鮮水河地?zé)釒У梨诘貐^(qū)地?zé)崴牡厍蚧瘜W(xué)特征研究

張?jiān)戚x，李 曉，許 模，多 吉，巫錫勇，肖 勇，黃 珣

(1.西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，四川 成都 611756；2.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059)

鮮水河斷裂是位于川西地區(qū)深切地殼的深大斷裂，北起甘孜，經(jīng)爐霍、道孚、康定，向南延展至石棉地區(qū)，受印度板塊向歐亞板塊擠壓碰撞的影響，鮮水河斷裂發(fā)生強(qiáng)烈的左行走滑活動(dòng)，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍，大地?zé)崃髦蹈撸瑸榈責(zé)崴男纬商峁┝擞欣臈l件，在地表已發(fā)現(xiàn)大量溫泉露頭，沿著鮮水河斷裂呈串珠狀分布，形成了著名的鮮水河地?zé)釒?。地?zé)崴男纬墒堑匦?、地層、?gòu)造、巖漿、地下水等多種內(nèi)外地質(zhì)環(huán)境因素耦合作用的過(guò)程和結(jié)果，導(dǎo)致其呈現(xiàn)的科學(xué)現(xiàn)象變得極為復(fù)雜。也正因?yàn)榇?，才吸引著?guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛、持久、深入地對(duì)其進(jìn)行研究，對(duì)地?zé)崴某梢蜃犯鶎ぴ础?/p>

近年來(lái)，學(xué)者們對(duì)鮮水河地?zé)釒ч_展了廣泛的研究，梳理了地?zé)崴姆植?、溫度、流量和氣體等特征，并基于重、震、磁、氦同位素資料，結(jié)合水文地球化學(xué)證據(jù)，構(gòu)建了鮮水河地?zé)釒У纳畈康責(zé)岬刭|(zhì)結(jié)構(gòu)。此外，學(xué)者們還通過(guò)水文地球化學(xué)和氣體同位素手段開展了鮮水河地?zé)釒?nèi)地?zé)崴某梢蜓芯?，將康定北部雅拉鄉(xiāng)與南部老榆林地劃分為兩套熱儲(chǔ)性質(zhì)不同的地?zé)嵯到y(tǒng)。Zhang等綜合傳統(tǒng)水化學(xué)和多元統(tǒng)計(jì)分析方法揭示了康定地區(qū)冷水和熱水的水文地球化學(xué)演化過(guò)程；Li等基于水化學(xué)特征推測(cè)康定地區(qū)地?zé)崴臒嵩礊樯畈繋r漿體的加熱；張?jiān)戚x通過(guò)對(duì)鮮水河斷裂康定-磨西段地?zé)嵯到y(tǒng)的熱儲(chǔ)、通道、蓋層、熱量來(lái)源和補(bǔ)給來(lái)源進(jìn)行分析，初步構(gòu)建了其成因模式。近年來(lái)，前人對(duì)鮮水河地?zé)釒?nèi)典型熱水點(diǎn)進(jìn)行了針對(duì)性的研究，例如康定二道橋-榆林宮地區(qū)地下熱水、康定地?zé)崽锏叵聼崴?、草科溫泉、熱水塘溫泉和海螺溝溫泉?/p>

目前學(xué)者們對(duì)鮮水河地?zé)釒?nèi)地?zé)崴乃牡厍蚧瘜W(xué)特征等進(jìn)行了大量的研究，但多集中于區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)背景的研究，或是專注于鮮水河地?zé)釒喜靠刀ǖ貐^(qū)地?zé)崴难芯?，?duì)于鮮水河地?zé)釒П辈康梨诘貐^(qū)地?zé)崴难芯肯鄬?duì)較少。為此，本文以鮮水河地?zé)釒У梨诘貐^(qū)為研究區(qū)，分析研究區(qū)地?zé)崴乃瘜W(xué)和氫氧同位素特征，計(jì)算地?zé)崴臒醿?chǔ)溫度，探明地?zé)崴难a(bǔ)給來(lái)源和補(bǔ)給高程，為道孚地區(qū)地?zé)崴拈_發(fā)與利用提供理論支撐和科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)背景

道孚地區(qū)位于青藏高原東部邊緣，為高原山原地貌，地形總趨勢(shì)為北高南低、中部隆起，受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的控制，山脊一般沿構(gòu)造線延伸，山巒起伏，地形起伏較大。區(qū)內(nèi)最低點(diǎn)鮮水河出境處高程為1 889 m，最高點(diǎn)大雪山主峰高程為5 782 m，相對(duì)高差達(dá)3 893 m，屬于高山峽谷地貌，見圖1。

圖1 鮮水河地?zé)釒Э臻g展布圖(a)、道孚區(qū)域地質(zhì)圖與采樣分布圖(b)、道孚區(qū)域A—A′地質(zhì)剖面圖(c)Fig.1 Spatial map of the Xianshuihe geothermal belt(a),regional geological map of the Daofu area with sampling locations(b), A—A′ geological section of Daofu area(c)

道孚地區(qū)出露的基巖包括燕山期花崗巖，古生界二疊系玄武巖、混雜巖，三疊系中統(tǒng)雜古腦組變質(zhì)砂板巖夾少量碳酸鹽巖、三疊系上統(tǒng)侏倭組和新都橋組砂板巖，巖性復(fù)雜，橫向變化大；第四系有更新統(tǒng)、全新統(tǒng)沖積砂卵石層和殘坡(崩)積碎塊石層。區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為鮮水河斷裂及其次級(jí)斷裂，整體呈NE向展布。

道孚地區(qū)的地下水類型主要為基巖構(gòu)造裂隙水和松散巖類孔隙潛水。其中，基巖構(gòu)造裂隙水主要賦存于變質(zhì)巖層和元古代、燕山-喜山期花崗巖中的構(gòu)造裂隙中，其賦存受到基巖片理、裂隙和斷層構(gòu)造的影響，并受降水、地表水補(bǔ)給的影響，主要在淺部循環(huán)，富集于溝谷地帶，屬潛水性質(zhì)，流量為0.1～1.0 L/s，水化學(xué)類型為Ca-(Mg)-HCO型；松散巖類孔隙潛水集中賦存于大渡河及支流水系的河谷地帶，單井出水量一般為10～100 m/d，含水層為第四系松散的漂石砂卵石，表現(xiàn)出孔隙潛水特征，主要以溝谷兩側(cè)溢出或浸出的方式出露，泉流量較小，水化學(xué)類型為Ca-HCO型。冰雪融水和大氣降水是研究區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源，局部地區(qū)存在河水補(bǔ)給地下水的現(xiàn)象；地下水徑流受挽近構(gòu)造活動(dòng)的影響，上升幅度大、谷坡險(xiǎn)峻的影響，以途徑短為其特點(diǎn)；地下水主要以泉的形式排泄，包括3種排泄形式，即集中匯流式排泄、線狀排泄、面狀滲流。

道孚地區(qū)隸屬鮮水河地?zé)釒У谋辈?，地?zé)崴l(fā)育較為豐富，在區(qū)內(nèi)發(fā)育多處溫泉露頭，地?zé)崴暮畬又饕扇B系中統(tǒng)雜古腦組變質(zhì)砂板巖地層組成，地?zé)崴某雎段恢檬軜?gòu)造控制明顯，主要出露于主干斷裂與次級(jí)斷裂交匯的位置。

2 樣品采集與測(cè)試

3 結(jié)果與分析

3.1 地?zé)崴乃瘜W(xué)組分分析

鮮水河地?zé)釒У梨诘貐^(qū)地?zé)崴乃瘜W(xué)特征參數(shù)測(cè)試結(jié)果，見表1和圖2。

表1 鮮水河地?zé)釒У梨诘貐^(qū)地?zé)崴乃瘜W(xué)特征參數(shù)測(cè)試結(jié)果Table 1 Hydrochemical parameters test results of geothermal waters in the Daofu area of the Xianshuihe geothermal belt

圖2 鮮水河地?zé)釒У梨诘貐^(qū)地?zé)崴腟choeller圖Fig.2 Schoeller diagram of geothermal waters in the Daofu area of the Xianshuihe geothermal belt注：溫度T的單位為℃；TDS和水化學(xué)組分的單位為mg/L。

由表1和圖2可以看出：

(1) 研究區(qū)地?zé)崴畃H值的范圍為6.3～8.0(平均值為7.0)，呈弱堿性；地?zé)崴疁囟鹊姆秶鸀?0.0～54.0℃(平均值為42.5℃)；地?zé)崴蠺DS的含量范圍為640.80～1 446.60 mg/L(平均值為944.81 mg/L)。

圖3 鮮水河地?zé)釒У梨诘貐^(qū)地?zé)崴腜iper三線圖Fig.3 Piper triangle diagram of geothermal waters in the Daofu area of the Xianshuihe geothermal belt

道孚地區(qū)地?zé)崴兄饕?、?yáng)離子的相關(guān)關(guān)系圖，見圖4。

圖4 鮮水河地?zé)釒У梨诘貐^(qū)地?zé)崴兄饕帯㈥?yáng)離子的相關(guān)關(guān)系圖Fig.4 Correlation of major anions and cations from geothermal waters in the Daofu area of the Xianshuihe geothermal belt

道孚地區(qū)的地?zé)崴饕雎队谌B系雜谷腦組變質(zhì)砂板巖地層中，結(jié)合地?zé)崴兄饕帯㈥?yáng)離子相關(guān)性分析結(jié)果可知，硅酸鹽礦物(鈉長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石和黑云母)的溶解是地?zé)崴嘘?yáng)離子(Na、Ca、Mg和K)和SiO的主要來(lái)源。因此，道孚地區(qū)的地?zé)崴兄饕?、?yáng)離子來(lái)源于硅酸鹽礦物的溶解以及深部CO成分的混入。

3.2 地?zé)崴乃?巖平衡狀態(tài)分析

地?zé)崴谏仙倪^(guò)程中，其水化學(xué)組分會(huì)隨著溫度的降低而變化，或者是與冷水發(fā)生混合作用，導(dǎo)致地?zé)崴乃瘜W(xué)組分發(fā)生水-巖再平衡作用。在估算地?zé)崴臒醿?chǔ)溫度時(shí)，常常因?yàn)榈責(zé)崴乃?巖再平衡作用而導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生，因此為了精確地估算結(jié)果，在計(jì)算地?zé)崴臒醿?chǔ)溫度之前，有必要對(duì)地?zé)崴乃?巖平衡狀態(tài)進(jìn)行分析，以驗(yàn)證所使用的地?zé)釡貥?biāo)是否可靠。

3.2.1 Na-K-Mg三線圖判別法

綜合Na+K和K-Mg地?zé)釡貥?biāo)可以建立地?zé)崴腘a-K-Mg三角圖(見圖5)，用來(lái)判斷地?zé)崴?巖作用的平衡狀態(tài)和區(qū)別不同平衡狀態(tài)的水樣。其原理為：Na-K-Mg在水-巖作用中具有不同的再平衡速率，即

v

<

v

<

v

，所以Na-K地?zé)釡貥?biāo)可以指示地?zé)崴^完全的平衡，其結(jié)果對(duì)應(yīng)地?zé)崴?巖作用平衡時(shí)最高的溫度，而K-Mg地?zé)釡貥?biāo)則可以指示地?zé)崴^淺的平衡，其結(jié)果對(duì)應(yīng)地?zé)崴?巖作用平衡時(shí)最低的溫度。

圖5 鮮水河地?zé)釒У梨诘貐^(qū)地?zé)崴腘a-K-Mg 三角圖Fig.5 Na-K-Mg trilinear equilibrium diagram of the geothermal waters in the Daofu area of the Xianshuihe geothermal belt

地?zé)崴饕植荚诓怀墒焖畢^(qū)域，說(shuō)明其水-巖作用未達(dá)到平衡狀態(tài)，可能其在淺表受到了大量淺部冷水的混合，在使用陽(yáng)離子地?zé)釡貥?biāo)時(shí)會(huì)存在一定的偏差，需要運(yùn)用其他地?zé)釡貥?biāo)計(jì)算地?zé)崴臒醿?chǔ)溫度。

3.2.2 礦物飽和指數(shù)分析

礦物的溶解作用導(dǎo)致巖石中某些成分溶解到水體中，以至于不同地下水的水化學(xué)成分可能相差較大，發(fā)生不同的水文地球化學(xué)演化作用，而水文地球化學(xué)演化作用往往受到水-巖作用的控制。本文選取美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局開發(fā)的PHREEQC軟件作為分析工具。PHREEQC軟件作為一款目前在國(guó)際上廣泛應(yīng)用的水文地球化學(xué)模擬軟件，可以計(jì)算地下水在不同控制條件下的礦物飽和指數(shù)(Saturation Index，SI)，通過(guò)對(duì)地下水中不同礦物的飽和指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，可以查明其在地下水中的平衡狀態(tài)，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)控制地下水化學(xué)成分的反應(yīng)礦物。礦物飽和指數(shù)(

SI

)的計(jì)算公式為

SI

=lg(

IAP)

/

K

(1)

式中：

IAP

代表離子活度

;K

代表平衡常數(shù)。當(dāng)

SI

值

<

0時(shí)，該礦物在地下水中沒有達(dá)到飽和狀態(tài)，因此當(dāng)含水層中存在該礦物時(shí)，其會(huì)被地下水所溶解；當(dāng)

SI

值

>

0時(shí)，該礦物在地下水中則處于過(guò)飽和狀態(tài)，從而該礦物可能為非反應(yīng)性礦物；當(dāng)

SI

值的范圍在-0.2～0.2之間時(shí)，該礦物在地下水中大多表現(xiàn)為準(zhǔn)平衡狀態(tài)。本文利用PHREEQC軟件計(jì)算了道孚地區(qū)地?zé)崴袩o(wú)水石膏、文石、方解石、玉髓、溫石絨、白云石、石膏、石鹽、石英、海泡石和滑石等主要礦物的

SI

值，其計(jì)算結(jié)果見圖6。

圖6 鮮水河地?zé)釒У梨诘貐^(qū)地?zé)崴兄饕V物的飽和 指數(shù)圖Fig.6 Saturation Indices of minerals in geothermal waters in the Daofu area of the Xianshuihe geothermal belt

由圖6可見，道孚地區(qū)地?zé)崴兄饕V物整體表現(xiàn)出未飽和的特征，為未成熟水。其中，石英處于輕度過(guò)飽和狀態(tài)；玉髓、方解石和白云石處于部分飽和狀態(tài)；大多數(shù)礦物處于未飽和狀態(tài)，如文石、溫石絨、海泡石和滑石部分處于溶解未飽和狀態(tài)，部分處于溶解過(guò)飽和狀態(tài)，無(wú)水石膏、石膏和石鹽均處于溶解未飽和狀態(tài)。由于研究區(qū)地?zé)崴蠸iO礦物中僅有石英處于過(guò)飽和狀態(tài)，故而石英SiO地?zé)釡貥?biāo)適合計(jì)算研究區(qū)地?zé)崴臒醿?chǔ)溫度。

3.3 地?zé)崴臒醿?chǔ)溫度計(jì)算

3.3.1 SiO礦物經(jīng)驗(yàn)公式

地?zé)崴谟缮畈繜醿?chǔ)向淺表上升的過(guò)程中，SiO的溶解含量會(huì)隨著溫度降低而減少，與石英的溶解曲線規(guī)律一致，而地?zé)崴仙龝r(shí)雖然溫度降低，但地?zé)崴蠸iO含量十分穩(wěn)定，不會(huì)因?yàn)闇囟冉档投罅砍恋?，因此SiO礦物常被用來(lái)計(jì)算地?zé)崴臒醿?chǔ)溫度。

SiO地?zé)釡貥?biāo)的建立主要依據(jù)SiO礦物在地?zé)崴械娜芙馇闆r，具有較大的適用性，但是在實(shí)際計(jì)算時(shí)，應(yīng)該考慮其地?zé)釡貥?biāo)計(jì)算的實(shí)用范圍為20～250℃，最佳范圍為150～225℃，而在熱儲(chǔ)溫度高于250℃時(shí)，地?zé)崴械腟iO礦物會(huì)形成沉淀，計(jì)算的結(jié)果則會(huì)偏離實(shí)際的溫度，導(dǎo)致較大的誤差。自然界中SiO礦物較多，包括石英、玉髓、非晶質(zhì)SiO和方英石等，并且各SiO礦物的溶解度不同，因此應(yīng)用SiO地?zé)釡貥?biāo)時(shí)需要判斷是哪一類SiO礦物影響了地?zé)崴蠸iO的溶解度。

在研究區(qū)地?zé)崴兄饕V物

SI

值計(jì)算結(jié)果中，SiO礦物中僅有石英礦物的

SI

值均大于0，因此石英被選為SiO地?zé)釡貥?biāo)的合適礦物。地?zé)崴⒌責(zé)釡貥?biāo)的計(jì)算結(jié)果表明：道孚地區(qū)地?zé)崴臒醿?chǔ)溫度大多約在83～139℃之間。由于地?zé)崴谏仙雎兜倪^(guò)程中容易受到淺部冷水混合的影響，使地?zé)崴蠸iO含量降低，導(dǎo)致SiO地?zé)釡貥?biāo)的計(jì)算結(jié)果偏小，故其僅能代表淺部地?zé)崴臒醿?chǔ)溫度。初始地?zé)崴臒醿?chǔ)溫度需要利用硅焓方程和硅焓圖解法來(lái)做進(jìn)一步的分析。

3.3.2 硅焓方程分析

地下初始熱水從深部熱儲(chǔ)向淺表上升的過(guò)程中，常常會(huì)受到淺部冷水的混合稀釋，冷水加入后會(huì)導(dǎo)致不同的水-巖作用，因此傳統(tǒng)的水化學(xué)地?zé)釡貥?biāo)估算出的熱儲(chǔ)溫度會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。地?zé)崴谙蛏线\(yùn)移時(shí)，隨著溫度的下降，SiO的含量也隨之降低，但是SiO的沉淀速度與溫度的降低速度相比具有一定的“滯后性”，因此其標(biāo)志著相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間的地?zé)崴疁囟?，即初始時(shí)的深部熱儲(chǔ)溫度。在理想情況下，基于地?zé)崴蜏\部冷水兩者的出露溫度和SiO含量，可以較為準(zhǔn)確地估算出地?zé)崴某跏紲囟?即熱儲(chǔ)溫度)和冷水混合加入的比例。地?zé)崴谘刂鴱埿詳嗔淹ǖ郎仙倪^(guò)程中，不斷受到了淺部冷水的混合，導(dǎo)致了地?zé)崴臏囟?、焓值和SiO含量均發(fā)生了變化，最后形成出露在地表的溫泉，溫泉熱水則代表了地下初始(深部)熱水受到淺部冷水混合后的最終特征。

為了計(jì)算地?zé)崴某跏紲囟?即熱儲(chǔ)溫度)和冷水混合加入的比例，F(xiàn)ournier等建立了硅焓方程法，將地?zé)崴臏囟?、焓值和SiO含量之間對(duì)應(yīng)的數(shù)值關(guān)系用以下公式表示：

H

X

+

H

(

1-

X)=H

(2)

Si

X

+

Si

(

1-

X)=Si

(3)

上式中：

H

為熱水焓值

(

J/g

)

；

H

為冷水焓值

(

J/g

);H

為溫泉熱水焓

(

J/g

)

；

X

為冷水混合比例

(

無(wú)量綱

)

；

Si

為熱水中SiO含量(mg/L);

Si

為冷水中SiO含量(mg/L)。

通過(guò)求解公式(2)和(3)，得到以下公式：

(4)

(5)

公式(4)和(5)中，

X

和

X

為對(duì)應(yīng)溫度

T

的兩條曲線，當(dāng)兩條曲線相交時(shí)，其交點(diǎn)則為估算的地?zé)崴臒醿?chǔ)溫度和冷水混合的比例；當(dāng)兩條曲線不相交時(shí)，說(shuō)明初始地?zé)崴偷乇砝渌诨旌锨熬鸵呀?jīng)失去了熱量。鮮水河地?zé)釒У梨诘貐^(qū)地?zé)崴墓桁史匠袒旌锨€模型見圖7。

圖7 鮮水河地?zé)釒У梨诘貐^(qū)地?zé)崴墓桁史匠袒旌锨€模型Fig.7 Silica-enthalpy mixing curve model of the geothermal waters in the Daofu area of the Xianshuihe geothermal belt

由圖7可見，研究區(qū)初始熱水的熱儲(chǔ)溫度為130～245℃，冷水混合的比例為71%～86%。

3.3.3 考慮最大蒸汽損失的硅焓圖解法

假設(shè)地?zé)崴诨旌锨皼]有發(fā)生熱損失，且地?zé)崴蠸iO的初始含量只受到石英溶解度的控制，地表冷水混合前或混合后均沒有發(fā)生SiO溶解和沉淀，則不同SiO含量和焓值的水混合會(huì)表現(xiàn)出較好的線性關(guān)系。因此，本文基于Truesdell等提出的考慮最大蒸汽損失的硅焓圖解法，探討了道孚地區(qū)地?zé)崴械幕旌献饔煤蜔醿?chǔ)溫度。

假設(shè)在初始地?zé)崴蜏\部冷水混合前未發(fā)生蒸汽損失：①將淺部冷水的焓值和SiO含量投到硅焓圖中作為點(diǎn)

a

；②將出露地?zé)崴撵手岛蚐iO含量投到圖中取其平均值作為點(diǎn)

b

；③在點(diǎn)

a

和點(diǎn)

b

間做一條直線，作為淺部冷水和地?zé)崴幕旌暇€，并且將混合線

ab

延伸至石英溶解曲線相交于點(diǎn)

c

，點(diǎn)

c

即為初始地?zé)崴某蹯?；④直線

bc

和直線

ac

長(zhǎng)度的比值即為淺部冷水混入到地?zé)崴械谋壤?，點(diǎn)

d

的

x

軸坐標(biāo)即為初始熱水的熱儲(chǔ)溫度。考慮最大蒸汽損失的道孚地區(qū)地?zé)崴墓桁誓Ｐ蛨D，見圖8。

圖8 考慮最大蒸汽損失的鮮水河地?zé)釒У梨诘貐^(qū) 地?zé)崴墓桁誓Ｐ蛨D[30]Fig.8 Silica-enthalpy plot of the geothermal waters in the Daofu area of the Xianshuihe geothermal belt considering the maximum steam loss[30]

由圖8可見，道孚地區(qū)地?zé)崴睦渌旌媳壤s為70%～85%，初始熱水的熱儲(chǔ)溫度為135～247℃，與研究區(qū)地?zé)崴桁史匠袒旌锨€模型(見圖7)擬合得出的結(jié)果基本一致(熱儲(chǔ)溫度為130～245℃，冷水混合比例為71%～86%)。

假設(shè)在初始熱水和淺部冷水混合前發(fā)生了蒸汽損失：①在水的沸點(diǎn)溫度(100℃)所對(duì)應(yīng)的焓值處做豎直直線；②取直線

ac

和

T

=100℃豎直直線的交點(diǎn)為

d

；③將

d

點(diǎn)向右平移至最大蒸汽損失曲線，相交得到點(diǎn)

e

，點(diǎn)

e

橫坐標(biāo)值代表沸騰前的地?zé)崴某蹯?，本次共得到點(diǎn)

d

、

d

、

d

和

e

、

e

、

e

，換算后初始熱水的熱儲(chǔ)溫度為117～161℃；④直線

cd

與最大蒸汽損失線相交于點(diǎn)

f

，在

f

點(diǎn)做豎直直線與石英溶解線相交于點(diǎn)

g

，本次共得到點(diǎn)

f

、

f

、

f

和

g

、

g

,

估算得到蒸汽損失的質(zhì)量百分比為

x

=1-SiO(

g

點(diǎn))/SiO(

f

點(diǎn))=5%～12%(見圖8)。

綜上所述，道孚地區(qū)的地?zé)崴谏仙^(guò)程中受到了淺部冷水混合的影響，經(jīng)計(jì)算，混入的冷水比例約為70%～85%，蒸汽損失質(zhì)量百分比約為5%～12%，無(wú)蒸汽損失和最大蒸汽損失的初始熱水熱儲(chǔ)溫度分別為135～247℃和117～161℃。

3.4 地?zé)崴难a(bǔ)給來(lái)源分析

本文測(cè)試分析了道孚地區(qū)8個(gè)地?zé)崴畼悠返?p>δ

D和

δ

O同位素，測(cè)試結(jié)果顯示：

δ

O值為-16.14‰～-17.63‰，平均值為-17.63‰，

δ

D值為-117.10‰～-145.20‰，平均值為-135.06‰(見表1)。在

δ

D與

δ

O二元散點(diǎn)圖中，道孚地區(qū)8個(gè)地?zé)崴畼悠氛w沿全球大氣降水線分布，表現(xiàn)為大氣降水的來(lái)源。宋春林等通過(guò)對(duì)貢嘎山區(qū)5～10月份雨水樣品的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)大氣降水的

δ

O和

δ

D同位素高程效應(yīng)顯著，驗(yàn)證了在該地區(qū)利用

δ

O和

δ

D同位素來(lái)推導(dǎo)大氣降水補(bǔ)給高程的可行性，并計(jì)算得到貢嘎山地區(qū)大氣降水的

δ

D梯度值為-2.41‰/100 m，

δ

O梯度值為0.30‰/100 m。由于在

δ

D與

δ

O的關(guān)系圖中發(fā)生了一定的“氧同位素漂移”，說(shuō)明地?zé)崴谘h(huán)過(guò)程中發(fā)生了水-巖作用，導(dǎo)致了氧同位素分餾。因此，本文選取

δ

D值作為地?zé)崴a(bǔ)給高程的計(jì)算指標(biāo)，具體計(jì)算公式為

(6)

式中：

H

為補(bǔ)給區(qū)高程(m)；

h

為大氣降水的海拔高度(m);

R

為地?zé)崴?p>δ

D或

δ

O值(‰)；

R

′為大氣降水的

δ

D或

δ

O值(‰)；

ρ

為貢嘎山區(qū)大氣降水的

δ

D或

δ

O梯度值(‰/100 m)。本次研究引用文獻(xiàn)[18]中折多山區(qū)淺部冷水的

δ

D值(-63.52‰)、

δ

O值(-9.89‰)和高程(1 936 m)，結(jié)合道孚地區(qū)地?zé)崴?p>δ

D值(-117.10‰～-145.20‰)和

δ

O值(-16.14‰～-17.63‰)，將其代入公式(6)可計(jì)算得到研究區(qū)地?zé)崴难a(bǔ)給高程。通過(guò)

δ

D和

δ

O值分別計(jì)算得到道孚地區(qū)地?zé)崴难a(bǔ)給高程為4 159～5 325 m和4 019～4 869 m(見表1)。其中，通過(guò)

δ

D值求得的研究區(qū)地?zé)崴难a(bǔ)給高程更大，這可能是由于道孚地區(qū)的地?zé)崴畼悠钒l(fā)生了輕微的向右漂移現(xiàn)象(見圖9)，說(shuō)明斷裂破碎帶為地?zé)崴倪\(yùn)移提供了良好的通道條件，使地?zé)崴h(huán)較快，滯留時(shí)間較短，在運(yùn)移過(guò)程中與圍巖發(fā)生了輕微的

δ

O交換作用。因此，本文選取通過(guò)

δ

D值求得的地?zé)崴a(bǔ)給高程作為道孚地區(qū)地?zé)崴难a(bǔ)給高程。

圖9 鮮水河地?zé)釒У梨诘貐^(qū)地?zé)崴腄與δ18O的關(guān)系圖Fig.9 Plot of δD-δ18O for the geothermal waters in the Daofu area of the Xianshuihe geothermal belt

道孚地區(qū)位于鮮水河高山峽谷內(nèi)(高程為1 889～5 782 m)，最高點(diǎn)為大雪山主峰，因此道孚地區(qū)地?zé)崴难a(bǔ)給區(qū)域?yàn)榇笱┥礁叱? 159～5 325 m的區(qū)域，陡峻的高山峽谷地形為地下水的下滲提供了理想的水動(dòng)力條件，大雪山的冰雪融水通過(guò)斷裂或裂隙向下運(yùn)移至深部熱儲(chǔ)層，地?zé)崴軣嵘仙跀嗔哑扑閹У扔欣课怀雎缎纬蓽厝?/p>

4 結(jié) 論

本次研究對(duì)鮮水河地?zé)釒У梨诘貐^(qū)的8個(gè)地?zé)崴额^的水化學(xué)和氫氧同位素特征進(jìn)行了分析，得到以下結(jié)論：

(2) 地?zé)崴闹饕?、?yáng)離子含量受到硅酸鹽礦物溶解的控制以及深部CO組分的混入。

(3) 地?zé)崴谏仙雎兜倪^(guò)程中初始地?zé)崴c淺部冷水混合，混合前初始熱水的熱儲(chǔ)溫度分別為130～245℃(硅焓方程)、135～247℃(硅焓圖解)和117～161 ℃(考慮最大蒸汽損失的硅焓圖解)，混入的冷水比例約為70%～85%，蒸汽損失質(zhì)量百分比約為5%～12%。

(4) 氫氧同位素證據(jù)表明，地?zé)崴畠H發(fā)生輕微的氧同位素漂移，其補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水，補(bǔ)給區(qū)域?yàn)榇笱┥礁叱? 159～5 325 m的區(qū)域。