指标，关系地球宜居环境，上升至国家战略层次，达成了全球共识。地球科学在实现“碳中和”过程中能够发挥至关重要的作用。利用可再生能源代替化石能源和碳捕获与存储是地球科学提供的地质解决方案（马冰等，2021）。我国地热资源禀赋良好，大力开发利用地热资源，对优化我国能源结构（王贵玲等，2020）和减少碳排放具有重要的现实意义。

地处青藏高原东缘的四川盆地，紧邻我国南北构造带，盆缘断裂和褶皱构造发育，盆内蕴含丰富的油气资源和地热资源（Zhang et al.，2019），是我国重要的战略能源基地。四川盆地是一个典型的叠合沉积盆地，受控于多个动力系统的多期交互作用，经历了复杂构造演化，存在多种多样的构造类型和构造样式（Liu et al.，2021），对水热型地热资源具有明显的控制作用，具体体现在对热储、盖层沉积建造和地热系统改造两方面。构造运动不仅控制地热储盖层的沉积环境、岩性、组合和空间展布，而且多方面影响含地下热水的地质体构造变形样式、热储渗透性能、盖层完整性和热物性以及地热流体运移通道等。

基于前人的研究成果，本文系统分析了四川盆地及周缘造山带的构造样式差异性及其对水热型地热系统形成的影响，结合盆地地热勘查现状，系统梳理并提出了四川盆地地热资源典型构造成因模式，讨论了四川盆地构造建造和改造对水热型地热资源的控制作用，为成渝双城经济区地热勘查开发和“双碳”目标达成提供科学支撑。

1　地质背景

四川盆地地处位于特提斯—喜马拉雅构造域和滨太平洋构造域的交接转换部位，周缘群山环抱，北接秦岭造山带（米仓山—大巴山构造带），南接大凉山—大楼山构造带，西连龙门山冲断带，东邻江南雪峰构造带。盆缘造山带海拔多在2 000~3 000 m，盆地地形海拔在250~750 m，地势以平原和丘陵为主，盆山边界清晰，为典型的构造沉积盆地（刘树根等，2013）。

四川盆地菱形轮廓受盆地边界基底主干断裂的控制，盆地的西面和北面位于扬子板块边缘，受到强烈的板块尺度的构造作用挤压明显，属于突变型盆山结构（Liu et al., 2012），变形强烈，向盆内迅速递减，板缘主干断层控制着构造变形强度和幅度；盆地东面和南面位于扬子板块内部，盖层构造变形明显，具有向盆地内部逐渐递减的趋势，属于渐变型盆山结构，川中刚性基底隆起区具有“定海神针”的作用，阻止周缘构造作用对盆内构造的强改造（图1）。因此，四川盆地具有周缘活动、盆内构造稳定的结构构造特征。

图 1　四川盆地及周缘造山带地形地貌图

四川盆地结晶基底和褶皱基底固结形成之后，主要经历了两大演化阶段（童崇光，1992；郭正吾等，1996；刘树根等，2017；何登发等，2020）：1）震旦纪—中三叠统的海相克拉通盆地，发育以台地相碳酸盐岩为主，偶夹海相碎屑岩；2）晚三叠世以来的陆相前陆盆地阶段，沉积了河湖相为主的碎屑岩。晚白垩世以来，除川西前陆盆地局部发育新生界，盆地其余地区发生了整体抬升剥蚀，遭受了喜山期多幕构造改造。

2　盆缘造山带构造样式及地热系统条件

四川盆地及周缘造山带受盆山耦合关系、变形过程和动力机制等不同，导致了盆缘构造变形特征存在明显的差异（郭正吾等，1996；Liu et al.，2011，2017，2021；何登发等，2020）。结合盆缘和盆内构造变形差异，把四川盆地划分了6个构造单元：川北突变型盆山结构区（Ⅰ），受北缘米仓山—大巴山褶皱冲断作用控制；川西突变型盆山结构区（Ⅱ），受龙门山冲断带多阶段逆冲推覆作用控制；川西南渐变型盆山结构区（Ⅲ），受大凉山构造带控制；川南渐变型盆山结构区（Ⅳ），受大凉山—大娄山构造带控制；川东渐变型盆山结构区（Ⅴ），受控于盆外的江南—雪峰隆起带控制；川中原地隆起盆地结构区（Ⅵ），受基底构造控制（图2）。结合已有四川盆地地热资源的分布，认为盆缘构造样式对盆地水热型地热具有非常重要的控制作用，下面将重点阐述盆地造山带的构造类型及组合样式。

图2　四川盆地及周缘地质图和水热型地热资源分布

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