西藏谷露高溫地?zé)嵯到y(tǒng)水文地球化學(xué)特征及成因模式

張 萌，藺文靜，劉 昭，劉志明，胡先才，王貴玲

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，武漢 430074；

2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，石家莊 050061；

3.西藏地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì)，拉薩 850032）

西藏谷露高溫地?zé)嵯到y(tǒng)水文地球化學(xué)特征及成因模式

張 萌1，藺文靜2，劉 昭2，劉志明2，胡先才3，王貴玲2

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，武漢 430074；

2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，石家莊 050061；

3.西藏地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì)，拉薩 850032）

通過(guò)對(duì)西藏谷露高溫地?zé)嵯到y(tǒng)的熱水進(jìn)行水文地球化學(xué)特征分析來(lái)研究其成因模式。研究結(jié)果表明，研究區(qū)熱水為中偏堿性水，礦化度較高，化學(xué)類(lèi)型主要為Cl·HCO3-Na型和HCO3·Cl-Na型。熱水在沿主要控?zé)釘嗔焉仙局信c圍巖發(fā)生物質(zhì)和能量的交換，水巖作用強(qiáng)烈，到達(dá)淺部之后，由于受到冷水的混合作用影響使得溫度下降，在Na-K-Mg三角圖上表現(xiàn)為局部成熟水和未成熟水。利用混合模型對(duì)熱水未受到冷水混合影響之前的溫度進(jìn)行估算，得到熱儲(chǔ)的溫度范圍為195～260℃，冷水混入比例為52%～74%。

谷露；高溫地?zé)嵯到y(tǒng)；水文地球化學(xué)；成因模式

西藏是中國(guó)地?zé)峄顒?dòng)最發(fā)育、最強(qiáng)烈的區(qū)域之一，全國(guó)現(xiàn)已查明的水熱活動(dòng)區(qū)3 000余處，西藏境內(nèi)就有近700處［1，2］。西藏境內(nèi)的青藏鐵路沿線區(qū)域內(nèi)地?zé)豳Y源豐富，水熱活動(dòng)類(lèi)型多樣。自1976年以來(lái)，西藏地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì)等單位先后在青藏鐵路沿線的羊八井熱田、羊易熱田、拉多崗熱田、那曲熱田等區(qū)域上開(kāi)展了地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查、勘查工作，為高溫地?zé)崽锏目辈榉e累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。目前，該地區(qū)內(nèi)系統(tǒng)的調(diào)查研究工作僅在羊八井和羊易展開(kāi)［3－7］，并且成功建成了羊八井地?zé)犭娬尽?/p>

谷露高溫地?zé)嵯到y(tǒng)位于青藏鐵路沿線尼木－那曲熱顯示帶上，前人對(duì)該熱顯示區(qū)的研究主要集中在谷露盆地的地質(zhì)地貌、構(gòu)造活動(dòng)以及礦床地質(zhì)上［8－11］。其中，鄭綿平等在泉區(qū)的硅華體上進(jìn)行了鉆探工程，2個(gè)鉆孔在施工中都形成了間歇噴泉［12］。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，西藏地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì)就展開(kāi)了針對(duì)該地區(qū)的地質(zhì)特征、水文地質(zhì)特征、地球物理特征、水化學(xué)特征等方面的詳細(xì)調(diào)查。目前，該地區(qū)的地?zé)豳Y源還未被開(kāi)發(fā)利用，熱水主要以泉的形式排泄，造成資源的浪費(fèi)。本文旨在通過(guò)對(duì)該高溫地?zé)嵯到y(tǒng)熱水的水文地球化學(xué)特征進(jìn)行分析來(lái)探討其成因模式，為今后該區(qū)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理

谷露高溫地?zé)嵯到y(tǒng)位于西藏那曲地區(qū)谷露區(qū)中部，東距青藏鐵路約2 km，北離那曲鎮(zhèn)83 km（圖1）。西側(cè)山區(qū)海拔高度最高為6 088 m，區(qū)內(nèi)最低海拔高度為4 675 m。熱顯示區(qū)呈南北向展布，桑曲在谷地西側(cè)由北向南穿過(guò)泉區(qū)。研究區(qū)屬高原亞寒帶季風(fēng)半濕潤(rùn)氣候區(qū)，高寒缺氧，氣候干燥，全年大風(fēng)100天左右，年平均氣溫為－2.2℃左右，年降水量400 mm以上。泉區(qū)內(nèi)水熱活動(dòng)多種多樣，主要有溫泉、熱泉、沸泉、沸噴泉、泉華臺(tái)地等，其中熱泉、沸泉和沸噴泉40余處，大部分泉口有氣泡逸出并有H2S氣味，泉水溫度多在70℃左右，流量為0.014～1.00 L／s，熱田內(nèi)溫、熱泉總流量為6.062 L／s。

圖1 研究區(qū)地理位置及取樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Location of the study area and sampling points

1.2 地層巖性

谷露高溫?zé)犸@示區(qū)附近分布著第四系沖洪積物，為一套灰黃色、灰白色含黏土細(xì)砂礫石層；北西部為冰川堆積物，為一套由礫石、砂、黏土組成的灰白色含泥砂礫層；沼澤沉積位于研究區(qū)的中部，貫穿南北，以淤泥、泥炭、泥砂質(zhì)亞黏土為主，表面有腐殖植物，厚約10～30 cm；東南部、中西部則分布著坡積物，由礫石、砂、黏土組成；中西部還分布著燕山晚期中酸性花崗巖，面積約0.5 km2，呈灰白色、黃褐色，主要由石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、暗色礦物等組成。此外，研究區(qū)內(nèi)還發(fā)育著大量的泉華，以硅華為主，呈淺灰－灰白色，波狀層理，局部可見(jiàn)氣孔狀構(gòu)造。

1.3 構(gòu)造與殼幔熱結(jié)構(gòu)

谷露高溫地?zé)嵯到y(tǒng)位于當(dāng)雄－羊八井－多慶措活動(dòng)構(gòu)造帶的中段，桑雄－九子拉斷裂所形成的地塹式斷陷谷地中。研究區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要有近南北向、北東向、北西向3組，其中近南北向斷裂為桑雄－九子拉斷裂的次級(jí)斷裂，是該區(qū)的主干斷裂，規(guī)模大、延伸遠(yuǎn)、切割深。北東向斷裂和北西向斷裂是西藏地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì)根據(jù)泉華的構(gòu)造、裂隙展布特征和物化探綜合資料分析推測(cè)的隱伏構(gòu)造。區(qū)內(nèi)主要的溫、熱泉均出露在北東向的裂隙上，泉華臺(tái)地、泉華錐、泉華丘的長(zhǎng)軸方向也與該斷裂的走向近于一致，說(shuō)明該斷裂至今仍有強(qiáng)烈活動(dòng)，對(duì)水熱活動(dòng)起著一定的導(dǎo)熱作用。北西向斷裂的地?zé)犸@示沒(méi)有北東向明顯，對(duì)水熱活動(dòng)可能起著局部導(dǎo)熱作用。

谷露地塹式斷陷盆地位于拉薩地塊中部，屬于羊八井－當(dāng)雄－谷露地塹，是亞?wèn)|－羊八井－谷露－那曲裂谷系的重要組成部分。據(jù)沈顯杰等對(duì)亞?wèn)|－格爾木段地學(xué)斷面的研究結(jié)果［13］，拉薩－岡底斯地體熱流值高且變化幅度大，波動(dòng)于66～364 MW／m2之間，發(fā)育了厚殼薄幔型多層次結(jié)構(gòu)，且其最上層為加熱的上地殼伴生現(xiàn)代淺成侵位的巖漿囊和不同深度處的局部熔融體（圖2）。據(jù)趙文津［14］、侯增謙［15］、吳珍漢等［16，17］的研究，羊八井－當(dāng)雄－谷露地塹內(nèi)地震深反射亮點(diǎn)與大地電磁探測(cè)出的低阻高導(dǎo)體及低重力布格異常高度吻合，對(duì)應(yīng)于13～20 km深度的地殼局部熔融體，為該區(qū)的高溫地?zé)嵯到y(tǒng)提供了必要的熱動(dòng)力條件。

2 樣品采集與處理

本次研究的水樣采集于2011年，樣品的采集與處理嚴(yán)格按照《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》（GB／T 11615-2010）和《地下水質(zhì)檢驗(yàn)方法》（DZ／T0064-93），并由西藏地勘局地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析處理。水樣共9組，包括7組熱泉水樣、2組河水樣，分別編號(hào)為GLQ01、GLQ02、GLQ03、GLQ04、GLQ05、GLQ06、GLQ07、GLH01、GLH02。水樣分析結(jié)果列入表1。

3 熱水水文地球化學(xué)特征

3.1 熱水水化學(xué)特征

從表1可以看出研究區(qū)熱水溫度變化較大，最高94℃，最低44℃，平均74℃。熱水的p H值皆大于7，平均為8.09，屬于中偏堿性水。大部分熱水硬度都不高，屬于軟水，只有GLQ07屬于弱硬水。熱水礦化度較高，變化范圍為3 542.2～4 402.9 mg／L，屬于咸水。熱水的水化學(xué)類(lèi)型有Cl·HCO3-Na型和HCO3·Cl-Na型2種（圖3），水中主要陽(yáng)離子為Na＋，主要陰離子是Cl－和HCO－3。值得注意的是，熱水的CO2－3濃度為零或很低，造成這個(gè)結(jié)果的原因主要有2方面：一是由于研究區(qū)熱水p H值范圍為7.01～9.14，在碳酸平衡中HCO－3占優(yōu)勢(shì)；二是研究區(qū)熱水普遍貧鈣，造成熱水中HCO－3的含量遠(yuǎn)高于CO2－3的含量［18］。熱水中的Mg2＋濃度不高，GLQ01、GLQ02和GLQ03中Mg2＋濃度甚至為0，表明熱顯示區(qū)熱儲(chǔ)層溫度穩(wěn)定，可開(kāi)發(fā)利用價(jià)值高［19］。

痕量元素方面，研究區(qū)熱水中F－、Li、B的含量豐富，均超過(guò)命名理療礦泉水的限值。As濃度較高，平均為7.26 mg／L，屬于高砷水。熱水中F－濃度較高，主要與研究區(qū)存在含氟礦物長(zhǎng)石、黑云母和角閃石有關(guān)。此外，熱水的高p H值與低Ca2＋濃度也是引起F－濃度增加的原因［7］。熱水中As、B、Li的富集并不僅僅是源自于地下的水-巖作用，還有可能來(lái)自于地下深部巖漿的揮發(fā)組分［6，20］。

圖2 青藏高原南北向熱流剖面Fig.2 The N-S heat flow profile of Qinghai-Tibetan Plateau

將研究區(qū)熱水與羊八井淺部熱水、羊八井深部熱水、羊易熱水進(jìn)行對(duì)比（表2、圖4）可知：4種熱水的p H值相近，TDS差別較大，谷露熱水的TDS最大；4種熱水都富Na＋、K＋，貧Ca2＋、Mg2＋；熱水的陰離子中濃度較高的是HCO－3和Cl－，羊八井熱水的Cl－濃度要高于其HCO－3濃度，谷露熱水和羊易熱水則相反，而且谷露熱水的HCO－3濃度要遠(yuǎn)高于其他熱水。從圖4-B中可以看到，谷露熱水中Li的濃度與羊八井深部熱水較接近，B的濃度與羊八井淺部和羊易的熱水接近。整體來(lái)說(shuō)，谷露熱水的化學(xué)組分與羊八井熱水和羊易熱水均存在差異。引用的羊八井和羊易熱水?dāng)?shù)據(jù)中包含了鉆孔數(shù)據(jù)，而本研究取得的谷露熱水均是天然出露的泉水，熱水從地下至地表初露成泉的過(guò)程中，會(huì)受到淺部冷水的影響，因此谷露熱水化學(xué)成分與其余三者會(huì)存在差異。此外，處于羊八井地?zé)嵯到y(tǒng)邊緣的受到淺部冷水混合影響之后的熱水屬于Cl·HCO3-Na型，與研究區(qū)部分熱水的化學(xué)類(lèi)型一致［21，22］。

表1 研究區(qū)水樣分析結(jié)果Table 1 Chemical analysis of water samples in the study area

圖3 研究區(qū)水樣piper圖Fig.3 Piper diagram of water samples in the study area

3.2 礦物飽和指數(shù)

研究區(qū)熱水的礦物飽和指數(shù)計(jì)算結(jié)果如表3。由于GLQ01、GLQ02和GLQ03的Ca2＋、Mg2＋濃度為0，因此僅計(jì)算出玉髓、石英和無(wú)定形SiO2的飽和指數(shù)。從表3中可以看出，熱水中的硅酸鹽礦物（玉髓、石英）的飽和指數(shù)和碳酸鹽礦物（文石、方解石和白云石）的飽和指數(shù)（除GLQ06）均大于0，說(shuō)明該類(lèi)礦物處于過(guò)飽和狀態(tài)，會(huì)析出沉淀，研究區(qū)內(nèi)出露的硅華、鈣華就是這一過(guò)程的產(chǎn)物。玉髓、石英和無(wú)定形SiO23種硅酸鹽礦物的飽和指數(shù)有隨熱水溫度升高而降低的趨勢(shì)（圖5），這是因?yàn)镾iO2類(lèi)礦物的溶解度與溫度正相關(guān)，因此導(dǎo)致溫度升高，硅酸鹽礦物飽和指數(shù)隨之降低［23］。硬石膏、石膏兩種硫酸鹽礦物的飽和指數(shù)皆小于0，說(shuō)明該類(lèi)礦物處于未飽和狀態(tài)，水-巖反應(yīng)還在繼續(xù)。纖蛇紋石、滑石和海泡石3種熱液蝕變典型礦物的飽和指數(shù)中只有滑石大于0，且SI值比較高，推測(cè)該礦物是由富鎂類(lèi)碳酸鹽巖受熱液蝕變而形成的；其余2種大部分均小于0，說(shuō)明水-巖反應(yīng)仍未達(dá)到平衡。研究區(qū)熱水中螢石的礦物飽和指數(shù)基本為負(fù)值，說(shuō)明研究區(qū)析出氣成熱液礦物的作用并不強(qiáng)烈。熱水的礦物飽和指數(shù)特征表明熱水在上升至地表途中與圍巖發(fā)生了較強(qiáng)的水-巖相互作用。

表2 谷露熱水、羊八井淺部熱水、羊八井深部熱水、羊易熱水化學(xué)成分平均值Table 2 Average values of chemical compositions in the Gulu thermal water，Yangbajing shallow thermal water，Yangbajing deep thermal water and Yangyi thermal water

表3 研究區(qū)熱水礦物飽和指數(shù)Table 3 Mineral saturation index of the water samples in the study area

圖4 谷露熱水、羊八井淺部熱水、羊八井深部熱水、羊易熱水主元素和痕量元素指印圖Fig.4 Main elements and trace elements schoeller diagram of the Gulu thermal water，Yangbajing shallow thermal water，Yangbajing deep thermal water and Yangyi thermal water

3.3 地?zé)崴c地表水的水力聯(lián)系分析

研究區(qū)地表水GLH01和GLH02的水化學(xué)類(lèi)型分別為HCO3·SO4-Ca型和HCO3-Ca·Na型，主要陽(yáng)離子為Ca2＋、Na＋，主要陰離子為HCO－3、SO2－4。從研究區(qū)熱水與河水化學(xué)成分箱型圖（圖6）中可以看到，熱泉水與地表冷水的大部分化學(xué)成分含量相差較大。然而，地表水的Mg2＋濃度范圍在熱水的Mg2＋濃度范圍之內(nèi)，GLQ07的Ca2＋濃度落在地表水Ca2＋濃度范圍內(nèi)，而且GLQ07的水溫僅有44℃，與泉區(qū)大部分熱水差別較大。此外，通過(guò)分析研究區(qū)各水樣化學(xué)特征參數(shù)值（表4）可知，研究區(qū)熱水的鹽化系數(shù)［r（C1－）／r（HCO3－＋CO2－3）］特征表明其濃縮程度較高；脫硫系數(shù)［100×r（SO2－4）／r（C1－）］的范圍指示研究區(qū)熱水受到淺表層氧化作用的影響；變質(zhì)系數(shù)［r（Na＋）／r（C1－））均大于0.85，表明滲入水對(duì)研究區(qū)地下熱水的影響較強(qiáng)，滲入水活動(dòng)較強(qiáng)烈［18］。本次研究并未對(duì)泉區(qū)的淺層地下冷水進(jìn)行取樣分析，據(jù)西藏地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì)調(diào)查研究，該區(qū)淺層地下冷水的水化學(xué)特征與地表水相似。綜合以上資料可以推測(cè)研究區(qū)熱水受到淺層冷水和地表冷水的較強(qiáng)烈的混合作用的影響。

圖5 石英、玉髓、無(wú)定形SiO2礦物飽和指數(shù)與水溫相關(guān)關(guān)系圖Fig.5 Correlation between SI of quartz，chalcedony，amorphous silica and the water temperature

表4 研究區(qū)熱水特征系數(shù)值Table 4 Numerical features of the thermal water in the study area

3.4 熱儲(chǔ)溫度估算

3.4.1 基于地?zé)釡貥?biāo)法的熱儲(chǔ)溫度估算

圖6 泉水樣（A）與河水樣（B）化學(xué)成分箱型圖Fig.6 Box plots of the major constituent concentrations

地?zé)釡貥?biāo)法常被用來(lái)估算熱儲(chǔ)溫度，其中最常用的是SiO2溫標(biāo)法和陽(yáng)離子溫標(biāo)法，此外還有同位素地?zé)釡貥?biāo)和氣體溫標(biāo)［24］，而后兩種方法在實(shí)際應(yīng)用中較少。本次研究使用鉀鎂溫標(biāo)、鉀鈉溫標(biāo)和SiO2溫標(biāo)（無(wú)蒸汽損失和最大蒸汽損失）對(duì)研究區(qū)熱儲(chǔ)溫度進(jìn)行估算（表5）。各溫標(biāo)的適用范圍不同，所得結(jié)果各有差異。

表5 地球化學(xué)溫標(biāo)法估算熱儲(chǔ)溫度值Table 5 Temperature of the geothermal reservoir estimated by geochemical temperature scale

鉀鎂地?zé)釡貥?biāo)估算的熱儲(chǔ)溫度范圍是126.48～183.27℃；SiO2溫標(biāo)估算的熱儲(chǔ)溫度范圍分別為153.13～192.77℃和146.05～178.55℃；鉀鈉溫標(biāo)計(jì)算出的結(jié)果為193.68～235.32℃，要高于其他溫標(biāo)所估算的結(jié)果。這是因?yàn)樵摻Y(jié)果一般反映的是深層熱儲(chǔ)的平衡溫度，SiO2溫標(biāo)計(jì)算的結(jié)果反映的是含水層中熱水的溫度，而鉀鎂溫標(biāo)一般適用于低溫地下水［25］。

圖7 研究區(qū)熱水Na-K-Mg三角圖Fig.7 Na-K-Mg triangle diagram of the thermal water in the study area

將各水樣數(shù)據(jù)投在Na-K-Mg三角形圖上（圖7），從圖中可以看到GLQ04、GLQ05和GLQ06都落在部分平衡區(qū)，GLQ07屬于未成熟水，這說(shuō)明地?zé)崃黧w與礦物并未達(dá)到水-巖平衡，陽(yáng)離子溫標(biāo)法不適宜用來(lái)估算熱儲(chǔ)的溫度。這4個(gè)泉點(diǎn)均落在220～260℃等溫線之間，而表5中所列的估算值都低于這個(gè)溫度范圍，這表明地?zé)崃黧w在上升過(guò)程中受到了淺層冷水的混合影響，與外界發(fā)生了物質(zhì)和能量的交換。這與前文的推斷一致。綜合以上資料認(rèn)為，SiO2溫標(biāo)所計(jì)算的結(jié)果對(duì)于含水層中熱水的溫度估算有一定的參考價(jià)值。

3.4.2 基于混合模型的熱儲(chǔ)溫度估算

由于研究區(qū)熱水受到淺部冷水的混合作用影響，因而可以通過(guò)建立混合模型來(lái)估算深部的熱儲(chǔ)溫度［26］。該模型假設(shè)地下深處熱水中的溶解態(tài)SiO2處于飽和狀態(tài)，冷熱水摻合過(guò)程中導(dǎo)致深部水的初焓和SiO2含量降到泉水終焓和SiO2含量，從而建立方程

式中：Sc為地下冷水的焓（J／g）；Ss為泉水的終焓（J／g。100℃以下的飽和水焓等于水的攝氏溫度數(shù)；100℃以上時(shí)，溫度與飽和水焓的關(guān)系可從表6中查出）；Sh為深部熱水的初焓（J／g）；ρc，SiO2為地下冷水的SiO2質(zhì)量濃度（mg／L）；ρs，SiO2為泉水的SiO2質(zhì)量濃度（mg／L）；ρh，SiO2為深部熱水的初始SiO2質(zhì)量濃度（mg／L）；X為地下冷水混合比例。

將不同溫度的焓和SiO2的質(zhì)量濃度分別代入式（1）、（2）中，求出一系列的X1和X2，繪制冷水混合比例X與深部熱水溫度的曲線圖（圖8），X1和X2曲線的交點(diǎn)即為所求深部較為準(zhǔn)確的溫度值。GLQ04、GLQ07的兩條曲線沒(méi)有交點(diǎn)，推測(cè)原因是該點(diǎn)處熱水在地下深處并未達(dá)到化學(xué)平衡即出露于地表，即SiO2并未處于飽和狀態(tài)［27］。根據(jù)該模型估算研究區(qū)熱儲(chǔ)溫度范圍為195～260℃，冷水混入比例為52%～74%。該方法估算的熱儲(chǔ)溫度與Na-K-Mg三角圖上顯示的熱儲(chǔ)溫度范圍相差不多。

表6 熱水溫度、焓以及SiO2質(zhì)量濃度之間的關(guān)系Table 6 Relationship of water temperature，enthalpy and mass concentration of SiO2

圖8 各泉深部熱水溫度與混入冷水比例圖Fig.8 Temperature of deep thermal water and mixing ratio of cold water

4 熱儲(chǔ)成因模式

研究區(qū)內(nèi)匯集了豐富的水熱活動(dòng)，其主要控?zé)針?gòu)造是九子拉－桑雄大斷裂，羊八井－當(dāng)雄－谷露地塹區(qū)域內(nèi)存在的13～20 km深度的地殼局部熔融體為其高溫?zé)醿?chǔ)提供熱動(dòng)力條件。冷水進(jìn)入到深部熱儲(chǔ)層后進(jìn)行物質(zhì)與能量的交換，并沿著九子拉－桑雄大斷裂上升，由于南北向斷裂的截流作用，使得熱流體沿該南北向斷裂上升到達(dá)第四系，構(gòu)成第四系熱儲(chǔ)。地?zé)崃黧w在上升途中不斷地與周?chē)膸r石發(fā)生水-巖反應(yīng)，進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換。由于研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育，使得熱儲(chǔ)的蓋層受到了破壞，熱水受到了淺部冷水以及地表水混合作用的影響，因而導(dǎo)致其處在成熟水和未成熟水之間。利用以下公式估算熱水的循環(huán)深度

式中：Z為熱水循環(huán)深度（m）；G為地?zé)嵩鰷丶?jí)，取6.67 m／℃；tZ為地下熱儲(chǔ)溫度（℃）；t0為補(bǔ)給區(qū)多年平均氣溫，?。?.2℃；Z0為常溫帶深度，取20 m。

根據(jù)混合模型所估算的熱儲(chǔ)溫度，估算研究區(qū)熱水的最大循環(huán)深度為1 768.87 m。研究區(qū)熱儲(chǔ)成因模式如圖9。

5 結(jié)論

西藏谷露熱泉屬于高溫?zé)醿?chǔ)，水熱活動(dòng)多樣，地下13～20 km深度的地殼局部熔融體為其熱動(dòng)力條件。熱水為中偏堿性水，礦化度普遍較高，化學(xué)類(lèi)型主要有Cl·HCO3-Na型和HCO3·Cl-Na型。熱水的礦物飽和指數(shù)特點(diǎn)、離子特征系數(shù)表明水-巖作用強(qiáng)烈，熱儲(chǔ)封閉性較差，容易與周?chē)h(huán)境發(fā)生物質(zhì)和能量的交換，因而大部分熱水在Na-K-Mg三角形圖上落在未成熟水的范圍內(nèi)。利用鉀鎂溫標(biāo)、鉀鈉溫標(biāo)和二氧化硅溫標(biāo)對(duì)熱儲(chǔ)溫度進(jìn)行估算，由于淺部冷水的混入，使得估算結(jié)果偏低。通過(guò)建立混合模型，對(duì)熱水受到混合作用影響之前的溫度以及冷水比例進(jìn)行了估算，結(jié)果表明深部未受冷水混合的熱水溫度范圍為195～260℃，冷水混入比例為52%～74%。

圖9 谷露高溫地?zé)嵯到y(tǒng)成因模式示意圖Fig.9 Genetic model figure of the Gulu high-temperature geothermal system

西藏地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì)彭瑞玲高級(jí)工程師、謝鄂軍高級(jí)工程師、范珍材高級(jí)工程師、尼瑪頓珠工程師在野外采樣過(guò)程中給予了指導(dǎo)與協(xié)助，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）環(huán)境學(xué)院姚林林博士研究生、王妍妍碩士研究生等對(duì)本文提出了寶貴意見(jiàn)，作者借此向他們表示感謝。

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Hydrogeochemical characteristics and genetic model of Gulu high-temperature geothermal system in Tibet，China

ZHANG Meng1，LIN Wen-jing2，LIU Zhao2，LIU Zhi-ming2，HU Xian-cai3，WANG Gui-ling2
1.School of Environmental Studies，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China；
2.The Institute of Hydrogeology and Environmental Geology，Chinese Academy of Geological Sciences，Shijiazhuang 050061，China；
3.The Geothermal Geological Team of Tibet，Tibet Bureau of Exploration&Development of Geology and Mineral Resources，Lhasa 850032，China

Through the researches on the hydro-geochemical characteristics of the thermal water in the Gulu high-temperature geothermal system，this paper studies the genetic model of the system.The result shows that the thermal water of the study area is neuter and leaning alkalinity water with high TDS and belongs to Cl·HCO3-Na type and HCO3·Cl-Na type.The thermal water has a deep cycle depth and exchanges matter and energy with the wall rocks during rising.Because of the mixing of cold water，the temperature of the thermal water decreases when it arrives to the shallows.Therefore，the thermal water belongs to the local mature water and immature water in the Na-K-Mg triangle diagram.The authors use the mixture model to estimate the temperature of the thermal water that is not mixed with cold water.The results show that the temperature range of the geothermal reservoir is 195～260℃and the cold water mixing ratio is 52%～74%.

Gulu；high-temperature geothermal system；hydrogeochemistry；genetic model

P314.1；P641.1

A

10.3969／j.issn.1671-9727.2014.03.15

1671-9727（2014）03-0382-11

2013-06-04

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局專(zhuān)項(xiàng)（1212011220840）；國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863）項(xiàng)目（2012AA052802）

張萌（1988－），女，碩士研究生，研究方向：地?zé)峒暗叵滤Y源，E-mail：13472104832＠163.com

王貴玲（1964－），男，研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向：地?zé)岬刭|(zhì)及區(qū)域水文地質(zhì)，E-mail：guilingw＠163.com。