云南尼格地區(qū)熱泉成因研究

張家文，吳 勇*，劉 琴，馬鑫文

(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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059)

熱泉是自然界長(zhǎng)期演化的產(chǎn)物，是地?zé)峄顒?dòng)的直接表現(xiàn)形式，同時(shí)蘊(yùn)含著豐富的地?zé)嵝畔⒑退牡刭|(zhì)信息。其分布多沿?cái)嗔褞д共?，受斷裂?gòu)造帶的控制。云南地區(qū)作為中國(guó)主要的地?zé)豳Y源富集區(qū)域之一，該地區(qū)熱泉資源極其豐富，天然出露的熱泉達(dá)1 000多處。但豐富的地?zé)豳Y源也為交通、水利水電工程建設(shè)帶來(lái)不少困難?，F(xiàn)如今在地?zé)豳Y源豐富的地區(qū)開(kāi)展隧道工程建設(shè)過(guò)程中，高地溫高水溫問(wèn)題是建設(shè)過(guò)程中主要的難點(diǎn)問(wèn)題之一。熱泉是地?zé)豳Y源的排泄出口，連通地下熱源，從熱泉成因著手來(lái)對(duì)高地溫高水溫地區(qū)的熱源進(jìn)行探查，可起到追根溯源之效。

前人已對(duì)區(qū)域性地?zé)釥顩r[1-2]、溫泉成因模式[3-4]做了大量研究。大多數(shù)研究認(rèn)為在地下熱水中水文地球化學(xué)方法和同位素分析是解決該類型問(wèn)題的重要方法。Belhai等[5]運(yùn)用水化學(xué)方法和同位素?cái)?shù)據(jù)，研究了阿爾及利亞?wèn)|北部熱泉的形成機(jī)理，認(rèn)為在該地區(qū)的大氣降水通過(guò)導(dǎo)水通道，經(jīng)地下熱儲(chǔ)加熱后沿導(dǎo)水通道溢流成泉。Haile等[6]通過(guò)構(gòu)建區(qū)域地下熱水流動(dòng)模型，結(jié)合地下熱水中水化學(xué)和同位素進(jìn)行分析，探討了美國(guó)西海岸平原含水層地下熱水的化學(xué)演化模型。徐成華等[7]、高宗軍等[8]通過(guò)分析地下熱水中的離子成分以及水巖相互作用特征，探討了地下熱儲(chǔ)的賦存狀況以及地下熱水的循環(huán)演化模式。王志祥等[9]利用陽(yáng)離子溫標(biāo)法計(jì)算渝東南地區(qū)地下熱儲(chǔ)溫度。白玉鵬等[10]利用云南彌勒紅河谷溫泉的水文化學(xué)特征對(duì)其成因進(jìn)行探討，認(rèn)為該地區(qū)溫泉屬中低溫?zé)崛?。高芳芳等[11]在通過(guò)分析瓦納溫泉的發(fā)育特征以及實(shí)測(cè)隧道巖溫?cái)?shù)據(jù)，對(duì)鐵路隧道周邊高地溫風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)進(jìn)行預(yù)判。余鳴瀟等[12]通過(guò)水化學(xué)方法，認(rèn)為大控蚌溫泉為大氣降水經(jīng)地殼內(nèi)部深循環(huán)加熱，最終沿?cái)嗔褞б缌鞒扇?。閆佰忠[13]構(gòu)建了長(zhǎng)白山玄武巖區(qū)熱泉成因體系，提出了多種類型的溫泉成因模式，并對(duì)典型溫泉成因模式進(jìn)行了細(xì)致闡述，大體分為火山巖漿型、沉積盆地型和構(gòu)造斷裂型三類成因模式。

基于此，現(xiàn)以云南尼格隧道在開(kāi)挖過(guò)程中，隧道內(nèi)出現(xiàn)的高地溫高水溫現(xiàn)象為研究對(duì)象，在查明尼格地區(qū)構(gòu)造地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合同位素和水化學(xué)特征資料以及該區(qū)域放射性元素測(cè)試結(jié)果，分析和總結(jié)尼格地區(qū)三個(gè)典型熱泉出露特征，開(kāi)展研究區(qū)熱泉演化模式的研究，探究該地區(qū)熱泉形成過(guò)程的熱水來(lái)源、演變過(guò)程、水巖作用等特征，揭示該地區(qū)熱泉成因模式及其循環(huán)演化過(guò)程。以期為揭示云南尼格地區(qū)地下熱水的熱循環(huán)機(jī)理提供技術(shù)依據(jù)，同時(shí)為當(dāng)?shù)厮淼拦こ探ㄔO(shè)和地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用提供參考。

1 水文地質(zhì)概況

1.1 地質(zhì)構(gòu)造背景

研究區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)劇烈，新生代經(jīng)歷多次火山活動(dòng)，引發(fā)燕山中、晚期花崗巖的重熔重塑作用，在這個(gè)過(guò)程中大量基性火山巖和酸性巖侵入地殼之中，深部的地幔熱異常體為其提供熱源，上覆的花崗巖地層是地?zé)崃黧w的熱儲(chǔ)層，噴出的熔巖起保溫蓋層的作用，使得區(qū)內(nèi)有著豐富的地?zé)豳Y源。

大地構(gòu)造位于華南褶皺系、楊子淮地臺(tái)西緣的個(gè)舊斷褶束南部、紅河深大斷裂帶北東側(cè)(圖1)。研究區(qū)周邊發(fā)育三組構(gòu)造作用形成的張扭性裂隙，以及相對(duì)較微觀的密集風(fēng)化裂隙，地質(zhì)構(gòu)造條件極其復(fù)雜，斷裂帶呈現(xiàn)陡峻的深切河谷地貌，跌水發(fā)育[14](圖2)。

圖1 尼格地區(qū)大地構(gòu)造位置Fig.1 Geotectonic positionin Niger area

圖2 尼格地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological mapin Nige area

1.2 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)地下水類型整體劃分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖巖溶含水以及基巖裂隙水。

(2)碳酸鹽巖巖溶含水。含水層為三疊系中統(tǒng)個(gè)舊組上段(T2g2)灰?guī)r以及三疊系中統(tǒng)法郎組(T2f)灰?guī)r，巖溶裂隙、巖溶管道發(fā)育，具有徑流短、排泄快、水位動(dòng)態(tài)變化顯著的特點(diǎn)。

(3)基巖裂隙水。主要賦存于燕山期花崗巖 [γ53(a)]基巖裂隙中，研究區(qū)主要為帶狀富水，沿?cái)嗔褞Х植?，在張扭性斷層以及斷層交匯帶處形成富水帶。

2 水文地球化學(xué)特征

2.1 水化學(xué)特征分析

由表1數(shù)據(jù)繪制尼格地區(qū)熱泉Piper圖(圖3)，尼格溫泉和老虎灘溫泉為HCO3-Na型水，是由于花崗巖中含大量的硅酸鹽礦物例如鈉長(zhǎng)石，其在水循環(huán)過(guò)程中發(fā)生溶濾作用。另外老虎灘溫泉中偏硅酸含量相對(duì)較高，是由于該溫泉發(fā)育在燕山期花崗巖[γ53(a)]中，燕山期花崗巖[γ53(a)]主要的氧化物為SiO2，熱泉在深層地殼運(yùn)移、循環(huán)演化過(guò)程中，不斷溶濾其中的SiO2，使得水中的SiO2相對(duì)其他水樣含量偏高；丫沙底溫泉和尼格隧道內(nèi)巖溶水水質(zhì)類型為HCO3-Na·Ca型水，是由于這兩個(gè)地區(qū)為碳酸鹽地區(qū)，Ca2+的濃度受方解石、石膏等礦物的控制，所以該地區(qū)地下水中Ca2+含量相對(duì)較高。整體來(lái)說(shuō)，研究區(qū)的大氣降水在花崗巖地區(qū)沿深大斷裂帶進(jìn)入地殼內(nèi)部，花崗巖中鈉長(zhǎng)石礦物由于溶濾作用，不斷溶解，在花崗巖地區(qū)形成HCO3-Na型水，花崗巖地區(qū)的HCO3-Na型水在深部水循環(huán)過(guò)程中流經(jīng)碳酸鹽地區(qū)，在這個(gè)過(guò)程中，碳酸鹽地區(qū)的方解石、石膏等礦物中的Ca2+由于溶濾作用不斷進(jìn)入水中，最終形成HCO3-Na·Ca型水。

圖3 尼格地區(qū)熱泉Piper圖Fig.3 Piper diagram of hot springs in Nige area

2.2 同位素特征分析

H和O作為H2O中重要的組成部分，這兩種元素參與水循環(huán)過(guò)程中，水的蒸散發(fā)、水的混合作用以及各種各樣的水巖相互作用，其穩(wěn)定同位素δ18O和δD能夠反應(yīng)水在不同作用下不同緯度中的演化規(guī)律。穩(wěn)定同位素δ18O和δD在這些規(guī)律中呈現(xiàn)出極強(qiáng)的相關(guān)性，能夠?qū)⑵渥鳛樘囟ǖ氖聚檮?，反?yīng)地下水補(bǔ)給、徑流、排泄特征及其演化規(guī)律。利用穩(wěn)定同位素(δ18O和δD)確定研究區(qū)熱泉的補(bǔ)給特征，通過(guò)前人建立的全球大氣降水回歸方程[15]進(jìn)行計(jì)算。

全球大氣降水回歸方程為

δD=8δ18O+10

(1)

利用研究區(qū)不同水樣δ18O和δD穩(wěn)定同位素的檢測(cè)數(shù)據(jù)(表2)，繪制δ18O-δD 穩(wěn)定同位素關(guān)系曲線(圖4)。研究區(qū)中4個(gè)熱泉水樣點(diǎn)均散落在全球大氣降水回歸方程周邊，表明其補(bǔ)給來(lái)源均為大氣降水，通過(guò)深大斷裂帶入滲補(bǔ)給地下水。從圖4中還發(fā)現(xiàn)，這些水樣點(diǎn)出現(xiàn)輕微的O漂移現(xiàn)象，說(shuō)明該區(qū)域水巖作用不強(qiáng)烈。

根據(jù)前人研究，大氣降水中的穩(wěn)定同位素(δ18O和δD)的分布具有明顯的高程效應(yīng)[15]，常用該效應(yīng)對(duì)熱泉的補(bǔ)給高程進(jìn)行計(jì)算。中國(guó)西部地區(qū)大氣降水中δ18O和δD同位素與高程的線性回歸式[12]為

表1 尼格地區(qū)熱泉水化學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)Table 1 Chemicalanalyses of hot springs in Nige area

δ18O=-0.003 1h-6.19

(2)

δD=-0.026h-30.2

(3)

式中：h為補(bǔ)給高程，m。

利用式(2)和式(3)計(jì)算得到補(bǔ)給區(qū)各熱泉的補(bǔ)給高程，結(jié)果如表3所示，用δ18O相關(guān)方程計(jì)算得到的補(bǔ)給高程明顯低于用δD相關(guān)方程計(jì)算得到的補(bǔ)給高程，是由于在深循環(huán)過(guò)程中，δ18O易與周邊圍巖發(fā)生反應(yīng)，沒(méi)有δD穩(wěn)定。因此綜合兩種方程的計(jì)算結(jié)果求取該地區(qū)熱泉的補(bǔ)給高程，更切合實(shí)際補(bǔ)給區(qū)情況。結(jié)果表明尼格地區(qū)熱泉的補(bǔ)給高程在1 853.77～2 004.33 m。推測(cè)補(bǔ)給區(qū)大致位于尼格隧道東北方向的花崗巖地區(qū)，處于南-北(S-N)方向的小江地震帶與南-西(N-W)方向的紅河斷裂地震帶交匯處，該區(qū)域整體呈現(xiàn)X型展布，為大氣降水入滲補(bǔ)給地下水提供了良好的條件[16]。

理論上存在這種性質(zhì)的地?zé)釡貥?biāo)均可用于估算熱儲(chǔ)溫度，這里選用SiO2溫標(biāo)法對(duì)該地區(qū)熱儲(chǔ)溫度進(jìn)行估算[13]，計(jì)算公式如下。

表2 熱泉水樣δ18O和δD同位素檢測(cè)結(jié)果Table 2 Results of δ18O and δD isotopes of hot springs

圖4 熱泉水樣的δ18O-δD關(guān)系圖Fig.4 Plot of δ18O-δD of hot springs

表3 尼格地區(qū)熱泉的補(bǔ)給高程Table 3 Estimated temperature of hot springs in Nige area

石英溫標(biāo)-無(wú)蒸汽分離或混合作用：

T=-42.198+0.288 31SiO2-3.668 6×

10-4(SiO2)2+3.166 5×10-7(SiO2)3+

77.034lgSiO2

(4)

石英溫標(biāo)-無(wú)蒸汽損失(0～250 ℃)：

(5)

石英溫標(biāo)-最大蒸汽損失在100 ℃(0～250 ℃)：

(6)

通過(guò)上述公式對(duì)研究區(qū)熱儲(chǔ)溫度進(jìn)行估算，尼格地區(qū)地下熱儲(chǔ)的溫度大致在98.68～125.71 ℃，計(jì)算結(jié)果如表4所示，研究區(qū)內(nèi)尼格隧道在開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)最高地溫是88.8 ℃，考慮到熱泉循環(huán)深度比隧道最大埋深更深，認(rèn)為數(shù)據(jù)該計(jì)算結(jié)果可靠，同時(shí)熱泉沿著斷層破碎帶上升的過(guò)程，與淺層地下水混合，使得SiO2的濃度被稀釋，利用現(xiàn)有SiO2濃度計(jì)算得到熱儲(chǔ)溫度比實(shí)際地下熱儲(chǔ)溫度會(huì)偏低一些。

2.3 循環(huán)深度

根據(jù)研究區(qū)所處的地質(zhì)構(gòu)造特征以及氫氧同位素特征，該區(qū)域熱泉出露受斷裂構(gòu)造控制。可利用式(7)估算熱水循環(huán)深度：

(7)

式(7)中：H為熱泉循環(huán)深度；Ts為熱儲(chǔ)溫度；T0為當(dāng)?shù)囟嗄昶骄鶜鉁?，取?6 ℃；K為熱導(dǎo)率，取值2.933 W/(m·k)[16]；Q為熱流密度，取值0.173 W/m2；H0為恒溫層深度，取值30 m。

式(7)計(jì)算結(jié)果如表5所示，研究區(qū)熱泉循環(huán)深度為1 431.70～1 890.07 m，平均循環(huán)深度為1 660.89 m。循環(huán)深度相對(duì)較淺，表明該處熱泉主要熱量來(lái)源并不依靠地?zé)嵩鰷?，而是存在深部熱異常體或其他形式的熱量來(lái)源。

表4 尼格地區(qū)熱泉的熱儲(chǔ)溫度Table 4 reservoir temperature of hot springs in Nige area

表5 尼格地區(qū)熱泉的循環(huán)深度Table 5 Circulation depth of hot springs in Nige area

2.4 冷熱水混合比例

研究區(qū)內(nèi)巖溶裂隙、斷裂構(gòu)造發(fā)育，地下水的徑流排泄條件好，當(dāng)?shù)叵聼崛刂鴶鄬悠扑閹仙倪^(guò)程，會(huì)與淺表部地下水相互混合，使得熱泉中SiO2的濃度被稀釋。熱泉與淺表地下水混合會(huì)導(dǎo)致深部熱水的初焓和SiO2的初始含量下降到熱水出露時(shí)的終焓和 SiO2含量。現(xiàn)假設(shè)冷水混入量占泉水量的比例為X，則可得到硅-焓方程計(jì)算冷熱水相互混合的比例[17]。

ScX+Sh(1-X1)=Ss

(8)

SiO2cX+SiO2h(1-X2)=SiO2S

(9)

式中：X、X1、X2為冷水混入泉水量的比例；Sc為近地表處冷水的焓，取當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?6 ℃；Sh為深部熱水的初焓；Ss為泉水終焓；SiO2c為近地表處冷水SiO2含量，近地表處冷水SiO2含量23.07 mg/L；SiO2h為深部熱水中SiO2含量；SiO2s為泉水中SiO2含量，是Sh的函數(shù)。將方程化簡(jiǎn)后得

(10)

(11)

將表6中熱水溫度、焓和SiO2含量的相關(guān)關(guān)系[18]，代入式(10)和式(11)中，就能夠得到表7一系列的X1和X2值，由該數(shù)據(jù)繪制圖5，各曲線的交點(diǎn)即為該處泉點(diǎn)的冷熱水混合后的比例。結(jié)果顯示，丫沙底溫泉、尼格溫泉和老虎灘溫泉混合比例分別為35%、43%和80%，熱儲(chǔ)溫度分別為130.18、108.19、216 ℃。其中丫沙底溫泉和尼格溫泉使用冷熱水混合法估算的熱儲(chǔ)溫度與二氧化硅溫標(biāo)法估算得到熱儲(chǔ)溫度基本一致。老虎灘溫泉冷熱水混合比在80%左右，冷熱水混合比例大，表明其在上升過(guò)程中混入了大量的冷水，這也就能解釋為何老虎灘溫泉中SiO2的含量最多，而出水口水溫卻表現(xiàn)為相對(duì)低水溫。另外，該處溫泉使用冷熱水混合法計(jì)算得到的熱儲(chǔ)溫度為216 ℃，而使用SiO2溫標(biāo)法估算得到的熱儲(chǔ)溫度在125.71 ℃。這是由于冷熱水混合法計(jì)算時(shí)采用的是理想狀態(tài)下的參數(shù)，實(shí)際地殼深部的熱儲(chǔ)情況錯(cuò)綜復(fù)雜，地殼深部SiO2與理想狀態(tài)略有偏差，由冷熱水混合法計(jì)算得到的結(jié)果偏大，故采用二氧化硅溫標(biāo)法估算得到的熱儲(chǔ)溫度作為該泉點(diǎn)的地下熱儲(chǔ)溫度。

3 熱泉成因機(jī)制分析

3.1 蓋層

圖5 冷熱水混合比例Fig.5 Mixing ratio of hot and cold water

表6 熱水溫度、焓和 SiO2含量關(guān)系Table 6 Relationship between temperature,enthalpy and SiO2 contents

表7 尼格地區(qū)熱泉X1和X2計(jì)算結(jié)果Table 7 Results of X1 and X2 of hot springs in Nige area

3.2 導(dǎo)熱通道

導(dǎo)熱通道連接水源、熱儲(chǔ)和熱源，是該區(qū)域水熱循環(huán)的運(yùn)移通道。一方面斷裂構(gòu)造作為導(dǎo)熱通道，將上地幔熱能沿?cái)嗔褞牡貧ど畈總鲗?dǎo)到淺部地層，使得淺表地層具有較高的地溫，形成高溫地?zé)岙惓^(qū)；另一方面，斷裂構(gòu)造帶為熱泉運(yùn)移通道，控制著水熱活動(dòng)，對(duì)其循環(huán)、分布起著引導(dǎo)作用。

斷裂帶又分張扭性斷裂與壓扭性斷裂，張扭性斷裂是良好的導(dǎo)熱導(dǎo)水通道，壓扭性斷裂導(dǎo)水性能極差，具有良好的隔水、隔熱性能。研究區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，熱泉多沿?cái)鄬悠扑閹Х植?，具有明顯的繼承性，一般出露在張扭性和壓扭性斷裂帶的復(fù)合地帶，整體呈帶狀分布。研究區(qū)內(nèi)發(fā)育多組由于構(gòu)造作用形成的張扭性裂隙。區(qū)域內(nèi)發(fā)育的導(dǎo)熱通道有斷層Fn1、斷層fn1、斷層Fn2，共同控制著該區(qū)域熱泉分布(圖2)。

3.3 熱源

熱泉的形成必須要有熱源，其來(lái)源主要包括火山巖漿噴發(fā)產(chǎn)生的巖漿余熱、地殼深處上地幔的傳導(dǎo)熱和巖石中放射性元素衰變生熱等[19]。對(duì)于火山巖漿噴發(fā)產(chǎn)生的巖漿余熱，該類熱源主要為新生代(65 Ma至今)、特別是第四紀(jì)(1.64 Ma至今)以來(lái)巖漿巖活動(dòng)的余熱產(chǎn)生。根據(jù)對(duì)研究區(qū)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，尼格地區(qū)分布的花崗巖屬燕山期花崗巖。燕山期構(gòu)造期屬中生代，巖漿活動(dòng)形成時(shí)間較早，出現(xiàn)巖漿活動(dòng)余熱的可能性較小。尼格地區(qū)周邊深大斷裂，次級(jí)斷裂等構(gòu)造發(fā)育強(qiáng)烈，其中深大斷裂直接連接著地殼深處，具有良好的深成地下環(huán)境，區(qū)域上地幔熱流以熱傳導(dǎo)的方式向上傳導(dǎo)將熱量傳遞給沿深大斷裂循環(huán)的大氣降水。在這個(gè)過(guò)程中由于H2S的富集會(huì)形成H2S氣囊(如在尼格隧道施工進(jìn)程中，揭示出 H2S有毒氣囊)，地幔深處屬?gòu)?qiáng)還原環(huán)境，硫化物主要以H2S氣體的形式存在，在淺部氧化環(huán)境中H2S氣體會(huì)被轉(zhuǎn)化為更加穩(wěn)定的S和SO2，因此該處的H2S氣體來(lái)源于地殼深部。由此推測(cè)該區(qū)域地幔熱流通過(guò)熱傳導(dǎo)作用對(duì)熱泉進(jìn)行供熱，伴隨著H2S氣體的富集，上地幔傳導(dǎo)熱為該區(qū)域的重要熱源。另外，地殼巖石中放射性元素衰變生熱也是區(qū)域熱泉的重要熱源，該區(qū)域花崗巖的平均生熱率為9.48 μW/m3[16]，高于全球中新代花崗巖放射性元素衰變平均生熱率3.09 μW/m3[20]，認(rèn)為巖石放射性衰變生熱同樣是該區(qū)域熱泉的熱源之一。

綜上所述，該區(qū)域熱泉的熱源為上地幔熱流供熱與花崗巖中U、Th、K等放射性元素衰變生熱，二者相互疊加，形成復(fù)合型熱源。

3.4 成因機(jī)制分析

研究區(qū)內(nèi)熱泉特征可概括為：①熱源來(lái)自上地幔傳導(dǎo)熱和花崗巖中放射性元素衰變生熱，二者相互疊加，形成復(fù)合型熱源；②熱泉出露點(diǎn)受構(gòu)造控制，特別是張扭性與壓扭性斷裂的復(fù)合地帶；③具有良好的蓋層和導(dǎo)熱通道；④補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水，熱儲(chǔ)溫度在98.68～125.71 ℃，循環(huán)深度在1 431.7～1 890.07 m，水循環(huán)至地殼淺表部發(fā)生冷熱水混合作用；⑤熱泉的水化學(xué)組分來(lái)自水巖作用，水化學(xué)類型為HCO3-Na·Ca型和HCO3-Na型；⑥熱泉的循環(huán)深度較淺，且熱儲(chǔ)溫度不高，為中-低溫地?zé)嵯到y(tǒng)。

對(duì)于該系統(tǒng)而言，大氣降水在花崗巖地區(qū)沿深大斷裂向地殼深部做深循環(huán)，與花崗巖巖體發(fā)生水巖作用獲得其主要離子組分，形成HCO3-Na型水，繼續(xù)循著斷裂帶補(bǔ)給碳酸巖地區(qū)，獲得其主要Ca2+組分，形成HCO3-Na·Ca型水。在這個(gè)過(guò)程中，上地幔的深部熱流沿著Fn1、Fn2深大斷裂帶向上傳導(dǎo)，伴隨著燕山期花崗巖中U、Th、K等放射性元素衰變產(chǎn)生的衰變熱不斷疊加，補(bǔ)給的大氣降水被加熱形成熱泉。綜上所述，該地區(qū)熱泉的成因可概括為：熱源為上地幔熱流供熱與花崗巖中U、Th、K等放射性元素衰變生熱一起構(gòu)成的復(fù)合型熱源，具備良好的蓋層和導(dǎo)熱通道，主要接受大氣降水補(bǔ)給，沿深大斷裂進(jìn)入地殼內(nèi)部，受上地幔傳導(dǎo)熱加熱，同時(shí)受花崗巖中U、Th、K等放射性元素衰變加熱，在水循環(huán)過(guò)程中與周邊巖石發(fā)生水巖作用，得到其主要離子組分，水循環(huán)至張扭性和壓扭性斷裂復(fù)合地帶附近，沿?cái)鄬悠扑閹仙?，在地殼淺表部與淺表地下水發(fā)生水熱混合作用，最終在碳酸巖地區(qū)或沿?cái)嗔褞С雎队诘乇?圖6)。

圖6 熱泉成因模式示意圖Fig.6 Schematic diagram showing the genesis of hot springs

4 結(jié)論

尼格地區(qū)熱泉的成因模式屬斷裂構(gòu)造型。通過(guò)對(duì)該地區(qū)區(qū)域水文地質(zhì)條件、熱泉水化學(xué)特征以及地下熱儲(chǔ)特征等進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論。

(1)熱泉的水化學(xué)類型為HCO3-Na·Ca型地下水和HCO3-Na型地下水。其補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水補(bǔ)給，補(bǔ)給高程約1 853.77～2 004.33 m，熱儲(chǔ)溫度大致在98.68～125.71 ℃，循環(huán)深度為1 431.7～1 890.07 m，丫沙底溫泉、尼格溫泉和老虎灘溫泉混合比例分別為35%、43%和80%。

(3)尼格地區(qū)熱泉成因模式受斷裂構(gòu)造控制，大氣降水沿著斷裂帶向深大斷裂匯集，經(jīng)深部循環(huán)，被上地幔傳導(dǎo)熱和燕山期花崗巖[γ53(a)]中放射性元素衰變生熱一起構(gòu)成的復(fù)合型熱源加熱，與深部圍巖發(fā)生反應(yīng)后，沿?cái)嗔褞仙?，在地殼淺表部與淺表地下水發(fā)生水熱混合作用，沿?cái)嗔褞С雎队诘乇怼?/p>