藏南茶卡—曲卓木温泉水化学特征与成因机理_彭清华.pdf

彭清华，黄珣，孙明露，等，2023.藏南茶卡曲卓木温泉水化学特征与成因机理J.沉积与特提斯地质，43(2)：283294.doi:10.19826/ki.1009-3850.2023.05006PENG Q H，HUANG X，SUN M L，et al.，2023.Hydrochemicalcharacteristics and genetic mechanism of Chaka-Quzhuomugeothermal in southern TibetJ.Sedimentary Geology and Tethyan Geology，43(2)：283294.doi:10.19826/ki.1009-3850.2023.05006藏南茶卡曲卓木温泉水化学特征与成因机理彭清华1，黄珣2*，孙明露3，胡华山1，旦增1，巴桑次仁1，刘振峰1（1.中国地质调查局军民融合地质调查中心，四川成都610036；2.西南交通大学，四川成都611756；3.西藏大学，西藏拉萨850000）摘要：位于青藏高原南部的茶卡曲卓木区域地质条件复杂，构造发育，水热活动强烈，区内温泉展布主要受区内断裂控制，并呈现出分区发育的特征。本文以区内主要的茶卡水热活动区和曲卓木水热活动区的温泉为研究对象，通过对水热活动区地质、水文地质条件和温泉出露特征开展野外调查，并对温泉和地表水进行采样分析，并运用水文地球化学分析方法，对区内温泉水岩反应过程和补给来源进行了分析研究，同时利用 SiO2、阳离子地热温标和硅-焓混合模型方法计算了深部热储温度。基于以上研究成果，进一步分析了区内温泉的形成机制，建立了区内温泉成因模式概念模型，并对地热资源量进行了评价，结果表明：（1）茶卡水热活动区温泉温度普遍高于曲卓木水热活动区，其温泉水化学类型为 Cl-Na 型水，曲卓木水热活动区则主要为 SO4-Cl-Na 型水；（2）大气降水为主要补给来源，补给高程范围在 4 5175 186 m；（3）茶卡水热活动区、曲卓木水热活动区热储温度分别为 208251、80102，冷热水混合比分别为 33%47%、34%49%；（4）研究区内天然地热水的年可开发能量达到 8.501013J，具有显著的开发利用潜力。关键词：藏南温泉；地热流体；水化学特征；成因模式；地热资源中图分类号：P314 文献标识码：AHydrochemicalcharacteristics and genetic mechanism of Chaka-Quzhuomugeothermal in southern TibetPENG Qinghua1，HUANG Xun2*，SUN Minglu3，HU Huashan1，DAN Zeng1，BASANG Ciren1，LIU Zhenfeng1（1.Civil-Military Integration Center of China Geological Survey,Chengdu 610036,China；2.Southwest Jiaotong University,Chengdu 611756,China；3.Tibet University,Lhasa 850000,China）Abstract：The Chaka-Quzhuomu area in the southern Tibetan Plateau is characterized by complex geological conditions,structuraldevelopment,and strong hydrothermal activity.The distribution of geothermal springs in the area is mainly controlled by faults in thearea and presents the characteristics of zonal development.This paper takes the hot springs in the main Chaqa hydrothermal activityarea and Quzomu hydrothermal activity area in the region as the object of study.The geological,hydrogeological conditions andgeothermal spring exposure characteristics of the hydrothermal activity area are investigated in the field,and the geothermal springs 收稿日期：2023-01-18；改回日期：2023-04-25；责任编辑：黄春梅；科学编辑：唐渊作者简介：彭清华（1984），男，高级工程师，主要从事油气地质、地热地质综合地质研究工作。E-mail：通讯作者：黄珣（1992），男，博士研究生，主要从事水文地质与地热地质工作。E-mail：资助项目：中国地质调查局“西藏错那察隅地区地热资源调查评价”项目（项目编码：DD20211548）、国家自然科学基金（42072313）、四川省科技厅重点研发项目（2023YFS0356）第 43 卷 第 2 期 Vol.43 No.22023 年 6 月沉 积 与 特 提 斯 地 质 Sedimentary Geology and Tethyan GeologyJun.2023and surface water are sampled and analyzed.The hydrogeochemical analysis method is used to analyze the water-rock reactionprocess and recharge source of the geothermal springs in the area.The deep geothermal reservoir temperature is calculated by usingSiO2,cationic geothermometer and silicon-enthalpy mixed model.Based on the above research results,the formation mechanism ofgeothermal springs in the region was further analysed,a conceptual model of the genesis pattern of geothermal springs in the regionwas established,and the amount of geothermal resources was evaluated,and the results showed that:(1)The temperature ofgeothermal springs in Chaka hydrothermal activity area is generally higher than that in Quzhuomu hydrothermal activity area.Thegeothermal water is mainly of Cl-Na type in Chaka,while the geothermal water is mainly of SO4-Cl-Na type in Quzhuomu.(2)Atmospheric precipitation is the main source of recharge,and the recharge elevation ranges from 4 517 to 5 186 m;(3)Thegeothermal reservoir temperature of Chaka hydrothermal activity area and Quzhuomu hydrothermal activity area is 208 251 C and80 102 C respectively,and the mixing ratio of cold and hot water is 33%47%and 34%49%respectively;(4)The annualexploitable energy of natural geothermal water reaches 8.50 1 013 J in the study area,which has great potential for developmentand utilization.Key words：South Tibetan gethermalsprings；geothermal fluids；hydrochemical characteristics；genetic model；geothermalresources 0引言地热等作为新兴能源具有污染程度低、分布范围广、储能含量大、运行费用低等优点。我国是一个地热资源丰富的国家，其中主要高温地热资源分布于西藏、川西、云南等地区（郭清海,2020），西藏作为我国大陆地热资源最丰富的的地区之一，受限于恶劣的自然地理和交通位置条件，开发了羊八井、羊易地热发电站地热资源，未来地热开发潜力巨大。二十世纪后半期，国内地质领域学者对青藏高原东部的地热资源进行了初步的研究。对青藏高原东部区域的基础地质条件及地热地质条件进行了勘察，将调查中发现的天然温泉出露条件、分布情况、地热水的温度、流量等基础物理性质进行了总结梳理（何京生等,1982;郭清海,2020;王贵玲和蔺文静,2020;邱楠生等,2022）。李振清（2002）对青藏高原碰撞造山过程中形成的现代热水活动特征进行了梳理，并总结出存在南强北弱的特征。白嘉启等（2006）分析认为青藏高原南部属于热壳冷幔型，拉萨冈底斯属于热壳热幔型，在地壳中部存在部分熔融岩浆囊。许鹏等（2018）对西藏 Kawu地区地热水中 Li、B 和 K 的富集机制进行了分析。廖昕等（2020）对西藏东部阿旺温泉的水化学和成因进行了研究。郭宁（2020）对西藏昌都觉拥温泉的水化学特征和热储温度进行了分析计算，得出其热储温度为 137，热储深度约为 3 801 m。章旭等（2020）对西藏沃卡地堑的地热水水文地球化学特征进行了分析，认为地下深部的熔融体是沃卡区域地热水的热量来源，同时受到沃卡隐伏断裂等构造的影响。Liu et al.（2019）对西藏曲卓木地热水中硼的地球化学特征进行了研究，认为海相碳酸盐岩和花岗岩是曲卓木地热水的主要硼源。Wang andZheng（2019）对古堆地热田中茶卡等温泉的水化学特征及其演化进行了分析，得出古堆的热储温度高达 266.6 且下方存在母地热流体。周鹏等（2023）分析了模麓温泉群的水文地球化学特征，并进一步探讨了其成因机制。目前学者对西藏南部茶卡和曲卓木等温泉的研究程度较低，缺乏对水岩作混合作用和热储特征的研究，导致其温泉水的成因机理仍不明朗，阻碍了西藏南部地热资源的开发利用。本文通过对西藏南部茶卡沸泉和曲卓木热泉的地质背景、地质构造、水文地质等方面的分析，结合水文地球化学和同位素分析等方法，总结出两处温泉的水文地球化学演化过程，分析了它们的水-岩相互作用、混合作用和赋存条件，并对热储的温度和深度进行了估算。根据已有的文献和本文的结果（蒙晖仁,2023;许鹏,2018;刘昭,2017），对茶卡沸泉、曲卓木热温泉的盖层、热储、运移通道及热量来源特点进行了阐述，并提出了茶卡沸泉和曲卓木热泉的地热成因模式概念模型，并对地热资源量进行了评价，为科学合理开发和开发该区的地热资源奠定了理论基础。1区域地质背景研究区平均高程在 4 000 m 以