云南省镇沅县秀山村地热水特征与成因

徐剑波 李仕斌

摘 要：秀山温泉位于澜沧江褶断带与子马-景谷复向斜交接部位的澜沧江热水带中，出露于北西向与北东向两组断裂之间，并且与印支期花岗岩体（[γ51]）相关联，是多重作用下的产物。热源主要为下伏岩体余热释放，其次是派生断裂沟通了它们之间的联系，加强了热对流。温泉有多种有益元素存在，属中温砷+偏硅酸温矿（泉）水、锂+锶天然矿泉水。用无蒸气损失的SiO2温标估算的热储温度为122.8 ℃，估算的温泉水循环深度为2.26 km。区内具有进一步寻找中、高温热水资源的可能。

关键词：温泉;澜沧江;断裂

中图分类号：P314.1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）09-0141-03

Abstract： Xiushan Hot Spring is located in the Lancang River hot water zone at the junction of the Lancang River fold fault zone and the Zima-Jinggu complex syncline， which is exposed between two sets of NW-trending and NE-trending faults， and is associated with the Indosinian granite body （[γ51]）， which is the product of multiple actions. The main heat source is the release of residual heat from the underlying rock mass， followed by derivative faults that communicate the connection between them and strengthen heat convection. There are a variety of beneficial elements in the hot springs， including medium-temperature arsenic + metasilicate warm mineral （spring） water， and lithium + strontium natural mineral water. The thermal storage temperature estimated with the SiO2 temperature scale without vapor loss is 122.8 ℃， and the estimated hot spring water circulation depth is 2.26 km. The zone has the possibility of further searching for medium and high temperature hot water resources.

Keywords： hot spring;Lancang River;fault

地热资源是集热、水、矿于一体的综合性矿产资源。地热资源的开发利用对节约能源、保护环境、提高居民生活质量和医疗保健水平有着重大的作用。

秀山温泉位于滇西褶皱区超岩石圈的澜沧江深大断裂、澜沧江地热带内，区内地质构造极为复杂，岩浆活动强烈，活跃的地壳运动为本区高温地热水的形成提供了良好的地质背景[1]。由于位置偏隅，交通不便，秀山温泉一直未得到开发利用。随着国家整体乡村扶贫攻坚战的深入与建设美丽新农村的战略构建，新近开通的墨（江）临（沧）高速公路从秀山村近傍通过，为加速当地热水资源开发、助力农村经济的快速发展提供了机遇[2]。

1 区域地质背景

研究区处于澜沧江褶断带与兰坪-思茅上叠坳陷交接处。澜沧江深大断裂从北往南呈S形-反S形弯曲，总体近南北向延伸，兩端被北西、北东后期断裂所切。断裂东以过渡型长轴状褶皱为主，西则发育南北向构造及弧形构造，断块活动明显，沿断裂带有酸性—中性—超基性岩脉侵入。断裂具多期复活活动的特征，断裂带旁侧有温泉出露。

澜沧江褶断带东西宽度为5～10 km，呈近南北向展布，以中、上三叠统火山岩、火山碎屑岩建造为主体。区内褶皱发育，总体属子马-景谷复向斜的一部分，岩浆活动强烈，有不同期次的岩浆呈岩脉、岩株侵入。区内断裂发育，主干断裂平行于深断裂分布，并为后期之北北西或北东向横断裂所切割或错移。

子马-景谷复向斜总体向南渐宽并向南北向延伸。次级向斜槽部多分布下白垩统景星组及曼岗组红色建造;背斜核部则出露中侏罗统和平乡组红色建造及部分中三叠统火山岩建造。

2 区域地热异常

区内以南北向构造体系为主，各期岩浆岩、地震活动及温泉出露均沿南北向构造展布。区内按构造格局划分为三个热水区（带），即西部幸福（临沧）-双江热水带、澜沧江热水带和景谷热水带。秀山温泉处于澜沧江热水带，属于褶皱山区断裂型热水区，如图1所示。

澜沧江热水带分布于测区中西部，泉水沿澜沧江河谷两侧出露，受澜沧江断裂带控制。均出露于印支期花岗岩内（断裂）或接触带。

临沧-双江热水带沿临沧花岗岩体西部边缘分布，泉水受印支期花岗岩体（[γ51]）控制，多出露于盆地边缘及沟谷两侧的花岗岩接触带。

景谷热水带分布于景谷盆地周围，受北东向断裂控制。泉水出露于盆地边缘及沟谷底部。

3 秀山温泉地质特征与控制因素

3.1 地质特征

区内构造比较复杂，褶皱及断裂均发育较好。对地热水资源起控制作用的主要大断裂有澜沧江深大断裂及其次级大断裂，下面分析主要断裂和褶皱特征。

3.1.1 断裂。这里重点介绍4条断裂，即F18、F20、F27和F28。

F18长度为23.8 km，走向为325°～350°，倾向为245°，倾角为65°～70°，为压性逆断层，断裂带出现角砾岩化、糜棱岩化，往北裂面发育，有石英脉侵入其中。

F20沿0°～30°平行于澜沧江大断裂展布，从南往北反复做S形转弯，被北北西及北东向断裂切成数段。断裂沿线出现岩石片理化、碎裂-角砾岩化或糜棱岩化。断层表现出多期复活活动的特征，断层面北段倾向东，南段向西，属高角度冲断裂。

F27长度为6.7 km，走向为10°～20°，倾向为285°，倾角60°～70°，为逆断裂，岩石出现糜棱岩化或出现碎裂现象。

F28长度为8.5 km，走向为35°～50°，倾向为300°，倾角为65°，为逆断裂，断层带出现糜棱岩化，岩层出现错动变质及牵引现象。秀山温泉的形成与该断裂关系密切。

3.1.2 褶皱。⑥号向斜与秀山温泉关系密切，向斜轴向为350°～35°，长度为28 km，两翼地层产状为25°～45°，核部地层为下白垩统曼岗组（[K1m]），两翼为下白垩统景星组（[K1j]）及中侏罗统和平乡组（[J2h]）。该向斜为长轴向斜，两翼基本对称。

3.1.3 岩浆岩。区内（澜沧江褶断带）三叠纪火山岩发育，同时有不同时期的侵入岩体（脉），区内温泉多与印支期花岗岩体（[γ51]）有关。

3.2 控制因素

构造体系决定区内热水的空间分布，次级构造、岩浆岩界面以及不同方向和力学性质断裂交汇部位则控制着热水的生成和运移条件[3]。

3.2.1 南北向压性断裂是沟通热源的主要通道。近南北向分布的压性、压扭性断裂带是滇西三江经向构造带的主体部分。澜沧江深大断裂是长期性活动断裂，大部分切穿了岩石壳，可到达上地幔，地下水向深部运移吸收岩浆对流作用释放出来的热能，然后沿断层上升，溢出地表形成温泉。

3.2.2 派生断裂带多出露中、高温热水。经向构造在形成南北向主干断裂的同时，还形成了派生的北东向和北西向张扭性断裂，地下热水亦多沿其运移上升形成温泉。区内该类型的温泉数量占比为64%。秀山温泉就出露于此类派生断裂带附近。

3.2.3 沿近期活动性断裂带分布的盆地两端多有温泉出露。新生代断陷盆地多沿继发性活动强的断裂带发育，控制盆地的断裂一般较大，为地壳深部热源向上运移提供了良好通道。地下热水多沿断裂向盆地两端运移，在盖层变薄或消失地带溢出地表形成温泉。

3.2.4 沿印支期花岗岩体（[γ51]）边缘及围岩接触带多有温泉出露。热源主要为大型岩体不断释放余热，使地下水温升高，沿岩体边缘断裂出露的常为中高温、高温热水。秀山温泉亦跟花岗岩体有关。

综合以上因素，秀山温泉出露于印支期花岗岩体与围岩接触带，岩体略显隐伏状，是多重作用下的产物。热源主要为下伏岩体不断释放余热，使地下水增温;其次是派生的北东向张扭性F28断裂沟通了它们之间的联系，加强了热对流，使其溢出地表形成温泉。

4 温泉水化学特征与热储温度、循环深度

4.1 水化学特征

秀山温泉在沟旁洼地内由20多个溢流点汇成，总流量为2.17 L/s，泉点周围有灰褐色与黄色钙华、硫华凝结，有异味，水温为51 ℃，属中温温泉。2020年3月采集水样送测，分析结果显示有多种有益元素存在，按《天然礦泉水资源地质勘探规范》（GB/T 13727—2016），其属于砷+偏硅酸温矿（泉）水，为理疗用的天然矿泉水;根据《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水》（GB 8537—2018），锂、锶及溶解性总固体含量高，其属于锂+锶天然矿泉水，有利于养生保健。温泉水的主要成分含量如表1所示。

注：温泉水的pH为7.33。

4.2 热储温度

热水化学成分随水温变化而变化，具有较强的规律性。人们可以通过测定地热流体的化学组分浓度比值，计算和推测深部热储温度[4]。偏硅酸含量与水温的关系密切，水中的二氧化硅是由热水溶解石英所形成的，水温越高，二氧化硅的含量也就越高。人们可以用无蒸气损失的SiO2地热温标估算热储温度，选用热水到达地表时没有沸腾的计算公式，如式（1）所示。经计算，秀山温泉热储温度为122.8 ℃。

式中，[t]为热储温度，℃;[a]为水中SiO2含量，mg/L。

4.3 温泉水循环深度

地热水温度与地热水循环深度有很大的关系。人们可以利用当地地温梯度和热储温度来计算温泉水的循环深度。按式（2）计算，秀山温泉循环深度为2.26 km。

式中，[D]为循环深度，km;[g]为地温梯度，℃/km，区内取50 ℃/km;[tR]为热储温度，取122.8 ℃;[tcold]为当地冷泉最低温度，℃，取当地年平均气温20 ℃;[h]为常温层厚度，km，当地常温层厚度为0.2 km。

综上分析，秀山温泉的热能主要来源于放射性元素蜕变产生的热及上地幔传导热，大气降水的入渗为地热水的主要补给来源，地下水沿主干断裂发育的构造裂隙或者次级断裂带向深部渗透参与深循环，并在径流过程中不断吸取围岩中的热量，沿断层或岩体接触带上升而形成温泉。

5 结语

澜沧江深大断裂是云南新近地史时期构造活动最活跃、最强烈的地区之一，地热异常十分明显。区内地层、地质构造具备地热水赋存的条件和空间，具有进一步寻找中、高温热水资源的条件。秀山村地热资源水质独特，含多种有益矿物质成分及元素，属少见的集聚多种有益矿物质的优质温泉。除热水理疗和矿泉水开发外，人们还可发展低温热水养殖（植）业，结合当地特有的自然风景与经济、文化等优势，打造旅游休闲、观光与生态养殖（植）一体的优质项目[5]，使其成为常保脱贫成效、振兴当地经济的增长点。

参考文献：

[1]方丽萍，丁建博.云南地热资源的成因分析及开发利用[J].水文地质工程地质，1997（4）：47-50.

[2]徐剑波.李仕斌.云南省镇沅县振太镇杨保组地热水开发可行性研究报告[R].2020.

[3]房艳国，李茂华，等.云南大理州洱源盆地温泉分布特征及成因分析[J].资源环境与工程，2015（5）：701-705.

[4]徐洪飞.云南泸水地区部分温泉水化学和同位素特征及成因分析[D].北京：中国地质大学，2020：18.

[5]武红艳.云南温泉类地质遗迹分布特征及开发利用建议[Z].2020.