川西甘孜州地热资源特征及开发利用前景2

孙东，曹楠，刘馨泽，张志鹏



川西甘孜州地热资源特征及开发利用前景2

孙东1,2，曹楠1,2，刘馨泽3，张志鹏1,2

(1. 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；2 四川省环境保护地下水污染防治工程技术中心，成都 610081；3.四川省华地建设工程有限责任公司，成都 610081）

位于青藏高原东缘的四川甘孜州温泉点众多，地热资源丰富，地热水化学类型主要为HCO3-Na型，90%的地热点TDS大于500mg/L，72.5%的点大于1 000mg/L。表明了地热水经过了深循环，受岩浆热事件、断裂、中下地壳熔融体等条件控制。康定县榆林宫、中谷及巴塘县热坑—茶洛地热田热储温度超过200℃，甘孜地热田、理塘地热田热储温度在200℃±，其他地热田热储温度低于200℃。中高温地热田可供地热发电开发，距离县城较近的地热田可进行集中供暖开发，旅游线路周边地热资源可结合旅游规划进行休闲旅游、康养医疗开发，农业种植区的地热资源可进行温室种植开发。

地热资源；温泉；开发利用；甘孜

我国西部处于欧亚板块内部及欧亚和印度洋两大板块的碰撞边界，在其构造运动影响下，在板缘地带形成岩浆活动型高温地热资源，而在板块内部地壳隆起区和地壳沉降区，则分别形成隆起断裂型及沉降盆地型中低温地热资源[1]。四川西部的甘孜州位于特提斯喜马拉雅造山带内，各类构造发育，岩浆岩广布，地热资源露头众多。包含了具有不同温度、矿化度和特殊化学成分的地热资源，有高温蒸汽地热资源及中低温地下热水，可为发电、采暖、农业种植、旅游、医疗等方面的提供广泛的用途。然而，该地区的地热资源利用率不高，目前仅康定利用了地热资源进行集中供暖和开展了地热发电试验，其余有少部分利用为温泉休闲洗浴，90%的地热资源处于天然排放状态，未被很好利用，导致资源闲置。

1 地质背景

甘孜州位于青藏高原东部，属于特提斯构造域，受印度板块和欧亚板块的汇聚—碰撞—造山作用的影响，形成了许多岩石圈规模的走滑、逆冲断裂带和火山岛弧构成的海拔平均在4 000m以上的高原区。区域发育3条深大断裂带，分别是鲜水河断裂带、甘孜—理塘断裂带、金沙江断裂带；数条主要大断裂，分别是德格—乡城大断裂带、玉科大断裂带、陈支大断裂带等；三条走向NNW和近SN的大断裂分割了两大构造单元，分别是金沙江断裂带与甘孜—理塘断裂带之间的义墩岩浆岛弧带和甘孜—理塘断裂带以东的松潘—甘孜褶皱带（图1）。

鲜水河断裂位于松潘—甘孜褶皱带（图1），是一条具有左旋走滑的全新世活动断裂，长350km，频繁发生强震，其走滑速率为2～12mm/a[2]。甘孜—理塘断裂从西部的金沙河俄支延伸到东部的甘孜，转而南下经理塘，后转向SE至木里，研究区内长度约为700km，总体上呈现由2组左行斜列式断裂与其之间的SN向转换带断层构成，具有近垂直倾角的左旋走滑断层，其走滑率约为2～4mm/a[3,4]。金沙江断裂带是由数条断层构成，构造上归属于为金沙江缝合带，区内呈NW走向，延伸长度超过300km，被认为在第四纪仍有活动性，全新世也曾有过活动[5]，其中的乡城断裂是金沙江断裂的一部分，呈北西向展布，以右旋走滑为主，走滑速率为8.7±2.1mm/y[4]。

松潘—甘孜褶皱带是华南地块被动边缘的西部延伸，覆盖着厚度为10～15km的三叠纪复理石组合，通过大规模的滑脱构造与结晶基底强烈折叠和分离[2]，内部发育众多的花岗质岩体，其年龄具有220～230Ma、197～131Ma、13～4Ma三个峰值，最为年轻的是位于康定的折多山花岗岩，一般认为是鲜水河断裂带左行走滑的产物[2]。

义墩岩浆岛弧带，主要为古生代至中生代地层和侵入岩体。岩体大致分225～210Ma、152～102Ma、94～71Ma和34～16Ma[2]，花岗岩侵入可能是印度板块与欧亚板块复杂汇聚—碰撞—造山过程有关。

2 地热资源特点

2.1 地热资源分布特点

据前人资料和最新调查成果，甘孜州的水热活动强烈，全州共有温泉点264个，地热井17口，除色达县外，其余17县均有水热活动（图1a、表1）。

图1 甘孜州地热资源分布图

全州温泉分布主要受3条深大断裂带和数条主要大断裂（德格-乡城大断裂带、玉科大断裂带、陈支大断裂带等）控制，形成了3个主要地热带和9个水热活动集中分布区的基本分布格局（图1a）。水热活动强烈区一般位于主干断裂带及其转折的部位，以康定县、甘孜县、理塘县、巴塘县为典型代表（图1a）。

2.2 地热资源露头温度

甘孜州温度20～40℃的温泉88个，占比33%，40～60℃的温泉116个，占比44%，60～90℃的温泉57个，占比22%，大于90℃的温泉3个，占比1%（表1）。泉点温度在40℃以上的占比总数达到60%以上，温度在60℃以上的泉点主要位于康定县榆林宫—中谷一带的鲜水河断裂带、理塘县新龙—理塘一线甘孜理塘断裂带、巴塘县热坑—茶洛一带的金沙江断裂带，上述3县占到温泉露头总数的65%以上。目前在康定老榆林村ZK203井（2 000m）获得井口水汽温度最高，高达198℃；康定ZK201 井（267m），井底温度达 208℃；理塘热坑实测蒸汽温度达到150℃。由此可见，在康定、理塘等地的工程揭露的地热流体温度均属于高温地热资源。

表1 甘孜州温泉及地热井统计表

序号县温泉地热井热水温度概述温泉温度分级（℃） （个）（口）20~4040~6060~90>90 1康定3513一般40~70℃，最高91℃；地热井最高198℃915101 2甘孜141一般30~50℃，最高91℃；地热井92℃94　1 3理塘50　普遍40℃以上，最高86℃102515　 4道孚14　一般30~45℃，最高72℃3101　 5炉霍41一般30~40℃，最高50℃22　　 6丹巴71一般40℃以下，最高89℃511　 7德格24　一般40℃左右，最高72℃6144　 8稻城10　一般49℃左右，最高69℃262　 9九龙3　43~69℃　　3　 10乡城18　一般40℃左右810　　 11石渠2　20~47℃11　　 12德荣1　36℃1　　　 13白玉24　40℃左右，大于60℃的3个1473　 14雅江4　40~69℃　31　 15巴塘35　普遍40℃以上，最高91.3℃1012121 16新龙13　一般35~44℃，最高83℃742　 17泸定61普遍大于40℃123　 合计26417　88116573

2.3 地热资源地球化学特征

统计甘孜州130个温泉水样品，显示其地下水化学类型主要为HCO3-Na型，其次为HCO3·Cl-Na、HCO3-Na·Ca，还有少量的HCO3- Ca·Mg和HCO3- Ca·Na型；地热井的水质主要为Cl·HCO3-Na、HCO3·Cl-Na型（图2）。总体反应了地热水经过了深循环，但浅表冷水混合比例较大的特征。统计80处地热点的TDS显示，90%的地热点TDS大于500mg/L，72.5%的地热点大于1 000mg/L（图3），总体显示温泉的TDS低于地热井，表明温泉水有浅层水的混合。康定一带的水质结垢性评价表明，其具有轻微的结垢性，主要结垢物为碳酸钙[7]。

图2 地下水化学类型统计图

34件温泉水和17件地热井地热水矿物质分析表明，甘孜州地热资源基本都含有2种以上的有益矿物质，普遍含偏硅酸、锂、氟、硫化氢、偏硼酸等矿物质。按《地热资源地质勘查规范 》（GB/T 11615-2010）理疗热矿泉水水质标准划分，34件温泉水样水质基本达到了具有医疗价值浓度和矿水浓度，部分指标达到命名矿水浓度。17口地热井水样显示绝大多数均达到了命名矿水浓度。总体表现为温泉水矿物质含量略低于地热井，推测可能与温泉水的天然状态下有地表水或者浅层地下水混合有关。

3 地热资源成因及潜力分析

3.1 主要水热活动区热储温度分析

三大地热带的热储温度受控热构造和热源的控制，略有差异，同时具有一定的分段性。

康定—炉霍地热带（Ⅰ）总体热储温度为80～290℃之间，但分段性比较明显，位于康定一带的中谷地热田和榆林宫地热田热储温度明显高于磨西地热田及鲜水河断裂带北段，炉霍一带的热储温度稍低，计算结果显示低于100℃（表2）。

甘孜—理塘地热带（Ⅱ）总体热储温度为80～200℃之间，其中的甘孜地热田热储温度最高，达到208℃，其次是理塘地热田，热储温度接近200℃，新龙一带和雀儿山一带热储温度稍低，在120～130℃之间（表2）。

巴塘—乡城地热带（Ⅲ）总体热储温度为110～225℃之间，热坑—茶洛一带的热储温度超过200℃，巴塘县城附近及乡城一带热储温度最高达到130～140℃（表2）。

巴塘—乡城地热带（Ⅲ）总体热储温度为110～225℃之间，热坑—茶洛一带的热储温度超过200℃，巴塘县城附近及乡城一带热储温度最高达到130～140℃（表2）。

3.2 地热资源成因分析

甘孜州地热资源的分布在空间上呈现了与断裂构造和侵入岩体的高度相关性。Tang等[2]认为地表热流基本上对应于中新生代以来的地壳构造热事件和动力学过程，因此，构造热时间、动力学过程与地热的形成密切相关。

甘孜州地区在三叠纪、侏罗纪、白垩纪及新生代岩浆活动强烈，形成了一系列的侵入岩浆岩体，多以花岗岩为主。85%的地热点基本沿着岩浆岩体周边分布或在其内部出露，对比主要水热活动区前述的热储温度计算结果，理塘热坑、康定等地新生代花岗岩体出露区，其热储温度均超过200℃，三叠纪—白垩纪岩浆岩体周边的地热资源热储温度稍低，体现了岩浆侵入构造热事件年龄与地热资源温度的相关性。

表2 甘孜州主要水热活动区特征表

a：K-Mg 温标；b：Na-K 温标；c：玉髓温标；d：石英无蒸汽损失温标；e：石英100℃最大蒸汽损失温标；f：N-K-Ca 和N-K-Ca-Mg 温标；g：Na-Li 温标；h：化学热力学模拟法 * 引自Li 等[8]；+ 引自Guo 等[9]；# 引自Tian 等[10]；☆ 引自Qi 等[11]；※ 引自赵庆生等[12]；◇ 引自赵庆生[13]；其他为本次计算

分析地热资源露头的分布位置，约80%的地热点与断裂位置具有高度的相关性，基本沿着断裂带，尤其是多方向断裂的复合交切位置，以及断裂的转折端附近。对比前述的热储温度，在甘孜、理塘地热田的热储温度较高，基本在200℃左右，分析构造发现，此处为分支断裂与主断裂的交汇和活动断裂形成具有伸展性质的构造盆地，亦是深大断裂带附近，总体上体现了断裂构造组合样式及规模不同对地热资源的差异控制。

构造研究结果表明，在青藏高原下地壳内（-15~25km）内存在一个低速层（Vs＜3.2km/s）、高导层[14]，且具有向四川盆地方向流动的特征，遇四川盆地阻挡后，分别向北东和向南的流动特征[15]，可能为大规模地壳再熔融作用层[16]。S波速度可以为地球的热结构分析提供重要的信息，分析青藏高原东缘的S波速度结构认为在巴塘—理塘一带下地壳中下部至少存在厚度10km左右的NW向低S波速度层，该区域的低速区域与表面的高温温泉非常吻合，Tang等[2]并计算了巴塘—理塘镇地下-15～30km处中—上地壳S波速度层的估计温度约为850～1 000℃[2,17]。在青藏高原内普遍存在该低速层，推测为塑性熔融层，其对青藏高原大量的地热孕育起到了关键作用。但对比东西向剖面发现，有深大断裂沟通熔融层至地表，其地热露头温度及热储计算结果更高，而在雅江一带的断裂所围限的块体内部地热资源不太发育。

根据本次的分析认识，对前人[2,17]的地热模型进行了修正（图4），控制甘孜州地热资源的条件和因素包括：①岩浆岩体：岩浆岩体的放射性衰变为地热资源提供了热源，其热源的贡献大小取决于其形成的时间，越晚对地热水的热源贡献越大，岩浆岩体的侵入接触面是地热补给或者排泄的关键通道。②断裂：断裂破碎带为大气降水的补给、地下热水的径流和排泄提供重要通道；其次，断层活动过程中的摩擦和剪切也是温泉热源之一；另外断裂的几何学特征（组合样式、规模）、变形学特征及运动学特征决定了地热水的循环深度，控制了地热水热储的温度；③下地壳熔融层：可沿着深大断裂等为浅部提供稳定热源，甚至可提供部分（约25%～30%[9]）地热水水源。

4 地热资源开发利用前景

4.1 利用现状

通过调查，甘孜州地热资源总体利用程度不高，目前仅在康定县利用榆林宫地热田资源进行集中供暖，实现了一定的商业开发；其次在中谷地热田开展了较为深入的勘探工作，开展了地热发电试验；除此之外主要是引流天然温泉进行简易的休闲洗浴开发；亦有少量浅井开采用于休闲洗浴，主要集中在康定亚拉河和榆林河。除康定之外的其他县对温泉的利用率均不超过温泉点数的20%。个别点应用于地震监测，如理塘的毛垭温泉等。

1 新生代花岗岩体；2 侏罗纪花岗岩体；3 三叠纪花岗岩体；4 下地壳塑性熔融体热源；5 断层摩擦热源；6 新生代/中生代花岗岩放射性衰变热源；7 地热水补给源及补给途径；8 地热水上升通道；9 地热水循环途径及循环深度；10 地层代号；11 T≥90℃温泉；12 60≤T＜90℃温泉；13 40≤T＜60℃温泉；14 20≤T＜40℃温泉；15 深大断裂；16 断裂；17 推测滑脱带；18 推测断裂；19 推测下地壳熔融体；20 推测等温面

4.2 利用方向分析

甘孜州地热资源具有储量丰富，有益元素众多，温度高、埋藏浅等特点，为发挥其最大经济效益，可考虑梯级式能源开发，从中高温发电，中温供暖，低温休闲洗浴、医疗以及农业利用等方向全面实现梯级开发。

4.3 地热发电及集中供暖前景

综合地热资源的品位、地理位置、地热资源储量，以及地热资源需求等，认为在高原寒冷区其冬季供暖需求大，为避免高温地热资源浪费可先进行发电开发，结合当前的社会发展综合确定以下地热田可作为优先的地热发电和供暖开发（表3），并能产生较大的经济效益。

表3 可供优先进行地热发电和集中供暖的地热田统计表

4.4 其他利用方式开发前景

前述地热田可优先用于地热发电和供暖开发外，这部分地热资源仍可结合县城的经济发展优势，对尾水（一般仍高于30℃）进行农业种植和休闲旅游开发，实现资源的梯级利用。其次，甘孜州是今后川藏铁路、川藏高速（北线G4217、南线G4218）经过的重要交通、旅游线路，可充分考虑结合旅游规划进一步开发川藏铁路和川藏高速沿线的地热资源用于休闲旅游和医疗。

甘孜州属于高原地区，冬季漫长，全年平均气温偏低，农业种植受当气候影响类型单一，在农业种植区与地热资源分布区的耦合区域，可考虑利用地热资源进行温室种植，发挥地热资源的经济效益。

5 结论

1）甘孜州共出露温泉264个，地热井17口，除色达县外，其余17县均有明显的水热活动显示。

2）地热水化学类型主要为HCO3-Na型，其次为HCO3·Cl-Na型、HCO3-Na·Ca型，TDS显示，90%的地热点TDS大于500mg/L，72.5%的点大于1 000mg/L。

3）康定中谷、榆林及巴塘热坑—茶洛地热田热储温度大于200℃，甘孜、理塘地热田热储温度在200℃左右，其他地热田及水热活动区热储温度低于200℃。

4）甘孜州地热资源的主要控制条件包括中下地壳熔融体和岩浆岩体提供热源，断裂创造地热水补给、运移和排泄的空间等，除此之外断裂构造的活动亦可提供部分热源、中下地壳熔融体可提供部分水源，各类不同条件的组合控制了地热资源品位的差异。

5）康定中谷、康定榆林宫、巴塘热坑—茶洛、甘孜、理塘等地热田具有优先进行地热发电的潜力；康定中谷、康定榆林宫、甘孜、理塘、稻城金珠、道孚龙普沟和乡城水洼等地热田，距离县城所在地较近，可为县城集中供暖提供支撑，具有经济可行性。并可考虑梯级开发，发挥其最大经济效益。

6）川藏铁路、川藏高速沿线的地热资源可进一步挖掘其旅游价值，进行休闲旅游和医疗开发；农业种植与地热资源分布的耦合区，亦可利用地热水进行农业温室种植，丰富高原气候区农业种植类型。

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Geothermal Resources and Development in Garzê Prefecture, Sichuan

SUN Dong1,2CAO Nan1,2LIU Xin-ze3ZHANG Zhi-peng1,2

(1-Chengdu Center of Hydrogeology and Engineering Geology, SBGEEMR, Chengdu 610081; 2- Engineering and Technology Center of Groundwater Pollution Control for Environmental Protection of Sichuan Province, Chengdu 610081; 3-Sichuan Huadi Construction Engineering Co., Ltd.，Chengdu 610081)

Garzê Prefecture lies on the eastern margin of the Qinghai-Tibet Plateau, and is rich in geothermal resources with 264 hot springs. However, the development and utilization of geothermal energy is lower. Chemical types of the geothermal water are mainly HCO3-Na type followed by HCO3·Cl-Na type and HCO3-Na·Ca type. TDS for 90% geothermal water is more than 500 mg/L, for 72.5% is more than 1000 mg/L, indicating that the geothermal water has undergone deep circulation and is controlled by magmatic thermal events, faults and melts in the middle and lower crust. The thermal storage temperature for Yulin, Zhonggu geothermal fields in Kangding County and Rekeng-Chaluo geothermal fields in Batang County is higher than 200℃, for geothermal fields in Garzê and Litang is about 200℃±, and for the others is less than 200℃. The geothermal fields above-mentioned can be exploited for geothermal power. The geothermal resources above-mentioned, with the exception of the Batang-Chaluo geothermal field, and those in Shuiwa, Xiangcheng County, Longpugou, Dawu County and Jinzhu, Daocheng County, can be utilized for central heating in the county town. The rest of the geothermal resources can be in combination with tourism planning utilized for leisure tourism and medical development. The development and utilization of geothermal resources in agricultural planting areas can also be considered for agricultural greenhouse planting.

geothermal resource; Garzê；west Sichuan; hot spring;development and utilization

2018-12-31

孙东（1982－），男，四川南江人，高级工程师，研究方向：水工环地质

P641.7

A

1006-0995（2019）01-0133-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.01.031