鮮水河斷裂帶康定至道孚段熱水化學(xué)與同位素特征

李 曉, 王金金, 黃 珣, 余中友

(地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué)),成都 610059)

鮮水河斷裂帶是四川西部地?zé)峄顒?dòng)最強(qiáng)烈的地區(qū)之一，從康定至道孚沿構(gòu)造帶分布有超過30處溫泉群，地?zé)豳Y源十分豐富，擁有較大的地?zé)豳Y源開發(fā)潛力。但長期以來的熱能利用率很低，其原因一是地下熱水露頭多分布在交通不便的川西地區(qū)，開發(fā)地?zé)豳Y源的難度較大；二是對(duì)川西地下熱水的形成機(jī)制研究不夠。沿鮮水河斷裂出露的溫泉及溫泉群常常呈串珠狀沿?cái)嗔逊植?，這些沿深大斷裂發(fā)育的溫泉的成因，目前主要有兩種觀點(diǎn)：一種是溫泉順斷裂發(fā)育，具有共同熱源和水源；另一種觀點(diǎn)是這些串珠狀溫泉屬不同體系。研究這些溫泉的形成及關(guān)系，對(duì)地?zé)衢_發(fā)利用或繞避地?zé)嵛：哂兄匾睦碚撘饬x和實(shí)用價(jià)值。

對(duì)鮮水河斷裂熱水的研究已持續(xù)了數(shù)十年時(shí)間，不少學(xué)者從地質(zhì)、構(gòu)造和地球化學(xué)方面進(jìn)行研究。趙友年等對(duì)鮮水河斷裂的幾何學(xué)特征、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征和地震活動(dòng)性進(jìn)行過研究[1-3]；楊永林等通過對(duì)鮮水河斷裂的GPS觀測研究其活動(dòng)性、活動(dòng)速率，認(rèn)為鮮水河斷裂帶現(xiàn)今活動(dòng)仍以左旋走滑為主，局部具有擠壓性質(zhì)，北段的滑動(dòng)速率明顯高于南段[4]；何梅興等通過大地電磁測探及重磁測量研究鮮水河斷裂帶深淺呈現(xiàn)出不同的特征，認(rèn)為該區(qū)域中下地殼廣泛發(fā)育殼內(nèi)高導(dǎo)層，同時(shí)鮮水河斷裂帶的走滑剪切作用對(duì)折多山花崗巖的形成有重要影響[5]。李志紅等通過巖相學(xué)、礦物學(xué)、巖石地球化學(xué)和地質(zhì)年齡資料，研究了鮮水河斷裂侵入巖的入侵時(shí)代[6-10]。何京生等討論了鮮水河斷裂的溫泉分布，熱水點(diǎn)的分布與構(gòu)造的關(guān)系[11-15]。濮本進(jìn)對(duì)鮮水河斷裂熱水分布、熱量釋放及化學(xué)成分進(jìn)行了分析[16]。張健根據(jù)氦同位素?cái)?shù)據(jù)、地震、航磁、重力資料,分析了川西高溫水熱活動(dòng)區(qū)控?zé)針?gòu)造、殼幔熱結(jié)構(gòu)、深部熱背景[17]。趙慶生等通過水化學(xué)、同位素資料，研究鮮水河斷裂地區(qū)地下水熱水形成、熱儲(chǔ)溫度等[18-21]。楊立錚等通過斷裂帶溫泉的水化學(xué)和穩(wěn)定碳同位素?cái)?shù)據(jù)，研究康定溫泉CO2來源，認(rèn)為有深源CO2成因，也有幔源、殼源及其混合成因[22-23]。趙慶生等認(rèn)為鮮水河斷裂帶各區(qū)熱水是來自共同熱儲(chǔ)，由康定地區(qū)深部的巖漿熔融體加熱地表入滲冷水并儲(chǔ)存在上下兩層熱儲(chǔ)中，在熱對(duì)流與地應(yīng)力場驅(qū)動(dòng)下沿深大斷裂運(yùn)移[18]。林正良等認(rèn)為雅拉河段的溫泉是由大氣降水與季節(jié)性冰雪融水沿雅拉河斷裂與色拉哈斷裂之間區(qū)域的地表裂隙下滲，并經(jīng)深部熱源加熱后沿地勢相對(duì)較低的雅拉河斷裂上涌形成的[24]。

作者在搜集前人研究資料的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充采集了部分地?zé)崴?，利用水化學(xué)組分和氫氧同位素資料，結(jié)合地?zé)崴雎都胺植继卣?，分析研究地下熱水的補(bǔ)給來源,估算熱儲(chǔ)溫度，討論鮮水河斷裂康定至道孚段的幾個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)的形成條件和聯(lián)系。

1 地質(zhì)背景

鮮水河斷裂帶是青藏高原東緣一條大型的板內(nèi)活動(dòng)斷裂，廣義的鮮水河斷裂帶北起甘孜東谷，向南東延伸經(jīng)朱倭、爐霍、道孚、八美、康定、磨西，直達(dá)石棉[1]。道孚至康定位于鮮水河斷裂帶中段，全長150 km，在該段，鮮水河斷裂由系列雁列式斷裂組成，有雅拉河斷裂、色拉哈斷裂、折多塘斷裂和次級(jí)的七色海斷裂等(圖1)。鮮水河斷裂帶早期為壓性微具順扭，第四紀(jì)以來川西構(gòu)造應(yīng)力場變?yōu)橐詵|西向?yàn)橹?，使鮮水河斷裂發(fā)生左旋走滑。鮮水河斷裂切割了該地區(qū)的地層、巖體和構(gòu)造形跡，斷裂帶及附近巖體遭受了強(qiáng)烈的擠壓切割，成為地下水儲(chǔ)存和深循環(huán)運(yùn)移的良好場所。由斷裂活動(dòng)形成的應(yīng)力集中與釋放可生成大量熱能，而斷裂構(gòu)造同時(shí)也可成為良好的導(dǎo)熱儲(chǔ)熱體[25]。

研究區(qū)內(nèi)地層巖性以三疊系雜谷腦組變質(zhì)砂巖為主，其次為板巖和千枚巖。侵入巖分布以大雪山-農(nóng)戈山斷裂為界，東部主要出露晉寧時(shí)期的侵入巖(康定雜巖)，西部為西康群變質(zhì)巖和印支期—燕山期侵入巖(折多山花崗巖)。巖漿巖有5期，康定二道橋附近出露有海西期輝綠巖；斷裂西部主要以燕山早期及晚期的黑云母花崗巖、二長花崗巖為主，局部有印支期黑云母花崗巖出露；沿大雪山-農(nóng)戈山斷裂兩側(cè)，燕山晚期混合巖大面積出露[26]。

圖1 鮮水河斷裂帶康定至道孚段溫泉分布圖Fig.1 The distribution of hot springs along Xianshuihe fault zone in the Kangding-Daofu section1.澄江期-晉寧期康定雜巖; 2.燕山早期二長花崗巖; 3.燕山晚期黑云母花崗巖; 4.燕山晚期混合巖; 5.印支期黑云母花崗巖; 6.走滑斷層; 7.溫泉出露點(diǎn); 8.溫泉取樣點(diǎn)及編號(hào)。F1.鮮水河斷裂北西段; F2.雅拉河斷裂; F3.色拉哈-康定斷裂; F4.折多塘斷裂; F5.磨西斷裂; F6.七色海斷裂

鮮水河斷裂帶地下冷水主要為基巖裂隙水，受大氣降水和高山冰雪融水的入滲補(bǔ)給。水化學(xué)類型普遍為HCO3-Ca型，礦化度一般<0.3 g/L，pH值為6～8。區(qū)域背景水為強(qiáng)烈淋濾作用形成的弱酸-弱堿性重碳酸鹽型淡水。沿鮮水河斷裂帶出露的溫泉嚴(yán)格受斷裂的控制，大多數(shù)溫泉出露在主干斷裂與次級(jí)斷裂交匯的位置。

2 熱水出露與分布特征

調(diào)查發(fā)現(xiàn)從康定至道孚，沿鮮水河斷裂，熱水出露點(diǎn)主要集中在康定榆林宮至二道橋、中谷至大蓋、八美熱水塘和道孚，每個(gè)集中出露帶之間相隔數(shù)千米無溫泉出露。從宏觀上看，這些溫泉猶如串珠狀沿?cái)嗔逊植?。每個(gè)集中出露帶內(nèi)，有數(shù)個(gè)或數(shù)十個(gè)溫泉群組成，每個(gè)溫泉群內(nèi)有若干泉眼。根據(jù)溫泉出露和分布特征，將鮮水河斷裂帶康定至道孚段分為4個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)，即康定榆林宮-二道橋水熱活動(dòng)區(qū)、雅拉中谷水熱活動(dòng)區(qū)、八美水熱活動(dòng)區(qū)、道孚水熱活動(dòng)區(qū)(圖1)。

a.康定榆林宮-二道橋水熱活動(dòng)區(qū)

水熱活動(dòng)區(qū)范圍從康定榆林宮至二道橋，長15 km左右。該區(qū)在構(gòu)造上處于雅拉河斷裂與色拉哈斷裂交匯部位，熱水活動(dòng)強(qiáng)烈，有50余個(gè)溫泉，水溫29～140℃。溫泉集中在榆林宮、駟馬橋、龍洞溝、毛紡廠及金家河壩，以單個(gè)溫泉或溫泉群形式出露，溫泉出露的海拔高度在2.6～3.1 km。例如榆林宮熱礦泉群分布于駟馬橋與老榆林之間的榆林河下游谷底，在南北長4.8 km、東西寬0.4 km、面積約2 km2的范圍內(nèi)，出露12個(gè)泉與泉群，泉點(diǎn)出露的海拔高度為2.8～3 km，水溫多在60℃以上，水量0.24～6.34 L/s。2009-2010年間，四川省地礦局909水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)與地礦部門的相關(guān)單位，在甘孜藏族自治州康定新城區(qū)榆林宮一帶，勘探開發(fā)出6眼地?zé)嵴羝甗24]。2013年在康定鉆探的ZK201井，深度267 m，井口溫度140℃，井底溫度達(dá)208℃，流量約為150 m3/h，屬于高溫?zé)崛?/p>

b.雅拉中谷水熱活動(dòng)區(qū)

雅拉中谷水熱活動(dòng)區(qū)位于康定中谷鄉(xiāng)，距康定水熱活動(dòng)區(qū)西北邊界二道橋12 km。該水熱活動(dòng)區(qū)范圍從中谷熱水塘至亞拉神山景區(qū)南部入口，長12 km，溫泉主要集中在中谷熱水塘、中谷鄉(xiāng)、大蓋一帶，沿雅拉河出露，出露的海拔高度為2.8～3.2 km。出露于河床的溫泉多達(dá)100多個(gè)，水溫37～62℃，泉水散發(fā)出較濃的硫化氫氣味。

c.八美水熱活動(dòng)區(qū)

八美水熱活動(dòng)區(qū)有2處溫泉，一是八美熱水塘，在1 km范圍內(nèi)有3處高中溫泉群，20多個(gè)泉眼，最高水溫73℃；二是亞拉神山熱水，出露在海拔高度4.1 km的位置，有10余個(gè)泉眼，水溫最高56℃。八美水熱活動(dòng)區(qū)泉的出露數(shù)量明顯較中谷水熱活動(dòng)區(qū)少，水溫較中谷水熱活動(dòng)區(qū)低，水熱活動(dòng)強(qiáng)度較中谷水熱活動(dòng)區(qū)弱。

d.道孚水熱活動(dòng)區(qū)

溫泉出露在主斷裂北側(cè)派生的北東向張扭性斷層，溫泉出露點(diǎn)相對(duì)分散。道孚水熱區(qū)有4處中低溫泉群，10多個(gè)泉口，出露的海拔高度為3.1～4.1 km，是4個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)中位置最高的一個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)。最高水溫52℃，泉水有硫化氫味。

從康定至道孚，溫泉出露的數(shù)量逐步減少，溫度逐步降低，水熱活動(dòng)的強(qiáng)度逐步減弱，其原因是從康定至道孚構(gòu)造活動(dòng)性逐步減弱和巖漿侵入活動(dòng)減弱。

3 水文地球化學(xué)特征

鮮水河斷裂帶熱水樣品采集于2017年5月10日至20日，并且搜集了康定和道孚的部分2013年熱水調(diào)查分析資料，水質(zhì)分析結(jié)果見表1。

3.1 水化學(xué)特征

由水樣分析結(jié)果(表1)和水樣Piper三線圖(圖2)分析，4個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)熱水具有下列特征。

圖2 鮮水河斷裂帶地?zé)崴瘜W(xué)三線圖Fig.2 Trilinear chart of hydrochemical hot water in Xianshuihe fault zone

c.八美熱水塘水熱活動(dòng)區(qū)熱水的水化學(xué)類型為HCO3-Na型，礦化度為584.1～706.1 mg/L， pH值為6.8～7.7，H2SiO3質(zhì)量濃度為97.54～168.6 mg/L。

道孚水熱活動(dòng)區(qū)熱水的水化學(xué)類型變化較大，以HCO3-Na型為主，礦化度為640.8～1 446.6 mg/L，pH值為6.9～8.0，H2SiO3質(zhì)量濃度為52.74～102.4 mg/L。

4個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)的水化學(xué)組成從水化學(xué)類型、主要離子含量、痕量元素含量均有明顯變化。

a.據(jù)Piper三線圖(圖2)，4個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)水化學(xué)類型有明顯區(qū)別，康定水化學(xué)類型為HCO3·Cl-Na型，中谷和八美為HCO3-Na型，道孚為HCO3-Na型和HCO3-Ca型。

b.4個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)熱水中Cl-的含量有明顯的差異，康定水熱活動(dòng)區(qū)除二道橋溫泉外，Cl-質(zhì)量濃度>100 mg/L，而道孚地區(qū)的溫泉Cl-質(zhì)量濃度為0.53～23.76 mg/L，相差很大。4個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)熱水H2SiO3含量從康定至道孚逐步減少，H2SiO3濃度與熱儲(chǔ)溫度成明顯的正相關(guān)關(guān)系。

c.4個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)熱水中偏硼酸、鋰和鍶含量具有明顯差異。中谷水熱活動(dòng)區(qū)熱水偏硼酸濃度最高，測試的5組水樣中，除熱水塘1號(hào)溫泉極低外，其他的樣品偏硼酸質(zhì)量濃度在23.16～26.71 mg/L；康定水熱活動(dòng)區(qū)熱水偏硼酸含量變化較大。水化學(xué)組成差異揭示熱水形成條件具有差異。

據(jù)熱水離子之間相關(guān)性圖(圖3)，可得知：(1)熱水的礦化度(TDS)與Na+有明顯的線性相關(guān)，Na來源于鈉長石的水-巖反應(yīng)，是該區(qū)域主要陽離子；(2)熱水Cl-與TDS關(guān)系，康定水熱活動(dòng)區(qū)熱水表現(xiàn)為非常明顯的線性關(guān)系，但其他區(qū)域則關(guān)系不明顯；(3)Na+與Cl-相關(guān)性差，表明熱水中Na+與Cl-是不同反應(yīng)的產(chǎn)物；(4)熱水的Cl-與Li+在康定水熱活動(dòng)區(qū)明顯線性相關(guān)，其他區(qū)域關(guān)系不明顯。上述4個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)熱水在離子關(guān)系圖上表現(xiàn)出明顯分區(qū)特征，揭示各區(qū)熱水形成條件和環(huán)境的差異。

3.2 同位素組成

熱水同位素樣品與水化學(xué)樣品同時(shí)采集，采用平衡法測CO2，鋅法測H2。質(zhì)譜計(jì)為MAT251EM型，分析精度為±0.12‰。4個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)部分代表性樣品的分析結(jié)果見表1。根據(jù)測試結(jié)果建立研究區(qū)地?zé)崴腄-δ18O關(guān)系直線圖(圖4)，顯示出下列特征。

a.溫泉水樣中的氫、氧同位素基本落在大氣降水線(GMWL)[2]附近，說明溫泉水來源于大氣降水。熱水氫氧同位素組成具有明顯的緯度效應(yīng)，由康定至道孚，熱水的δD、δ18O值隨緯度的增高而降低。

b.康定水熱活動(dòng)區(qū)熱水δD為-115.90‰～-135.58‰，δ18O為-14.67‰～-16.79‰；中谷水熱活動(dòng)區(qū)熱水δD為-113.80‰～-128.7‰，δ18O為-15.94‰～-17‰；八美水熱活動(dòng)區(qū)熱水δD為-133.80‰～-135.29‰，δ18O為-17.91‰～-18‰；道孚水熱活動(dòng)區(qū)熱水δD為-134.2‰～-145.2‰，δ18O為-17.27‰～-18.69‰。4個(gè)區(qū)熱水在δD-δ18O關(guān)系圖上形成較為明顯的分區(qū)特征，道孚熱水同位素組成最貧，康定熱水同位素相對(duì)較富。熱水同位素組成從道孚至康定總體上表現(xiàn)同位素組分逐漸變富，表明熱水來源于不同高度的補(bǔ)給區(qū)。

c.康定和道孚水熱活動(dòng)區(qū)部分熱水同位素有輕微的“氧漂移現(xiàn)象”，中谷水熱活動(dòng)區(qū)熱水“氧漂移現(xiàn)象”不明顯。18O漂移值可以作為地?zé)嵯到y(tǒng)深部溫度的一個(gè)定性指標(biāo)，18O漂移量越大，深部熱儲(chǔ)溫度越高。從δD-δ18O關(guān)系圖中的氫氧同位素分布可以看出，康定水熱活動(dòng)區(qū)地下熱水的18O漂移現(xiàn)象，說明地下熱水與圍巖發(fā)生了較充分的水-巖反應(yīng)，康定水熱區(qū)地下熱水的熱儲(chǔ)溫度比其他水熱活動(dòng)區(qū)地下熱水要高。

圖5是研究區(qū)地?zé)崴摩?8O-Cl-關(guān)系圖，根據(jù)δ18O值和Cl-的質(zhì)量濃度，鮮水河斷裂熱水可分成3組。康定水熱活動(dòng)區(qū)熱水 Cl-質(zhì)量濃度為223.4～340.4 mg/L，富同位素，δ18O為-16.79‰～-115.6‰；中谷熱水Cl-質(zhì)量濃度為58.5～99.27 mg/L，富同位素，δ18O為 -15.34‰～-17‰。 3組八美和道孚熱水具有低Cl-貧同位素特征，Cl-質(zhì)量濃度為0.35～23.76 mg/L，富同位素，δ18O為 -17.27‰～-18.69‰。各水熱活動(dòng)區(qū)在δ18O-Cl-關(guān)系圖上明顯分區(qū)，說明其熱水成因存在較大差異。

3.3 熱水補(bǔ)給的海拔高度

根據(jù)大氣降水的穩(wěn)定同位素δD和δ18O隨著降水高度的增大而減小，即具有高度效應(yīng)，利用大氣降水同位素的這種變化規(guī)律可確定地下水的補(bǔ)給區(qū)和補(bǔ)給海拔高度。補(bǔ)給海拔高度計(jì)算公式如下

式中：H為地下水補(bǔ)給海拔高度；δS為取樣點(diǎn)熱水δD值；δP為大氣降水δD值；k為δD高度梯度值；h為取樣點(diǎn)海拔高度。

圖3 鮮水河斷裂康定至道孚段熱水主要離子相關(guān)關(guān)系圖Fig.3 Correlation diagram of main ions of hot water in Xianshuihe fault

圖4 鮮水河斷裂帶地?zé)崴摩腄-δ18O關(guān)系Fig.4 The relationship between δD and δ18O of geothermal water in Xianshuihe fault zone

圖5 鮮水河斷裂帶地?zé)崴摩?8O-Cl-關(guān)系圖Fig.5 The relationship between δ18O and Cl- of geothermal water in Xianshuihe fault zone

據(jù)前人研究資料，川、黔、藏氘的高度梯度為-25‰/km；川西高原大氣降雨δD值約為-90‰[23]，在康定新店子區(qū)域海拔高度約為3 450 m處所取的冷泉水樣品中δD為-105.3‰，計(jì)算水補(bǔ)給的海拔高度結(jié)果如表2所示。

經(jīng)計(jì)算，康定水熱活動(dòng)區(qū)熱水補(bǔ)給的海拔高度為3.3～4.05 km；中谷水熱活動(dòng)區(qū)熱水補(bǔ)給的海拔高度為3.2～3.8 km；八美水熱活動(dòng)區(qū)熱水補(bǔ)給的海拔高度在4 km左右；道孚水熱活動(dòng)區(qū)熱水補(bǔ)給的海拔高度為4～4.5 km。從康定至道孚，所處高度依次增加，熱水補(bǔ)給高度也逐步增加，表明各水熱活動(dòng)區(qū)熱水主要來源于附近大氣降水、地下水補(bǔ)給。

表2 鮮水河斷裂帶地下熱水補(bǔ)給海拔高度Table 2 The elevation of recharge area of geothermal water in Xianshuihe fault zone

3.4 熱儲(chǔ)溫度

通過熱儲(chǔ)溫度可以分析地?zé)嵯到y(tǒng)形成和熱源等特征，地球化學(xué)溫標(biāo)常常被用來估算地?zé)嵯到y(tǒng)的熱儲(chǔ)溫度。作為地球化學(xué)溫標(biāo)的元素或組分是地下熱水在深循環(huán)過程中，在一定溫度、壓力條件下與圍巖發(fā)生水-巖相互作用，溶濾有關(guān)礦物而形成的特殊化學(xué)組分。這些特殊組分能作為地球化學(xué)溫標(biāo)的前提條件之一是熱水與有關(guān)礦物的溶解反應(yīng)達(dá)到平衡。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查溫泉出露條件、水溫變化，大部分熱水在深部向上運(yùn)移的過程中受到冷水混合。用熱水的Na-K-Mg 三角圖(圖6)對(duì)熱水系統(tǒng)進(jìn)行水-巖平衡判斷，溫泉均落在未成熟區(qū)域，說明鮮水河斷裂帶康定至道孚段熱水與礦物并未達(dá)到水-巖平衡，所有熱水都是混合水，因此研究區(qū)熱儲(chǔ)溫度估算要考慮地下冷水的稀釋混合作用。為了便于討論熱儲(chǔ)溫度計(jì)算中存在的一些問題，把水樣水化學(xué)測試結(jié)果(表1)中的偏硅酸含量換算成SiO2, 選擇玉髓溫標(biāo)、石英傳導(dǎo)冷卻溫標(biāo)、Na-K溫標(biāo)和硅-焓方程來計(jì)算熱水的熱儲(chǔ)溫度，計(jì)算結(jié)果見表 3。

圖6 鮮水河斷裂帶康定至道孚段熱水的Na-K-Mg三角圖Fig.6 Na-K-Mg ternary diagram of geothermal water in the Xianshuihe fault zone

分析鮮水河斷裂道孚至康定水熱活動(dòng)區(qū)熱水的熱儲(chǔ)溫度(表3)，有如下認(rèn)識(shí)：

a.用硅-焓方程計(jì)算熱水的熱儲(chǔ)溫度，康定為195～251.9℃,中谷為164.2～183.9℃, 八美為234.3～270.5℃,道孚為175～222.6℃。表3中部分硅-焓方程計(jì)算熱儲(chǔ)溫度缺失，是硅-焓方程圖解法無法求其交點(diǎn)。原因是熱水上升水與冷水混合之前有蒸汽損失及熱損失，或者混合水由于與無定形氧化硅或與含有玻璃的巖石相接觸，并溶解了附加的SiO2。

b.用Na-K溫標(biāo)計(jì)算結(jié)果與用硅-焓方程計(jì)算的結(jié)果接近，用玉髓溫標(biāo)和石英傳導(dǎo)冷卻溫標(biāo)計(jì)算的熱儲(chǔ)溫度較用硅-焓方程計(jì)算的熱儲(chǔ)溫度偏低，顯示熱水的熱儲(chǔ)溫度從康定至道孚有逐步降低的特征。

c.用不同方法計(jì)算的熱儲(chǔ)溫度有較大差異，本文用硅-焓方程計(jì)算熱水的熱儲(chǔ)溫在175～270.5℃范圍內(nèi)，康定、中谷和八美接近，道孚低一些，沒有明顯差異。結(jié)合熱水的化學(xué)組分，康定水熱活動(dòng)區(qū)熱水Cl-、Li+含量明顯高于其他水熱活動(dòng)區(qū)，說明4個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)熱儲(chǔ)溫度從康定至道孚逐步降低的規(guī)律是存在的，揭示各水熱活動(dòng)區(qū)熱源差異及地下水的循環(huán)深度不同。

表3 鮮水河斷裂康定至道孚段熱水熱儲(chǔ)的SiO2溫標(biāo)估算結(jié)果(w/%)Table 3 Estimation of reservoir temperature by silica geothermometers in Xianshuihe fault zone

4 熱水的形成與循環(huán)模式

根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、熱水地球化學(xué)、熱水同位素組成特征，康定、中谷、八美和道孚各區(qū)熱水是鮮水河斷裂(主干斷裂)與之相交的次級(jí)或低序次斷裂(節(jié)理密集帶)相交形成的裂隙體系形成的獨(dú)立地?zé)嵯到y(tǒng)。鮮水河斷裂呈北西向展布，具走滑壓性特征，該區(qū)近期主應(yīng)力為南西-北東向，導(dǎo)致南西-北東向張性斷裂和節(jié)理密集帶發(fā)育，控制著地表水系具有南西-北東發(fā)育的特征，也控制區(qū)域地下水的深循環(huán)。北西向展布的鮮水河斷裂是導(dǎo)熱構(gòu)造，北東向斷裂或節(jié)理密集帶是導(dǎo)水構(gòu)造，熱水主要富集在花崗巖破碎帶。各區(qū)熱水補(bǔ)給來源于附近的大氣降水、融雪水和地下水，沿次級(jí)斷裂或裂隙密集帶(主要是北東向)深循環(huán)并被加熱形成熱水，在主斷裂與次級(jí)斷裂交匯帶形成熱儲(chǔ)，上升出露地表形成溫泉。其形成模式如圖7所示。

康定水熱活動(dòng)區(qū)在多組斷裂交匯部位，中谷熱區(qū)位于主干斷裂與次級(jí)斷裂或張性斷裂密集帶交匯位置，八美和道孚熱區(qū)分布在主干斷裂以及側(cè)旁橫向張扭性斷裂帶。地球化學(xué)特征揭示康定至道孚沿?cái)嗔褞Х植嫉?個(gè)主要水熱活動(dòng)區(qū)熱水的溫度、水化學(xué)組成、痕量元素含量、同位素組成均顯示明顯不同的特征，特別是氫氧同位素明顯與溫泉所處的高度相關(guān)，揭示各水熱活動(dòng)區(qū)熱水來源于大氣降水補(bǔ)給，沿次級(jí)斷裂裂隙體系深循環(huán)并被加熱，在主斷裂受阻上升出露地表形成溫泉，康定至道孚出現(xiàn)的4個(gè)水熱區(qū)是不同水源補(bǔ)給的熱水系統(tǒng)。

主斷裂與次級(jí)斷裂交匯帶形成的裂隙帶是熱水系統(tǒng)的深部熱儲(chǔ)，熱水上升運(yùn)動(dòng)過程主要是絕熱冷卻。深部熱儲(chǔ)本身可以因裂隙帶不同，形成次級(jí)熱水系統(tǒng)。沿交匯帶上升的熱水在近地表可以直接在基巖裂隙出露。調(diào)查發(fā)現(xiàn)鮮水河斷裂帶的熱水通常在河谷的覆蓋層形成次級(jí)熱儲(chǔ)，次生熱儲(chǔ)的熱水易受淺部冷水混入，使熱水溫度和水化學(xué)組分常常出較大的變化。

圖7 鮮水河斷裂帶康定至道孚熱水成因示意圖Fig.7 Schematic diagram showing the cause of hot water in Xianshuihe fault zone from Kangding to Daofu1.第四系砂礫石層; 2.燕山期花崗巖; 3.三疊系石英砂巖; 4.冷水及運(yùn)移方向; 5.地?zé)崃黧w及運(yùn)移方向; 6.溫泉點(diǎn); 7.走滑斷層; 8.溫泉出露點(diǎn); 9.節(jié)理密集帶; 10.熱水集中出露區(qū)域。F1.鮮水河斷裂北西段; F2.雅拉河斷裂; F3.色拉哈-康定斷裂; F4.折多塘斷裂; F5.磨西斷裂; F6.七色海斷裂

5 結(jié) 論

a.從康定至道孚，4個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)的溫泉出露的數(shù)量逐步減少，溫度逐步降低，水熱活動(dòng)的強(qiáng)度逐步減弱，是由于從康定至道孚構(gòu)造活動(dòng)性和巖漿侵入逐步減弱的影響。

b.4個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)水化學(xué)組成和同位素組成有明顯差異，熱水中Cl-的含量從康定-中谷-八美-道孚逐漸減少，偏硅酸、偏硼酸、鋰含量明顯減少，揭示熱水有不同形成環(huán)境和形成條件。熱水的氫、氧同位素基本落在大氣降水線附近，表明熱水主要來源于大氣降水。熱水在δD、δ18O分布上存在明顯差異和明顯分區(qū)特征，揭示補(bǔ)給區(qū)水源不同。

c.鮮水河斷裂溫泉是主干斷裂(鮮水河斷裂)與主干斷裂相交的次級(jí)或低序次斷裂相交形成的裂隙體系共同作用形成的。主干斷裂深達(dá)深部熱源，又是深層熱水層阻水邊界和熱水上涌通道。熱水系統(tǒng)發(fā)育于主斷裂的次級(jí)或低序次斷裂的交匯地帶，來源于附近高處大氣降水補(bǔ)給，沿次級(jí)斷裂裂隙體系深循環(huán)并被加熱，在主斷裂受阻上升出露地表形成溫泉?？刀ㄖ恋梨诔霈F(xiàn)的康定、中谷、八美、道孚水熱區(qū)是不同水源補(bǔ)給的4個(gè)熱水系統(tǒng)。

d.鮮水河斷裂地?zé)豳Y源豐富，熱水的形成、運(yùn)移、出露與構(gòu)造類型和性質(zhì)、斷裂的構(gòu)造活動(dòng)性、巖漿巖帶(體)形成時(shí)代以及不同構(gòu)造體系的交接復(fù)合有關(guān)，斷裂交匯地帶是地?zé)衢_發(fā)的有利區(qū)域。對(duì)鮮水河斷裂地?zé)岬难芯砍潭冗€較低，資料有限，本文主要從熱水的水化學(xué)和同位素組成差異對(duì)康定至道孚4個(gè)水熱活動(dòng)區(qū)的形成進(jìn)行分析和探討，旨在對(duì)鮮水河斷裂帶區(qū)域地?zé)衢_發(fā)有所幫助。