新疆塔什库尔干县塔合曼盆地地热资源成因特征分析

【摘要】新疆塔什库尔干县塔合曼盆地受控于塔什库尔干主干大断裂的影响，新构造运动强烈，在其盆地中出露3处温泉点，其中温度最高的为塔合曼温泉，温泉水温度达64℃，且在盆地中也有较好的地热显示特征。本文对塔合曼盆地的地层、构造特征和地热形成机理进行了研究探讨，对于指导地热资源勘探工作有一定的借鉴意义。

【关键词】地热资源；地质构造；成因类型；大地热流；形成机理

1.引言

塔合曼盆地位于帕米尔高原的塔什库尔干谷地北侧，为一封闭的山间盆地，区内南、北、西三面为山前带，地形起伏较大，中部地形相对平缓，行政区划隶属于塔什库尔干县塔合曼乡管辖。在盆地的西南缘出露塔合曼温泉2处，在盆地的东南缘出露拜什库尔干温泉1处，地热显示较为明显。目前塔合曼温泉已开发成温泉疗养院，具有较好的开发前景。

2.地形地貌

区域上，塔合曼温泉位于帕米尔高原昆仑山-喀喇昆仑山区，西部为沙里阔勒岭，海拔5000m以上，东部为安大力塔格山脉，海拔5000m左右。两山系之间为封闭的塔合曼盆地，海拔3100-5000m，高差1000～1500m，属中-高山区，盆地宽处仅15km，窄处不足5km。构成西北高东南低的窄长的盆地，地形切割强烈，形成平坦開阔的山谷。

3.地质概况

3.1 地层

研究区主要出露地层为：元古界变质岩（Pt）、第四系（Q）堆积地层和喜山期侵入岩（γ6），在该区域内未见到第三系地层出露地表，但通过物探显示，在第四系之下有第三系地层存在。

3.1.1元古界变质岩

为一套富含石榴子石、夕线石等特征变质矿物的变质岩系，变质程度达高角闪岩相的，因大量岩浆岩侵入。主要岩石类型有角闪片麻岩、斜长片麻岩、大理岩，夹石英岩、石英片岩和少量变质杏仁状安山岩。石英片岩在研究区东部基岩山区成规模的出露，在研究区西南部塔合曼温泉周边及温泉南部呈零星出露，呈黑色和灰黑色，变晶结构，片状构造。

3.1.2 第四系

第四系松散堆积物主要为：上更新统冰川堆积物和上更新统-全新统冲洪积物，分布于研究区山前地带及盆地中部的大面积盆地区，岩性以砂砾石、卵砾石、亚沙土为主，由山前向盆地中部颗粒逐渐变小，母岩成分主要为花岗岩和变质岩。第四系地层厚度数十米到数百米不等，从四周向盆地中部逐渐加深。

3.2 地热形成的构造特征

区域上位于帕米尔高原的中东部，帕米尔构造区中东部发育三大断裂构造体系，由高原内部向外分别为喀喇昆仑断裂带、康西瓦断裂带、公格尔断裂带，各断裂构造表现出明显不同的运动方式。塔什库尔干断裂是喀喇昆仑构造带向北部延伸的一条分叉断裂，南北向展布，运动方式为右行逆走滑，该断裂位于塔里木一级板块中的昆仑微板块内部，是北昆仑古生代复合沟弧带和中昆仑地块三级板块的分界断裂。

3.2.1 Fa断裂

沿盆地西侧山前呈北北西-南南东向延伸展布，总体上为正走滑断裂，倾向东，性质为张性，倾角60-80°，在部分地段断裂由正断层转化为逆断层，性质由张性转变为压性。受该断裂影响，形成塔合曼温泉WQ70和WQ71，同时在盆地西侧山前可以看到多处的断层三角面，与Fa断裂走向一致。

3.2.2 Fb断裂

在研究区东北部山前呈北西-南东向延伸展布，该断裂倾角较大，倾向向西，为正走滑性质，该断裂在土根曼苏沟发生错段，走向发生偏转。受该断裂控制，发育有拜什库尔干温泉WQ72，该断裂为盆地区与山区的分界线。

3.2.3 Fc断裂

在研究区区东南部山前呈北东-南西向展布，倾角较大，倾向西，为正断层，其南北两端与Fa和Fb桥接。该断裂控制着山区与平原区分界。该断裂倾向向西，为逆断层。在该断裂中部发育Q3，泉水温度18°左右。沿该断裂展布区域有明显的第四系湖积相亚沙土，明显的高出盆地水平面数米。

3.3 水文地质特征

3.3.1 地下水类型及富水性

基岩裂隙水主要赋存于盆地周边基岩山区的元古界变质岩和喜山期花岗闪长岩的节理裂隙和断裂破碎带中，主要接受高山区地下水的侧向径流补给和大气降水入渗补给，沿断裂带和节理裂隙径流，其中一部分以泉水溢出的方式排泄，单泉流量一般小于10L/s，富水性一般；另一部分在地下径流转化为松散岩类孔隙水。

3.3.2 地下水的补径排

研究区内，地下水主要接受东、北、西三面的高山区的冰川融水补给，分别由东、北、西三面以潜流和地表径流的方式向盆地中间汇流，同时还有少量泉水补给。在盆地中部分布有大量的泉水点，泉水主要来源于上游的地表水转换成了地下潜水，在盆地中部以泉的形式出露。

4.研究区地热显示特征

4.1 温泉热显示

研究区内温泉出露3处，存在温度异常的冷泉出露两处，区域上均受塔什库尔干断裂及其次级断裂控制影响。各泉特征见表2所示。

4.1.1 WQ70温泉（塔合曼温泉）

位于盆地西南部山区前缘，泉点周边出露地层岩性为γ6花岗闪长岩和Pt（元古界），该泉出露于Fa断裂带处，为断裂上升泉，该泉点水温64℃，泉流量5.0L/s。分析其成因为地表形成近东-西向延伸的沟谷，相应的深部形成断裂破碎带，深部地热流体沿破碎带上涌至地表，形成温泉。

4.1.2 WQ71温泉（塔合曼温泉北偏西约950米处）

据物探结果，该泉出露于Fa断裂带处，为断裂上升泉，该泉点水温25℃，泉流量0.5L/s。

4.2 机民井热显示

塔合曼盆地南侧白尕吾勒村有三处机民井有温度异常，井水温度18.18℃、19.89℃、16.37℃，高于正常地下水水温，恒温带在20-60m之间，穿过恒温层温度上升较快，平均地温梯度在2.5-3.0℃/100m之间。仅仅在第四系盖层中就能达到2.5℃/100m，若穿过盖层达到热储层，其地温梯度从理论上推理应该大于2.5-3.0℃/100m。

4.3 钻孔地温显示

根据塔合曼盆地西侧施工的钻孔测温，KT1孔孔内最高温度为36.2℃，出水最高温度为30℃，KT1钻孔深度为600m，通过计算平均地温梯度（按孔内温度36.2℃计算）为5.5℃/100m，表现出明显的地温异常。该钻孔地热水的水化学类型为SO4·HCO3-Na型。

5.地热成因分析

5.1 热源

区内地热来源于喜山期花岗闪长岩的侵入活动，花岗岩的发育受断裂构造的控制，热田基底可能有年轻的侵入岩体发育，这些侵入岩体在冷凝过程中释放出大量的热能，从而为热异常的形成提供了稳定的热源条件。该区的大地热流值大于100mw/m2，也表现了深部有较丰富的地热资源，一般情况元古界凝灰岩的产热量仅相当于喜山期花岗闪长岩的6.0-8.0%，即绝大部分热量来源于深部。

5.2 热储

热储为断裂破碎带及其裂隙控制的条带状储热空间，埋藏于盖层以下，热储中破碎带十分发育，为地热流体提供了很好的存储及运移通道，热储主要沿塔什库尔干断裂和其支断裂分布，以及断裂所控制的喜山期花岗闪长岩地层，西侧热储组成岩性为喜山期花岗闪长岩；东侧热储组成为深部的花岗伟晶岩脉。

6.结论

塔合曼盆地地热成因为隆起山地型，其热源主要来自于深部大地热流，由塔什库尔干主干断裂及其支断裂导热，将深部的热水通过断裂破碎带向地表运移形成温泉或在近地表形成地热异常。热水的温度主要取决于参与对流循环的地下水量、循环深度和地热系统所处的区域热背景。在热背景一定的条件下，热水循环深度越大，地下水循环量越少，地热水的温度越高。

参考文献：

[1]陈锋，朱欢欢，等.新疆地热资源调查评价与区划报告[R].新疆维吾尔自治区地质环境监测院，2013-2015.

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