西藏沃卡温泉水文地球化学特征及成因

2017-01-20贺咏梅荀晓慧谢晔成都理工大学环境与土木工程学院成都610059地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059

地质灾害与环境保护 2016年4期

贺咏梅，荀晓慧，谢晔(1.成都理工大学环境与土木工程学院，成都 610059；2.地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都 610059)

西藏沃卡温泉水文地球化学特征及成因

贺咏梅1,2，荀晓慧1,2，谢晔1,2
(1.成都理工大学环境与土木工程学院，成都 610059；2.地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都 610059)

西藏沃卡；温泉；水化学；成因

西藏地处地中海-喜马拉雅地热带的中东部，区内构造极为发育，岩浆活动和变质作用强烈，是全球地热活动最强烈的地区之一。西藏地热研究早在20世纪50年代就引起国内外学者的关注，国内很多学者对西藏地热分布特征、规律，地热田地球化学，地热能发电进行了大量研究，取得了丰硕成果[1-7]。本文研究的沃卡温泉位于西藏山南地区桑日县北东部沃卡盆地，研究热泉水的水化学特征、地热来源等信息，有助于更好地认识热泉水的形成过程，为更好地开发利用和保护温泉资源提供科学依据。

1 地质背景及温泉出露特征

1.1 地热地质背景

沃卡温泉群出露于西藏桑日县的沃卡盆地，位于桑日县东部。区内出露地层为隶属于冈底斯岩基带的始新世的二长花岗岩、晚白垩世的英云闪长岩和花岗闪长岩为主，局部分布晚白垩世的石英砂岩和火山沉积岩系。

沃卡盆地区域断层发育，属于雅鲁藏布江断裂带，整体沿雅鲁藏布江呈近东西走向，东西向断裂之间发育了几组近南北向和北东向断裂体系，断层位置见图1。沃卡温泉出露在沃卡地堑东、西边界断裂与上述近东西向断裂交界处。

区内地下水按孔隙介质特征可分为松散堆积层含水岩组及岩浆岩含水岩组。松散岩类孔隙水主要赋存于断陷盆地内增久曲河漫滩，为孔隙潜水；岩浆岩类基岩裂隙水主要赋存于花岗岩类、闪长岩类中，以风化带网状裂隙水和构造裂隙水为主，富水中等～贫乏。该盆地紧邻雅鲁藏布江，盆地两侧山体海拔5 000～6 000 m,呈北东向延伸的沃卡盆地为排泄区。地热水以温泉泉群形式出露地表，出露于岩浆岩地区，主要受构造控制。

图1 沃卡断陷盆地地质略图

1.2 沃卡温泉的出露特征

沃卡温泉以泉群形式出露于增久曲，呈南西-北东向展布，地理坐标范围N：29°22＇57＂～29°23＇50＂，E：92°18＇54＂～92°19＇28＂，温泉出露沿增久曲展布，共有4处泉点，分别为3#温泉，68.2 ℃，2#温泉，48.4 ℃，1#温泉，51 ℃，4#温泉，35.8 ℃，高程3 885～3 926 m，温泉出露位置见图2。

2 沃卡温泉的水文地球化学特征

2.1 沃卡温泉水中常量组份特征

2014年8月对沃卡盆地的4处温泉水进行实地采样。采集沃卡温泉温泉水样4组，冷泉水1组，溪水样6组，进行水化学分析，结果见表1。

图2 沃卡温泉泉域水文地质图

表1 沃卡盆地水样水化学成分表

图3 阳离子三角图

图4 阴离子三角图

沃卡温泉4组水样水化学类型为Cl·SO4-Na和SO4·HCO3-Na型水。冷泉水和溪水水化学类型主要为HCO3-Ca型，温泉矿化度在249.3～366.6 mg/l之间，均为低矿化度温泉。

表2 各离子间相关系数分析表

图5 聚类分析图表

对沃卡地区的温泉点和地表水以常量组份进行聚类分析(图5)，分类十分明显，温泉水与地表水有较大差异，且4个温泉点之间的差距较小，相关性极强，可推测为同一水源及在同一地质环境下形成的。

2.2 氢氧稳定同位素特征

将相关水样中测定出的氢、氧稳定同位素数据(表3)绘制到我国西南地区大气降水δD-δ18O关系直线图之上(图6)，温泉水样中的氢、氧同位素与当地冷泉水与沟水一样均落在大气降水线附近，说明温泉水与地表水及冷泉水一样都来源于大气降水，但它们之间存在一定差异，温泉水样的氢、氧稳定同位素表现出比其它两者明显的贫化。3类水样中温泉水明显偏离大气降水线，出现轻微的氧漂移。

图6 与大气降水线关系图

表3 氢氧稳定同位素测试数据表

3 地下热水形成机制分析

(1) 沃卡盆地地热区热源分析

温泉出露点的位置是近南北向增期乡断层与东西向沃卡韧性剪切带交汇形成的构造破碎带，断层构造的发育与组合对与该温泉的形成与出露具有主导性控制作用。沃卡温泉出露点的地热场背景较周围区域高，较高的热流值与沃卡地堑盆地构造形态及断裂构造的高导热性能有关。

(2) 沃卡温泉水源分析

沃卡地区温泉氢氧同位素研究表明地下热水主要来源于大气降水补给，其补给高程5 000～5 300 m之间，沃卡盆地北面高山为地下热水的主要补给区，补给高程在5 000 m以上。

(3) 热储层分析

沃卡温泉的热储类型为断裂带型热储，使用SiO2估算温标计算，沃卡温泉平均热储温度约为102 ℃～114.07 ℃，通过离子成分的相关分析，判断出沃卡温泉有冷水的混入，通过计算冷水混入比例为0.6，冷水混入前热储温度为155℃。

(4) 温泉形成条件分析

沃卡盆地为地堑断陷盆地，断层带内岩石破碎，节理裂隙发育。沃卡盆地出露温泉的形成是大气降水与地表第四系潜水沿断裂破碎带深循环过程中，正常地温梯度下吸收地球内热形成热水。

4 结论

沃卡温泉主要阳离子Na+含量115～124 mg/l，阴离子Cl-含量33.3～55.7 mg/l,水化学类型为Cl·SO4-Na和SO4·HCO3-Na型，pH8.31～8.56，偏碱性，矿化度249.3～366.6 mg/l，为低矿化度温泉，温泉水化学特征与当地冷水、冷泉有明显区别。δD(‰)-150～-157.2，δ18O(‰)-18.3～-22，揭示温泉来源于大气降水补给，补给高程在5 000～5 300 m之间。地球化学温标估算沃卡温泉热储温度155℃。沃卡温泉出露呈北东向带状展布，明显受断裂控制，地下水在沿断裂深循环过程中增温形成温泉。温泉温度高、流量大、水质良好，具有开发价值。

[1] 李明礼，杨志红.西藏日多温泉水化学特征及其物质来源[J].中国岩溶，2015，34(3):209-216.

[2] 廖志杰，赵平.滇藏地热带——地热资源和典型地热系统[M].北京:科学出版社，1999.

[3] 多吉，等.典型高温地热系统——羊八井地热田特征[J].中国工程科学，2003，5(1):42-47.

[4] 佟伟，章铭陶，张知非，等.西藏地热[M].北京:科学出版社，1980.

[5] 魏斯禹，腾吉文,等.西藏高原地热活动、温泉分布与地球物理场特征[J].西北地震学报，1981，3(4):17-25.

[6] 刘久荣，潘小平，杨亚军，等.北京城区地热田某地热井热水地球化学研究[J]，现代地质，2002，16(3):318-321

[7] 王鹏，陈晓宏.西藏地热异常区热储温度及其地质环境效应[J].中国地质，2016，43(4):1429-1438.

作者简介：贺咏梅(1965- )，女，汉族，甘肃酒泉人，博士研究生，研究方向为地质工程。E-mail:393588474@qq.com

FORMED CAUSES AND HYDRO-GEOCHEMISTRY CHARACTERISTICS OF HOT SPRINGS IN TIBET VOCA

HE Yong-mei1，2, XUN Xiao-hui1，2, XIE Ye1,2
(1.College of Environment and Civil Engineering,Chengdu Univcrsity of Technology,Chengdu 610059,China;2.National Laboratory of Geo-hazard Prevention and Geo-environment Protection, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059,China)