0 引言

地热作为一种清洁能源，是国家宝贵的地下矿产资源，是一种绿色可再生能源（黄尚瑶和汪集旸， 1979；丁健博和方丽萍，1996；颜世强等，2001；张亚丽，2005；程立群等，2020；张维等，2020；梅博等， 2021；乔海霞等，2022）。云南地处欧亚板块与印度洋板块的碰撞带及影响区内，隶属滇藏地热带，是中国大陆新近地史时期构造活动最活跃、最强烈的地区之一，地热异常十分显著（程先锋等，2008；姚永仲和唐小莉，2010；张誉枥等，2016；罗舜浩等， 2017），温泉或泉群数量约占全国已知温泉数的 28%，居全国各省区之冠（殷瑛等，2006）。

云南省禄丰市罗次温泉位于禄丰县城 45°方向，直线距离约30 km，行政区划隶属禄丰县碧城镇洪流村委会，地理坐标为东经 102° 17′01″～102° 17′54″，北纬 25°20′20″～25°21′20″。其水温 41.2～49.7℃，平均水温为 45.45℃，年平均排泄流量 30.32 L/s，水质为偏硅酸型理疗热矿水，可用于住宿、餐馆、游泳服务等的洗浴用水。罗次温泉历史悠久，在清朝年间就建有泡澡堂等，用于民间沐浴。

研究区地热开发时间虽长，但在2012年之前只进行了单井的地热地质勘查工作，仅在地热盖层的岩性、厚度和地热水的水量及水质评价等方面提供大量的数据支撑，并没有系统地进行地质工作和深入研究，总体地热研究程度较低。叶咸等（2013）对罗次温泉的水化学类型和开发潜力进行了评价，认为罗茨温泉水化学类型为 HCO₃-Ca-Mg 型，属低矿化度淡水，并从水文地球化学特征对罗次温泉的成因进行了初步分析，表明罗次温泉具有进一步开发的潜力。

本文通过收集区域地质、水文地质、地热等资料，采用地形测量、水文地质调查、水质分析等手段，结合已有钻探资料、同位素分析及观测资料，并通过系统分析研究，从地质角度介绍了罗次温泉地热地质概况，对罗次温泉的热源、热储、热通道和地热水的补径排关系进行了总结，确定了地热形成条件，建立了该区地热热储模型，总结了罗次温泉的成因特征，为今后研究川滇台背斜之武定—石屏隆断束地区的地热成因模式提供了理论依据，同时希望为今后在川滇台背斜开展地热资源勘查和研究起到一定借鉴作用。

1 研究区地质背景

1.1 大地构造背景

研究区地处云南省中部，位居环太平洋成矿带与地中海—喜马拉雅成矿带交汇处，大地构造位置处于印度板块、欧亚板块、太平洋板块俯冲碰撞相接的部位，属扬子准地台中的川滇台背斜之武定— 石屏隆断束（范承均等，1990；潘桂堂等，2009）。本区自下古生界以来，经历了多次构造运动，区域地质构造以南北向、北东—南西向、东西向分布的紧密褶皱和压扭、张扭性断裂发育为主，并伴生“入” 字形断裂广泛分布（图1）。

1.2 地形地貌

研究区属构造断陷盆地地貌，区内地形地貌受构造断裂控制明显，盆地呈南西—北东向展布的条带状。罗次温泉所在地地形狭窄，盆地宽度仅约 650 m，区内地形平缓，西河从区内盆地中部蜿蜒流过，两岸多开垦为水田。该地貌区地形开阔且较平缓，自然坡度一般为5°～12°。

1.3 地层岩性

区内地层受断层构造影响，具有明显的“基底和盖层”二元结构特征。其基底由元古界上震旦统灯影组白云岩和灰岩、元古界昆阳群鹅头厂组板岩、落雪组白云岩、因民组板岩（张远志等，1996）组成，盖层由新生界第四系冲洪积层和古近系—新近系半成岩地层组成。

1.4 地质构造

研究区主要发育 4 条断裂，分别为罗次—易门断裂（F₁）、贺铭厂断裂（F₂）、总官庄—椅子甸断裂 （F₃）及一条隐伏断裂（F₄），断裂特征详见表1。

2 研究区水文地质条件

根据研究区内地下水的赋存条件、水力特征和含水层（组）的水理性质，将研究区内地下水划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水、变质岩类裂隙水及碳酸盐岩类岩溶水、碳酸盐岩与非碳酸盐岩呈间层型岩溶水共 5 种类型（祝传兵等，2011^①；王宇， 2018，2020）。其中，松散岩类孔隙水含水层（组）孔隙连通性、透水性差，地下水水位埋深一般较浅，富水性较弱，多不具供水意义；碎屑岩类裂隙含水层 （组）及其变质岩类裂隙水含水层（组）富水性微弱，可视为相对隔水层（周善生等，1979；沈照理等， 1985；王宇，2019）；碳酸盐岩类岩溶水含水层（组） 和碳酸盐岩与非碳酸盐岩呈间层型岩溶水含水层 （组）为研究区主含水层（组），富水性中等—强（祝传兵等，2011^①）。

1—第四系；2—新生界；3—中生界；4—震且系及古生界；5—昆阳群；6—实测断层；7—推测断层；8—背斜；9—向斜；10—构造层界线；11—地名；12—研究区位置

研究区位于罗次温泉水文地质单元内，面积约 28.50 km²。其补给区范围根据水文地质单元内白云岩、灰岩出露面积确定，总面积约为14.60 km²（刘伟，1986^②）。

区内松散岩类孔隙水主要接受大气降雨及农田灌溉水垂向渗入补给，沿含水层孔隙由坡脚向中部的西河径流，主要以植物蒸发、蒸腾及地下径流形式向西河排泄。碎屑岩类、变质岩类裂隙水及碳酸盐岩类岩溶水主要接受大气降雨渗入补给，其次为溪沟水渗入补给和上游块段基岩裂隙水岩溶水的侧向补给。

3 罗次温泉成因特征分析

3.1 热源

罗次温泉稳定氢氧同位素测试结果显示，δD‰ 为-94.2、δ¹⁸O‰为-12.28，T 为＜2（TU）（叶咸等， 2013）。该结果表明罗次温泉地热系统的补给来源为大气降水，除此之外，没有证据表明该区地热水还存在其他补给来源，例如岩浆流体。因此，罗次温泉水热系统更像是大气降水经历深循环后被大地热流加热所形成的，而并非岩浆岩加热形成的。

3.2 热储

（1）储热层

研究区储热层为元古界昆阳群落雪组白云岩，厚度 156. 0～263. 0 m，上覆新生界古近系—新近系半成岩黏土，层状分布，埋深约 13. 00～232.75 m，岩性以灰白色、灰色白云岩为主，隐晶质结构，中风化，中厚层状、块状构造，节理裂隙发育，裂隙面可见钙质浸染，局部含硅质较重处岩体坚硬，岩层产状330°∠53°。渗透系数K为1.12 m/d。

（2）热储温度

本文采用《地热资源评价方法及估算规程》 （DZ/T 0331-2020）中的无蒸汽损失二氧化硅温度计和玉髓地热温度计来计算热储温度。计算公式如下：

经过计算，采用无蒸汽损失 SiO₂温度计计算的罗次温泉地热水热储温度为 79. 07℃，采用玉髓地热温度计计算的热储温度为 47.70℃，因其玉髓地热温度计计算的热储温度（47.70℃）低于实测地热最高温泉（49.70℃），考虑到地热流体在上升过程中有一定的热量损失和温度降低，热储温度通常要高于地表温泉，因此本研究采用无蒸汽损失 SiO₂温度计计算的热储温度。

（3）热储结构

大气降水及地表水在研究区东部山区对地下水进行补给，地下水沿灯影组白云岩、灰岩的岩溶裂隙及构造裂隙向深部径流。在运移过程中，大气降水经历深循环后被大地热流加热，至罗次—易门断裂（F1）破碎带附近时，由于断裂沟通深部热源产生对流深循环，从而使水温增高至79.70℃，形成深部热储。

3.3 热通道

研究区控热断裂为罗次—易门断裂（F₁）。罗次 —易门断裂（F₁）是晚更新世活动断裂，在区内控制了罗次新生代盆地的沉积，沟通深部热源，是罗次温泉形成的主要热水通道。在构造应力和热液活动的作用下，以传导和对流方式使地热流体沿断层破碎带上升至地表浅层，为区内地热水的形成起到了决定性作用。

3.4 地热水补、径、排特征

研究区东侧山坡大面积震旦系灯影组白云岩、灰岩直接裸露地表。地下水接受大气降雨补给，由东侧山前地带向西方向径流，通过贺铭厂断裂（F₂） 破碎带向深部循环；地下水在循环运移过程中不断获取热量，温度不断升高形成地热流体，至罗次— 易门断裂（F₁）破碎带附近时，地热流体由于断裂沟通深部热源产生对流深循环，从而形成深部高温热储，赋存于昆阳群落雪组白云岩含水层的溶隙裂隙中，在西侧练甸村、温泉村、西村一带富集，以大泉形式在罗次温泉区排泄地表，最终汇入西河。

3.5 温泉区成因及热储模型

（1）成因分析

研究区位于罗次温泉水文地质单元内，罗次温泉水文地质单元东部、北部、南部大面积出露元古界上震旦统灯影组白云岩、灰岩（出露面积约14.60 km²），白云岩、灰岩节理裂隙、岩溶裂隙发育，富水性中等，为该区地下水补给区，接受大气降水补给，雨水入渗后沿溶隙及构造裂隙向深部径流，为该区地下水提供了来源。

罗次—易门断裂（F₁）、贺铭厂断裂（F₂）的交汇和存在，使东部含水层元古界上震旦统灯影组白云岩、灰岩与热储层元古界昆阳群落雪组白云岩相接，使大量的地下水沿岩溶裂隙及构造裂隙向深部径流，在运移过程中，地下水经历深循环后被大地热流加热，至罗次—易门断裂（F₁）破碎带附近时，由于断裂沟通深部热源产生对流深循环，从而使水温增高至79.70℃，形成深部热储。

因罗次—易门断裂（F₁）、贺铭厂断裂（F₂）在此交汇，地下存在多条隐伏断裂，导致地层错动，元古界昆阳群落雪组白云岩呈楔形伏于元古界昆阳群因民组板岩之下，上部覆盖大面积的古近系—新近系半成岩地层。半成岩和板岩为相对隔水层和良好的保温层，能有效阻隔或减缓热储与空气之间的热交换和防止地下水向四周运移，在元古界昆阳群落雪组白云岩中形成一个封闭的热储空间。

罗次—易门断裂（F₁）的存在导致本区区域上新生代构造应力特征以水平运动为主，一般新断裂错动面的倾角较陡，地应力主导应力方向为北北西向。在构造应力和热液活动的作用下，本区深部存在水压差和密度差，在水压差和密度差作用下，以传导和对流方式使地热流体沿罗次—易门断裂（F₁） 断层破碎带上升，在有利部位涌至地表，在地表形成温泉。本区热储结构呈条带状，完全受罗次—易门断裂（F₁）控制，为典型的断裂带型小型地热田（图2）。

（2）热储模型

大气降雨沿白云岩、灰岩的岩溶裂隙及构造裂隙渗入地下后，经过深部复杂的循环，使地下水在运移过程中不断获取热量，温度不断升高形成地热流体，至罗次—易门断裂（F₁）破碎带附近时，地热流体由于断裂沟通深部热源产生对流深循环，从而形成深部高温热储。元古界昆阳群鹅头厂组和元古界昆阳群因民组板岩的存在，使之在元古界昆阳群落雪组白云岩中形成了一定厚度的带状含水空间。在构造应力和热液活动的作用下，该区深部存在水压差和密度差，在水压差和密度差作用下，以传导和对流方式使地热流体沿罗次—易门断裂（F₁）断层破碎带上升，在有利部位涌至地表，在地表形成温泉。

1—新生界第四系；2—新生界古近系—新近系；3—元古界上震旦统灯影组；4—元古界昆阳群鹅头厂组；5—元古界昆阳群落雪组；6—元古界昆阳群因民组；7—砂卵砾石层；8—半成岩、黏土岩；9—白云岩；10—板岩；11—断层及编号；12—地下水运移方向；13—地热运移方向；14—热泉流量（L/s）水温

4 结论

（1）罗次温泉受断裂构造和地层结构等主要因素控制，该区地层、构造分布独特，从而在研究区深部形成了较为完整的岩石和构造体系，进而形成了较好的地热资源。

（2）罗次温泉热储结构呈条带状，完全受罗次 —易门断裂（F₁）控制，为典型的断裂带型小型地热田。

注释

① 祝传兵，柴金龙，王波，李继红，王裕琴，杨迎冬，晏祥省，王伶俐，徐世光，张世涛，郑礼永，和颖.2011. 怒江流域（云南段）环境工程地质调查[R]. 昆明：云南省地质环境监测院.

② 刘伟.1986. 云南省禄丰县罗茨—大猪街盆地水文地质工程地质勘察报告[R]. 昆明：云南省地质矿产局第一水文地质工程地质大队.

参考文献