西藏错那县城地热田成因机理及热储模型分析

摘要：由于错那县城地处西藏南部边陲，是我国重要的边境口岸（未开放），县城平均海拔4380m，气候条件恶劣，冬长夏短，年最低气温可达-37℃，然而当地电力及其它能源相当紧张，给在县城居民和驻地部队生活尤其是冬季采暖带来极大困难。全县军民克服了海拔高、天气严寒等严酷的客观条件，为建设边疆、保卫边疆、维护边疆的稳定作出了巨大贡献。错那县人民政府为彻底解决县城供暖问题，决定在县城开发利用地热资源，为县城供暖提供基础热源。本文主要是在综合分析错那县城地热田的地质构造、地热地质条件、水文地质条件、热流体特征等基础上，并与区域其它地热田的形成机理进行分析对比，综合分析研究错那县城地热田的成因机理和热储模型，为该地区今后合理开发利用地热资源提供技术依据与技术支撑。

关键词：错那县城;地热田;成因机理;热储特征;热储模型

西藏地热活动区位于喜马拉雅地热带中，高温地热资源占全国地热总量的80%。西藏地热资源主要分布在青藏铁路沿线的拉萨-尼木-羊八井-那区-错那湖一带，西藏地热分布按其地热活动行迹、显示特征和区域地质概况，大致划分为三大区域：即藏北低、中水显示区，“三江”上游中、高温热水显示区，藏南部谷地高、中温水汽显示区。错那地热田位于藏南地热显示区。错那县城地热田位于错那县城北部：县城（法院办公区附近）以北，东至F4断层，西抵F1断层（边防部队院子附近），北至加油站附近，面积约约4km2。地势北高南低，呈阶缓斜坡状向南递减，工作区平均高程4380m。

1地理概况

错那县为西藏自治区南部地区的边境重镇，位于西藏高原南部边缘，海拔一般3700～5600m，平均4500m，相对高差一般1000～1200m，海拔最高7060m，位于错那县东侧的康格多山;最低90m，位于错那县南中印交界处。气候恶劣，地广人稀。由于历史及自然环境等因素，区内交通欠发达，属于经济欠发达地区。

由于错那县城地处西藏南部边陲，是我国重要的边境口岸（未开放），县城平均海拔4380m，气候条件恶劣，冬长夏短，年最低气温可达-37℃，然而当地电力及其它能源相当紧张，给在县城居民和驻地部队生活尤其是冬季采暖带来极大困难。全县军民克服了海拔高、天气严寒等严酷的客观条件，为建设边疆、保卫边疆、维护边疆的稳定作出了巨大贡献。错那县人民政府为彻底解决县城供暖问题，决定在县城开发利用地热资源，为县城供暖提供基础热源。

2地热田地质条件

2.1地层

错那县城周边出露地层属北喜玛拉雅地层分区，主要有三叠系上统曲龙共巴组、第四系全新统地层。

2.2 地质构造

区域上，地热田位于印度板块北部陆缘部分喜马拉雅板片，次级构造单元大喜马拉雅陆棚亚壳片之高喜马拉雅基底集成次壳片和次级构造单元拉轨岗日陆隆亚片和雅鲁藏布江缝合带，一级断裂构造札达～拉孜～邛多江断裂带以南地区。基底为前震旦系聂拉木群的变质杂岩体。县域内断层根据其展布方向可分为北东向、北西向和近南北向三组，其中以前两组为主，后一组次之。区内主要有F1、F2、F3、F4四条断层，通过前期施工资料分析，区内主要热源来自上新世的岩浆侵入体产生的热量;F1断层是一个规模巨大的断裂，断层带下切很深，是區内的导热通道和储水构造，F2、F4正断层为储水构造，由于切割深度深，断层裂隙发育，形成了有利于热量传导的空间;热储层为三叠系中曲龙贡巴组砂岩，埋深60～120m。由于断层发育的位置、裂隙发育程度不一致，储热层内水热蚀变得程度很大的差异，在靠近断层发育的地段，水热蚀变较强，而远离断层和裂隙发育地段，表现的较弱。盖层：基岩热储层上部为第四系松散层构成。根据钻井揭露情况，盖层厚度在14.30～64.40m，平均厚度38.71m。主要发育在县城南侧那曲河谷一带，由亚砂土、砾石、粘土等多种类型的松散层组成，其中部分亚砂土和粘土石层含水性差，构成了有效的保温隔水层。

2.3 新构造运动

区内自古新—渐新世进入碰撞造山阶段，中新世—更新世随着印度陆块北缘西瓦里克带向北（喜马拉雅陆块）发生陆内俯冲，使喜马拉雅山脉急剧抬升，在本区表现为上新世纪末以来多次抬升所形成的各级夷平面、冰川、冰斗、角峰、刃脊地貌和深切河谷、河流阶地和晚近断裂活动、地震、地热活动。

新构造运动在测区表现极为强烈，其特点是以断裂的继承性活动、大面积整体间歇性掀斜抬升，垂直差异升降运动及水平运动、地震、地热活动为标志，表现出区内晚近构造运动具有继承性、新生性和节奏性。区内众多的冰川地貌和夷平面、河流阶地及近东西向和南北向的深切河谷、温泉、地震等都是新构造运动的主要记载。

3 热储特征及其埋藏条件

本次工作重点研究了错那县城的地热显示区浅层地热的热储及赋存情况。错那县城浅层地热热储为基岩热储，以裂隙为主。基岩热储以上为第四系松散层构成。主要发育在县城南侧切那曲河谷一带，由亚砂土、砾石、泥砾、粘土等多种类型的松散岩层组成，其中部分亚砂土和粘土石层含水性差，构成了隔水层，覆盖在基岩上，但厚度不大，据钻孔揭露，第四系厚度埋深在20米以上。

在强烈的新构造运动作用下，断层、褶皱发育。在诸多断层中，错那县城附近发育近东西向断裂，即F1断裂，沿山前沟谷延伸，走向78°，倾向南，倾角55°，为山前张性断裂。断层面局部可见到钙质充填物和滑动擦痕。在地貌上有断续的陡坎、陡坡，沿断层走向出露有多个泉点。其东端与F2断裂交汇，该断裂为北西—南东向断裂，为平移断层，走向145°。断层两侧岩石破碎。该断层切错F1断裂。在这两条断层的交汇部位，地表水热活动强烈，测区内的温泉就出露在这两条断层的交汇部位。位于县城东部的F4断层，为一条走向正南北的正断层，倾向向西，倾角40～45°，据QJ15号生产井钻井资料，该井钻进至80m处，岩性破碎，呈豆腐渣状，钻进至150m时消耗液漏失量约12m3/h，QJ14生产井施工过程中也遇到该断层，在80m处岩性破碎，消耗液漏失量大，两生产井井温均达到60°以上，为区内生产井施工最高温度。 F3断层为一条东北偏东南向隐伏推断断层，倾向向南，断距20～35m，根据群井抽水试验资料显示，此断层未与F4断层相交，从前期沿此断裂布设的生产井井温可以推断，该断层切割深度有限，导热能力较差。

错那县城地热田地热分布明显受构造控制。前期共施工地热井18眼，其中深井3眼，浅井15眼。水温17℃～64℃。由于地热发育受断裂控制，断层发育的位置、切割深度、裂隙发育程度不一致，储热层内水热蚀变程度具有很大的差异，在靠近断层发育的地段，水热蚀变较强，而远离断层和裂隙发育地段，表现的较弱。

平面上：根据前期施工生产井井温分布来看，勘查区地热呈环形分布，中间区域温度低，四周温度高，高温区均受断层控制（见图1）。

垂向上：通过前期生产井测井资料来看，勘查区地热在垂向分布上基本属于增温状态，埋深在60～120m处，增温明显，此区间平均每米递增0.2℃，个别生产井在此区间增加17℃。随着生产井深度增加，个别地热井（如QJ12井）地温增温率明显下降，说明错那地热田浅层地热受断层控制影响较大。

综上所述，基岩热储层的主要组成部分是断层破碎带。错那浅层地热赋存区，断层之间相互交叉，断层交汇部位中的裂隙系统就是热水运移和储存的空间。 F1、F2、F4三条断裂对本区的水热活动起着极其重要的控制作用。该断层带作为热流体的通道，明显控制了水热活动的发生和发展，热储厚度一般在40m～140m深度。

4错那县城地热田成因机理分析

据当地政府和居民介绍，错那县城地热显示区在1959年前有多处泉口出露，主要的有4个泉口，据说温度曾达到90摄氏度，在近二三十年来，当地大量的搞基础建设，且居民修了很多通往住宅的暗渠，使得很多泉口被填埋。目前，温泉宾馆和驻军部队在仅存的温泉宾馆温泉（Q1泉）采用泵抽取热水用于供暖和洗浴，并将供暖后的热水回灌至Q1泉，因此很难测得温泉温度和流量。但根据对错那县城周边出露的温泉和钻孔揭露的露头可看出，该区的热水具有类型多样的特点。

错那盆地作为桑日—邛多江—错那盆地的一部分，有着类似于盆地内其它地区的地质发展历史。热田所在地区成陆作用可能发生在老第三纪始新世，伴随着地面的隆起，早已形成的南北向断层有新的活动。在这个阶段，岩浆活动也很活跃，侵入作用和喷发作用相继发生。上新世之后，这一地区的地壳活动仍以升降作用为主，南北向的断层更被加强，同时发育了近东西为主的横向断层。由于地面升降幅度的差异，显示区内第四系的发育不均一，地形地貌出现了明显的差别。到更新世晚期，错那地区已经有了现代地貌的雏形，但断裂系统的活动仍在继续。此时，这一地区的水热活动有了萌发，直至今日，这样的活动仍然活跃。据以往区内钻孔揭露情况可知，盆地内第四系厚度大于20m，这表明该区目前仍处于抬升阶段。

5错那县城地热田热储模型分析

西藏自治區各地热显示区的一些有代表性的热水点分布及热水点的水化学组成状况，对其各地热显示区有一定的地质代表意义。根据与西藏最著名的羊八井、那曲等地热田对比，错那县城地热田有着自己显著的特点。羊八井热田热流体特性的变化，无论是水化学类型，还是水温及水压，基本上都出现同心圆状的变化层次。这样的特性反映了羊八井地热田浅层热储中热流体是有着“中心顶托补给，侧向辐射径流”的模式。但在错那县城，不同钻孔揭露的热流体和自然出露的温泉有着很接近的化学组成，有着比较一致的水动力特征。当然，不同地段热流体的其他特性并不是完全一致，这样的不一致往往同断层的存在有着密切的联系。

现在地质学界认为，青藏高原普遍存在着低速层和低阻层，这样的弹性波低速层和低电阻率是地壳内的高温熔融层，这一层的深度可能是在10km或40km以下，这个壳内熔融层的存在，使青藏高原具有较高的大地热流值，同时熔融层会衍生出岩浆囊，也就是会出现一些侵位到地壳浅部的岩浆体。

如果岩浆侵位很浅（3～5km），而岩浆体的体积尺度也有足够大，那么强烈的热传导的作用范围可以直达地表，岩浆囊上方的地层也被烘烤而变热，这些地层中的含水层就转变为热储层。这样成因的地热田是世界上高温地热田的基本类型。

如果岩浆侵位较深（15km以下），而且岩浆体的体积尺度与深度相比还不够大，那情况就会有很大的不同。岩浆囊只是一个点源，它以球状向四周散发热量。一种情况是，如果在岩浆囊的热影响范围内，存在着开放性好的断层，同时断层中有良好的地下水交替作用，那么浅部地下水通过断层带到达深部，并且在运移过程中和得到加热，如果有适当的径流条件，热水再向上迁移，在浅部形成热储。这样形成的地热田就是一般所说的深循环地热田。另一种情况，即使岩浆囊有着很大的热量，温度也很高，但远离这个热源温度就会下降，到地壳浅处，可能只有很小的温度异常了，错那县城地热显示区就属于这个类型。由此，错那县城地热田的一个概略的地热田模式就可以建立了。

错那县城的西面地势高耸，冰川雪帽发育，基岩裸露于地表，是大气降水的渗入补给带，大量雨水及冰雪融水在岩石裂隙中下渗，在重力作用下形成径流进入地层深部。在运移过程中，地下水的运动受着通道的束缚，下渗流体也会产生水平方向的移动。在这个过程中地下水被逐渐加热。热水在静水压力和热对流的综合作用下转为向上运动。错那县城的南北向断层是一个规模较大的断裂，断层带下切很深。热水在深部与此断层带接触，并沿其上升（见图2），然后再进入与之相连通的横向断层带。在断层交汇处，岩层特别破碎。若地势较低，就出现热水露头，在不同条件下形成形态各异的地热显示，并随外部地质条件的变迁而留下种种水热活动的遗迹。在地形较高处或第四系粘土质含量较高地带，热水不直接流出地面，而在某一深度汽化，蒸汽在破碎带中迂回上升。同时，在浅层地下水的参与下，冷水与热水发生混染，改变了热水的离子组分含量并使热水的矿化度降低，使该区各离子含量明显低于其他热田流体组分又体现出热水的水化学特征，这就是错那县城地热显示区形成和发展的基本模式。

6结束语

综合分析错那县城地热田的地质构造分布、地热地质条件、水文地质条件、热流体特征等，并与区域其它地热田的形成机理进行分析对比，并根据上述错那县城地热田成因机理分析和地热田热储模型分析可以看出，错那县城地热田属构造型地热田。综合分析研究错那县城地热田的成因机理和热储模型，可以为该地区今后合理开发利用地热资源提供技术依据与技术支撑。

参考文献：

[1]万晓文、郭春锋、石保安，西藏自治区错那县浅层地热田回灌可行性分析[J]（建筑学研究前言，2017）;

[2]崔辽辽，西藏某构造型地热田地热流体水化学特征分析[J]。（科学与技术，2018）;

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[8]《2013年度西藏自治区地热地球物理勘查》[R]（国防科技大学，2013）。

作者简介：郭春锋，1987年，男，甘肃正宁人，本科学历，水工环地质工程师，主要从事水文地质、工程地质、环境地质、地热资源勘查与开发利用研究、煤田地质勘查等方面的工作。