西藏沃卡溫泉水文地球化學(xué)特征及成因

賀詠梅，荀曉慧，謝曄(1.成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，成都 610059；2.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點實驗室，成都 610059)

西藏沃卡溫泉水文地球化學(xué)特征及成因

賀詠梅1,2，荀曉慧1,2，謝曄1,2
(1.成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，成都 610059；2.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點實驗室，成都 610059)

西藏沃卡；溫泉；水化學(xué)；成因

西藏地處地中海-喜馬拉雅地?zé)釒У闹袞|部，區(qū)內(nèi)構(gòu)造極為發(fā)育，巖漿活動和變質(zhì)作用強(qiáng)烈，是全球地?zé)峄顒幼顝?qiáng)烈的地區(qū)之一。西藏地?zé)嵫芯吭缭?0世紀(jì)50年代就引起國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，國內(nèi)很多學(xué)者對西藏地?zé)岱植继卣?、?guī)律，地?zé)崽锏厍蚧瘜W(xué)，地?zé)崮馨l(fā)電進(jìn)行了大量研究，取得了豐碩成果[1-7]。本文研究的沃卡溫泉位于西藏山南地區(qū)桑日縣北東部沃卡盆地，研究熱泉水的水化學(xué)特征、地?zé)醽碓吹刃畔?，有助于更好地認(rèn)識熱泉水的形成過程，為更好地開發(fā)利用和保護(hù)溫泉資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景及溫泉出露特征

1.1 地?zé)岬刭|(zhì)背景

沃卡溫泉群出露于西藏桑日縣的沃卡盆地，位于桑日縣東部。區(qū)內(nèi)出露地層為隸屬于岡底斯巖基帶的始新世的二長花崗巖、晚白堊世的英云閃長巖和花崗閃長巖為主，局部分布晚白堊世的石英砂巖和火山沉積巖系。

沃卡盆地區(qū)域斷層發(fā)育，屬于雅魯藏布江斷裂帶，整體沿雅魯藏布江呈近東西走向，東西向斷裂之間發(fā)育了幾組近南北向和北東向斷裂體系，斷層位置見圖1。沃卡溫泉出露在沃卡地塹東、西邊界斷裂與上述近東西向斷裂交界處。

區(qū)內(nèi)地下水按孔隙介質(zhì)特征可分為松散堆積層含水巖組及巖漿巖含水巖組。松散巖類孔隙水主要賦存于斷陷盆地內(nèi)增久曲河漫灘，為孔隙潛水；巖漿巖類基巖裂隙水主要賦存于花崗巖類、閃長巖類中，以風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水和構(gòu)造裂隙水為主，富水中等～貧乏。該盆地緊鄰雅魯藏布江，盆地兩側(cè)山體海拔5 000～6 000 m,呈北東向延伸的沃卡盆地為排泄區(qū)。地?zé)崴詼厝盒问匠雎兜乇恚雎队趲r漿巖地區(qū)，主要受構(gòu)造控制。

圖1 沃卡斷陷盆地地質(zhì)略圖

1.2 沃卡溫泉的出露特征

沃卡溫泉以泉群形式出露于增久曲，呈南西-北東向展布，地理坐標(biāo)范圍N：29°22＇57＂～29°23＇50＂，E：92°18＇54＂～92°19＇28＂，溫泉出露沿增久曲展布，共有4處泉點，分別為3#溫泉，68.2 ℃，2#溫泉，48.4 ℃，1#溫泉，51 ℃，4#溫泉，35.8 ℃，高程3 885～3 926 m，溫泉出露位置見圖2。

2 沃卡溫泉的水文地球化學(xué)特征

2.1 沃卡溫泉水中常量組份特征

2014年8月對沃卡盆地的4處溫泉水進(jìn)行實地采樣。采集沃卡溫泉溫泉水樣4組，冷泉水1組，溪水樣6組，進(jìn)行水化學(xué)分析，結(jié)果見表1。

圖2 沃卡溫泉泉域水文地質(zhì)圖

表1 沃卡盆地水樣水化學(xué)成分表

圖3 陽離子三角圖

圖4 陰離子三角圖

沃卡溫泉4組水樣水化學(xué)類型為Cl·SO4-Na和SO4·HCO3-Na型水。冷泉水和溪水水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca型，溫泉礦化度在249.3～366.6 mg/l之間，均為低礦化度溫泉。

表2 各離子間相關(guān)系數(shù)分析表

圖5 聚類分析圖表

對沃卡地區(qū)的溫泉點和地表水以常量組份進(jìn)行聚類分析(圖5)，分類十分明顯，溫泉水與地表水有較大差異，且4個溫泉點之間的差距較小，相關(guān)性極強(qiáng)，可推測為同一水源及在同一地質(zhì)環(huán)境下形成的。

2.2 氫氧穩(wěn)定同位素特征

將相關(guān)水樣中測定出的氫、氧穩(wěn)定同位素數(shù)據(jù)(表3)繪制到我國西南地區(qū)大氣降水δD-δ18O關(guān)系直線圖之上(圖6)，溫泉水樣中的氫、氧同位素與當(dāng)?shù)乩淙c溝水一樣均落在大氣降水線附近，說明溫泉水與地表水及冷泉水一樣都來源于大氣降水，但它們之間存在一定差異，溫泉水樣的氫、氧穩(wěn)定同位素表現(xiàn)出比其它兩者明顯的貧化。3類水樣中溫泉水明顯偏離大氣降水線，出現(xiàn)輕微的氧漂移。

圖6 與大氣降水線關(guān)系圖

表3 氫氧穩(wěn)定同位素測試數(shù)據(jù)表

3 地下熱水形成機(jī)制分析

(1) 沃卡盆地地?zé)釁^(qū)熱源分析

溫泉出露點的位置是近南北向增期鄉(xiāng)斷層與東西向沃卡韌性剪切帶交匯形成的構(gòu)造破碎帶，斷層構(gòu)造的發(fā)育與組合對與該溫泉的形成與出露具有主導(dǎo)性控制作用。沃卡溫泉出露點的地?zé)釄霰尘拜^周圍區(qū)域高，較高的熱流值與沃卡地塹盆地構(gòu)造形態(tài)及斷裂構(gòu)造的高導(dǎo)熱性能有關(guān)。

(2) 沃卡溫泉水源分析

沃卡地區(qū)溫泉氫氧同位素研究表明地下熱水主要來源于大氣降水補(bǔ)給，其補(bǔ)給高程5 000～5 300 m之間，沃卡盆地北面高山為地下熱水的主要補(bǔ)給區(qū)，補(bǔ)給高程在5 000 m以上。

(3) 熱儲層分析

沃卡溫泉的熱儲類型為斷裂帶型熱儲，使用SiO2估算溫標(biāo)計算，沃卡溫泉平均熱儲溫度約為102 ℃～114.07 ℃，通過離子成分的相關(guān)分析，判斷出沃卡溫泉有冷水的混入，通過計算冷水混入比例為0.6，冷水混入前熱儲溫度為155℃。

(4) 溫泉形成條件分析

沃卡盆地為地塹斷陷盆地，斷層帶內(nèi)巖石破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育。沃卡盆地出露溫泉的形成是大氣降水與地表第四系潛水沿斷裂破碎帶深循環(huán)過程中，正常地溫梯度下吸收地球內(nèi)熱形成熱水。

4 結(jié)論

沃卡溫泉主要陽離子Na+含量115～124 mg/l，陰離子Cl-含量33.3～55.7 mg/l,水化學(xué)類型為Cl·SO4-Na和SO4·HCO3-Na型，pH8.31～8.56，偏堿性，礦化度249.3～366.6 mg/l，為低礦化度溫泉，溫泉水化學(xué)特征與當(dāng)?shù)乩渌?、冷泉有明顯區(qū)別。δD(‰)-150～-157.2，δ18O(‰)-18.3～-22，揭示溫泉來源于大氣降水補(bǔ)給，補(bǔ)給高程在5 000～5 300 m之間。地球化學(xué)溫標(biāo)估算沃卡溫泉熱儲溫度155℃。沃卡溫泉出露呈北東向帶狀展布，明顯受斷裂控制，地下水在沿斷裂深循環(huán)過程中增溫形成溫泉。溫泉溫度高、流量大、水質(zhì)良好，具有開發(fā)價值。

[1] 李明禮，楊志紅.西藏日多溫泉水化學(xué)特征及其物質(zhì)來源[J].中國巖溶，2015，34(3):209-216.

[2] 廖志杰，趙平.滇藏地?zé)釒А責(zé)豳Y源和典型地?zé)嵯到y(tǒng)[M].北京:科學(xué)出版社，1999.

[3] 多吉，等.典型高溫地?zé)嵯到y(tǒng)——羊八井地?zé)崽锾卣鱗J].中國工程科學(xué)，2003，5(1):42-47.

[4] 佟偉，章銘陶，張知非，等.西藏地?zé)醄M].北京:科學(xué)出版社，1980.

[5] 魏斯禹，騰吉文,等.西藏高原地?zé)峄顒?、溫泉分布與地球物理場特征[J].西北地震學(xué)報，1981，3(4):17-25.

[6] 劉久榮，潘小平，楊亞軍，等.北京城區(qū)地?zé)崽锬车責(zé)峋疅崴厍蚧瘜W(xué)研究[J]，現(xiàn)代地質(zhì)，2002，16(3):318-321

[7] 王鵬，陳曉宏.西藏地?zé)岙惓^(qū)熱儲溫度及其地質(zhì)環(huán)境效應(yīng)[J].中國地質(zhì)，2016，43(4):1429-1438.

作者簡介：賀詠梅(1965- )，女，漢族，甘肅酒泉人，博士研究生，研究方向為地質(zhì)工程。E-mail:393588474@qq.com

FORMED CAUSES AND HYDRO-GEOCHEMISTRY CHARACTERISTICS OF HOT SPRINGS IN TIBET VOCA

HE Yong-mei1，2, XUN Xiao-hui1，2, XIE Ye1,2
(1.College of Environment and Civil Engineering,Chengdu Univcrsity of Technology,Chengdu 610059,China;2.National Laboratory of Geo-hazard Prevention and Geo-environment Protection, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059,China)

Tibet Voca;Hot spring;Hydrochemistry;Formed Causes

1006-4362(2016)04-0066-05

2016-09-16改回日期： 2016-10-20

P641.3

A