新疆沙灣金溝河溫泉形成特征研究

陳 鋒，劉 濤，康 劍，鄭 勇

（新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊，新疆昌吉831100）

新疆沙灣金溝河溫泉形成特征研究

陳 鋒*，劉 濤，康 劍，鄭 勇

（新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊，新疆昌吉831100）

新疆沙灣金溝河溫泉是新疆開發(fā)比較好的溫泉醫(yī)院，開發(fā)規(guī)模僅次于烏魯木齊水磨溝溫泉醫(yī)院，一個具有較好醫(yī)療經(jīng)濟(jì)價值的硫化氫礦泉。對該溫泉的物理化學(xué)特征、地層、構(gòu)造特征和形成機(jī)理進(jìn)行了研究探討，并對其醫(yī)療價值進(jìn)行了簡要分析。

溫泉；地質(zhì)構(gòu)造；水化學(xué)；大地?zé)崃?/p>

金溝河溫泉位于沙灣縣南山區(qū)金溝河上有的熱水泉子地區(qū)（霍爾果斯達(dá)里亞），距縣城約60km，該地區(qū)夏季氣候涼爽，有公路相通，交通便利是避暑療養(yǎng)的勝地。在旅游事業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，頗具開發(fā)潛力的溫泉資源日益受到人們的青睞。

遠(yuǎn)在清朝中期，金溝河溫泉即被關(guān)內(nèi)來淘金的人發(fā)現(xiàn)。1953年，沙灣縣在這里修建了溫泉療養(yǎng)院。2000年沙灣縣政府對該溫泉進(jìn)行擴(kuò)建，建成了初具規(guī)模的溫泉醫(yī)院，2012年縣政府又對該溫泉醫(yī)院進(jìn)行擴(kuò)大規(guī)模，其醫(yī)療設(shè)備配置已經(jīng)比較完善。

1 地形地貌

溫泉所處位置屬中山區(qū)地貌，山勢陡峻，溝谷縱橫交匯，河谷深切，呈“U”型谷。侵蝕作用強(qiáng)烈，溫泉出露部位地勢相對西高東低，南高北低?？傮w地勢是南高北低，7處溫泉出露在金溝河河床兩岸的基座階地上，出露于基巖底部，與鄰近兩側(cè)山體的相對高差達(dá)300～500m。

2 地質(zhì)概況

2.1 地層

金溝河溫泉地區(qū)除河谷基座階地上部分覆蓋有厚度不大的沖積卵礫石外，其他山體出露均為中石炭統(tǒng)前峽組地層（C2qx），為一套濱?！獪\海相火山碎屑巖建造。根據(jù)巖相特征、古地理和地層層序?qū)⑵浞譃?個亞組：下部第一亞組（C2qxa）為一套粗碎屑的灰綠、綠灰色火山噴發(fā)—火山碎屑沉積，厚3228～4412m，與下伏下石炭統(tǒng)接觸；中部第二亞組（C2qxb）為一套灰綠、灰黑色火山噴發(fā)—火山碎屑沉積，厚3228～4412m，與下伏下石炭統(tǒng)接觸；上部第三亞組（C2qxc）為一套灰、灰黑、灰綠色火山碎屑沉積，厚1771～2031m，與下伏C2qxb為斷層接觸，與上覆下二疊統(tǒng)呈不整合接觸。在溫泉周圍僅出露第二和第三亞組，巖性為灰綠色、灰黑色凝灰?guī)r、凝灰粉砂巖、含礫凝灰中粗砂巖，二者為斷層接觸。

2.2 溫泉形成的構(gòu)造特征

金溝河溫泉位于北天山優(yōu)地槽褶皺帶的依連哈比爾尕復(fù)背斜帶。受區(qū)域構(gòu)造控制，形成一系列北西西、南東東向壓性及壓扭性斷裂，北東—南西向和北西—南東向扭斷裂。這個帶的特點(diǎn)是緊閉褶皺和斷裂構(gòu)造同樣發(fā)育，且多向北的推覆構(gòu)造和擬掩斷裂，其南與天山褶皺系以博羅科努—阿其克庫都克斷裂為界，沿次斷裂帶中段（金鉤河溫泉位于此地段以北）發(fā)育有比較完整的蛇綠巖套。根據(jù)新疆重力異常圖，博羅科努—阿其克庫都克斷裂東西2段均位于重力異常梯度陡變位置上，表明該斷裂為一條超巖石圈斷裂。見圖1、2。

該超巖石圈斷裂不僅形成于早期古生代以前，而且它具有繼承性活動特征。在一些地段，它明顯的切斷了第四紀(jì)沉積物。1906年12月23日發(fā)生于金溝河溫泉附近的牛圈子8級大地震，1944年3月10日發(fā)生于烏蘇西南的7.25級地震都和這條大斷裂的繼承性活動有關(guān)，表明新構(gòu)造運(yùn)動相當(dāng)活躍。

在溫泉附近，壓扭性斷裂表現(xiàn)為近東西向的弧行彎曲，上升盤阻水；扭性斷裂仍以北西—南西向為主，屬同一級和次一級斷裂，一般在張扭性斷裂與壓性、壓扭性斷裂交匯處，形成泉水沿構(gòu)造帶出露分布的條件。溫泉區(qū)正位于北天山的一組X型扭性斷裂地段，其中北東向組在此沿河谷北東向（40°～50°）延伸。在溫泉北不遠(yuǎn)，二疊系同石炭系呈斷層接觸，水平錯動至少5km，東南盤向北東方向移動。另一組呈北西向（320°～330°）延伸，但被北東向切斷；而北東向組斷裂正好在溫泉出露地段和北天山此地段一條主方向（北西西向）斷裂相交，可能正是這個原因才造成了金溝河溫泉群在這里的出露（各泉眼呈串珠狀分布于此斷裂上）。

2.3 水文地質(zhì)條件

圖1 沙灣金溝河溫泉區(qū)域地質(zhì)圖

圖2 新疆沙灣金溝河溫泉區(qū)域位置圖

受區(qū)域構(gòu)造控制，該溫泉群出露于南、北2條東西向高角度逆沖斷裂形成的地塹構(gòu)造之中，在地貌上呈現(xiàn)處東西向的山間低地，沿東西向又形成次一級的5個小型山間洼地，從而形成了褶皺斷塊匯水型儲水構(gòu)造。同時也產(chǎn)生了以扭性斷裂（呈張性）壓性斷裂（呈上升盤阻水）為主、風(fēng)化裂隙為次的含水帶分布空間，形成了基巖裂隙水和斷裂構(gòu)造裂隙水。

金溝河溫泉地區(qū)南、北兩條逆沖斷裂及配套的X型扭性斷裂不但控制了該地區(qū)地下水的邊界、匯水地勢、蓄水滯留空間和徑流通道，據(jù)前人資料，還溝通了地下深部1680m左右的熱源，同時也形成了熱源的揮發(fā)通道，使地下水進(jìn)行深循環(huán)，與熱源混合，水溫升高。增加了地下水的溶解度，促進(jìn)了地下水的水解和融慮巖體作用，使該地區(qū)地下水中富含有多種特殊化學(xué)成分，并形成了礦泉和溫泉，其化學(xué)成分具有其特殊性和規(guī)律性。

地?zé)崴瘜W(xué)類型為CO3-Na型（1號泉，溫泉醫(yī)院男浴室）和SO2-4·CO3-Na型（7號泉，雞蛋泉）為主，由于斷裂構(gòu)造的控制，水化學(xué)類型的變化具有從中心向外圍擴(kuò)散變化的規(guī)律，即以雞蛋泉為中心，向西、北、東三面擴(kuò)散，泉水溫度由50℃（7號泉）向南降低為49℃（1號泉）、45℃（2號泉，溫泉醫(yī)院女浴室），再向南為38℃、7℃、38.5℃、35.1℃（4、5、6號泉、南側(cè)未開發(fā)的溫泉），礦化度由雞蛋泉的0.553g/L，向南降低為0.387g/L（溫泉醫(yī)院），再向南為0.378g/L（4號泉），見表1。

從溫度和化學(xué)特征分析，雞蛋泉溫度最高，礦化度最大，水化學(xué)類型以SO2-4·CO3-Na型為主，再向南溫度略有降低，礦化度也相應(yīng)的降低，水化學(xué)類型變?yōu)镃O3-Na型，可見在出露地表的過程中，雞蛋泉為熱水上升的中心通道，與河水混合較少，其他泉點(diǎn)熱水出露地表時，受河水的混合，使礦化度降低，并且使溫泉水中的HCO3-的含量增加。

表1 溫泉點(diǎn)出露溫度及水質(zhì)

3 溫泉的形成機(jī)制

溫泉南約6km處為天山優(yōu)地槽褶皺帶拜辛德達(dá)坂—撒熱塔克塔依大斷裂帶通過處，走向300°左右，傾角35°左右，為一條擬掩斷層。自金溝河溫泉向南約14km處為博羅科努—阿其克庫都克超巖石圈斷裂。此間金溝河至少橫過4條與該斷裂走向平行的主要斷裂，且全為擬掩斷層或逆沖斷層，形成疊瓦狀。這種疊瓦狀斷裂為構(gòu)造應(yīng)力最集中的地段，斷裂深度較大，斷裂帶破碎，為地下水的運(yùn)移提供了良好的通道。新疆大部分地?zé)岢雎饵c(diǎn)都具有疊瓦狀斷裂的特點(diǎn)。

溫泉的水源主要來自金溝河上游地表水補(bǔ)給，都位于依連哈比爾尕山上冰川前緣，在夏天直接受冰川消融水的補(bǔ)給，加之這個地段正是天山降水量較多的地帶，流水經(jīng)過地段均為受構(gòu)造變動破壞而形成的強(qiáng)烈破壞地段，為地表水流補(bǔ)給地下創(chuàng)造了有利的條件。

然而，根據(jù)金溝河溫泉成因模式圖（圖3），金溝河溫泉常年補(bǔ)給水源位于海拔2000～3000m地段，夏天最高可位于3800m左右；溫泉出露地段海拔為1750m左右。這里年平均氣溫低于5℃，很顯然從溫泉上游補(bǔ)給的地表水在最深埋藏處被正常地溫梯度加熱可達(dá)80℃左右；然而僅此溫度熱水在流滲8～10km又是緊鄰常年流水河段條件，此熱水仍保留40℃以上的溫度常年不變。由此推斷，該溫泉水在上游接受補(bǔ)給，沿博羅科努—阿其克庫都克斷裂和拜辛德達(dá)坂—薩熱塔克塔依大斷裂向下入滲，并且這2條斷裂在地下深處很可能是相通的，經(jīng)過深循環(huán)，接受大地?zé)崃鞅患訜?，在金溝河溫泉部位被阻擋，沿?gòu)造破碎帶向上運(yùn)移，出露地表形成溫泉。

根據(jù)這2條斷裂所處地帶的地質(zhì)地貌特征和新近歷史上不斷有中強(qiáng)以上甚至7～8級地震活動的特點(diǎn)，表明沿此地帶新構(gòu)造活動十分強(qiáng)烈，在博羅科努—阿其克庫都克斷裂延伸上千公里地段差異運(yùn)動也是極其明顯的。一些研究資料表明：新構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈及一些地震活動區(qū)，常形成深部熱水上涌的通道，呈現(xiàn)局部地?zé)嵴惓?，這也說明了沿該斷裂帶兩側(cè)附近有多處溫度較高的溫泉出露的緣由。

圖3 沙灣縣金溝河溫泉成因模式圖

4 溫泉水的開發(fā)利用及醫(yī)療價值

目前該溫泉已經(jīng)建成了1棟4層樓的溫泉醫(yī)院，并配備有常規(guī)的醫(yī)療設(shè)施。建成一個集醫(yī)療、療養(yǎng)、洗浴為一體的綜合性溫泉醫(yī)院。主要治療各種皮膚病和關(guān)節(jié)炎等，來此治療的患者絡(luò)繹不絕，大部分都是來自疆內(nèi)的少數(shù)名族。同時，該溫泉所在位置風(fēng)景優(yōu)美，也吸引了不少旅游的人，受旅游的帶動，在溫泉周圍建成了3～4棟度假酒店，基礎(chǔ)設(shè)施配備較齊全。

從醫(yī)療價值分析，其溫泉水中含有硫磺，具有殺菌消炎的功效，所以能治療各種皮膚病。對于關(guān)節(jié)炎的治療，主要是病人浸泡在溫泉水中，毛孔會很快張開，促進(jìn)血液循環(huán)的加速，使新陳代謝作用增強(qiáng)，有利于熱量散發(fā)，該溫泉水中含有的碳酸鈣能夠恢復(fù)體力，鉀對治療糖尿病和關(guān)節(jié)炎具有一定的效果，硫磺可以軟化角質(zhì)。

5 結(jié)論

綜上所述可以確定，金溝河溫泉成因為隆起山地對流型，其熱源主要來自于深部大地?zé)崃鳎刹┝_科努—阿其克庫都克斷裂以及與之相關(guān)的較大型斷裂提供通道，在條件合適地段它們都可能成為熱源通道，并形成區(qū)域性的地?zé)岙惓?。而溫泉水在拜辛德達(dá)坂-薩熱塔克塔依大斷裂位置為接受地表徑流和大氣降水補(bǔ)給，沿斷裂破碎帶向下運(yùn)移，在深部接受大地?zé)崃鞯募訜?，同時不排除深部高溫?zé)崴挠咳耄诮饻虾訙厝浇黄浯渭墧嗔炎钃跸蛳掠芜\(yùn)移的地下熱水，使其出露地表，形成溫泉。

熱水或溫泉的溫度主要取決于參與對流循環(huán)的地下水量、循環(huán)深度和地?zé)嵯到y(tǒng)所處的區(qū)域熱背景。在熱背景一定的條件下，熱水循環(huán)深度越大，地下水循環(huán)量越少，地?zé)崴臏囟仍礁摺?/p>

[1]陳鋒，等.新疆維吾爾自治區(qū)地?zé)豳Y源調(diào)查與評價報告[R].新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊，2011.

[2]周念滬.地?zé)豳Y源開發(fā)利用實(shí)務(wù)全書[M].中國地質(zhì)科學(xué)出版社，2005.

[3]徐世光,郭遠(yuǎn)生.地?zé)釋W(xué)基礎(chǔ)[M].科學(xué)出版社,2009.

[4]GB/T 11615-2010地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范[S].

[5]陳建波.新疆地震構(gòu)造特征研究[D].甘肅：中國地震局蘭州地震研究所，2008.

P314.1

A

1004-5716(2015)02-0131-04

2014-03-11

2014-03-14

陳鋒（1982-），男（漢族），新疆昌吉人，工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)方面的工作。