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大隊，新疆昌吉831100）

新疆沙灣金溝河溫泉是新疆開發比較好的溫泉醫院，開發規模僅次于烏魯木齊水磨溝溫泉醫院，一個具有較好醫療經濟價值的硫化氫礦泉。對該溫泉的物理化學特征、地層、構造特征和形成機理進行了研究探討，并對其醫療價值進行了簡要分析。

溫泉；地質構造；水化學；大地熱流

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

遠在清朝中期，金溝河溫泉即被關內來淘金的人發現。1953年，沙灣縣在這里修建了溫泉療養院。2000年沙灣縣政府對該溫泉進行擴建，建成了初具規模的溫泉醫院，2012年縣政府又對該溫泉醫院進行擴大規模，其醫療設備配置已經比較完善。

1 地形地貌

溫泉所處位置屬中山區地貌，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，與鄰近兩側山體的相對高差達300～500m。

2 地質概況

2.1 地層

金溝河溫泉地區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前峽組地層（C2qx），為一套濱?！獪\海相火山碎屑巖建造。根據巖相特征、古地理和地層層序將其分為3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—火山碎屑沉積，厚3228～4412m，與下伏下石炭統接觸；中部第二亞組（C2qxb）為一套灰綠、灰黑色火山噴發—火山碎屑沉積，厚3228～4412m，與下伏下石炭統接觸；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、灰黑色凝灰巖、凝灰粉砂巖、含礫凝灰中粗砂巖，二者為斷層接觸。

2.2 溫泉形成的構造特征

金溝河溫泉位于北天山優地槽褶皺帶的依連哈比爾尕復背斜帶。受區域構造控制，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。這個帶的特點是緊閉褶皺和斷裂構造同樣發育，且多向北的推覆構造和擬掩斷裂，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）發育有比較完整的蛇綠巖套。根據新疆重力異常圖，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沉積物。1906年12月23日發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，表明新構造運動相當活躍。

在溫泉附近，壓扭性斷裂表現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，形成泉水沿構造帶出露分布的條件。溫泉區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，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 水文地質條件

圖1 沙灣金溝河溫泉區域地質圖

圖2 新疆沙灣金溝河溫泉區域位置圖

受區域構造控制，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造之中，在地貌上呈現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造。同時也產生了以扭性斷裂（呈張性）壓性斷裂（呈上升盤阻水）為主、風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造裂隙水。

金溝河溫泉地區南、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地下水的邊界、匯水地勢、蓄水滯留空間和徑流通道，據前人資料，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通道，使地下水進行深循環，與熱源混合，水溫升高。增加了地下水的溶解度，促進了地下水的水解和融慮巖體作用，使該地區地下水中富含有多種特殊化學成分，并形成了礦泉和溫泉，其化學成分具有其特殊性和規律性。

地熱水水化學類型為CO3-Na型（1號泉，溫泉醫院男浴室）和SO2-4·CO3-Na型（7號泉，雞蛋泉）為主，由于斷裂構造的控制，水化學類型的變化具有從中心向外圍擴散變化的規律，即以雞蛋泉為中心，向西、北、東三面擴散，泉水溫度由50℃（7號泉）向南降低為49℃（1號泉）、45℃（2號泉，溫泉醫院女浴室），再向南為38℃、7℃、38.5℃、35.1℃（4、5、6號泉、南側未開發的溫泉），礦化度由雞蛋泉的0.553g/L，向南降低為0.387g/L（溫泉醫院），再向南為0.378g/L（4號泉），見表1。

從溫度和化學特征分析，雞蛋泉溫度最高，礦化度最大，水化學類型以SO2-4·CO3-Na型為主，再向南溫度略有降低，礦化度也相應的降低，水化學類型變為CO3-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 溫泉點出露溫度及水質

3 溫泉的形成機制

溫泉南約6km處為天山優地槽褶皺帶拜辛德達坂—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造應力最集中的地段，斷裂深度較大，斷裂帶破碎，為地下水的運移提供了良好的通道。新疆大部分地熱出露點都具有疊瓦狀斷裂的特點。

溫泉的水源主要來自金溝河上游地表水補給，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給，加之這個地段正是天山降水量較多的地帶，流水經過地段均為受構造變動破壞而形成的強烈破壞地段，為地表水流補給地下創造了有利的條件。

然而，根據金溝河溫泉成因模式圖（圖3），金溝河溫泉常年補給水源位于海拔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給的地表水在最深埋藏處被正常地溫梯度加熱可達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給，沿博羅科努—阿其克庫都克斷裂和拜辛德達坂—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，經過深循環，接受大地熱流被加熱，在金溝河溫泉部位被阻擋，沿構造破碎帶向上運移，出露地表形成溫泉。

根據這2條斷裂所處地帶的地質地貌特征和新近歷史上不斷有中強以上甚至7～8級地震活動的特點，表明沿此地帶新構造活動十分強烈，在博羅科努—阿其克庫都克斷裂延伸上千公里地段差異運動也是極其明顯的。一些研究資料表明：新構造運動強烈及一些地震活動區，常形成深部熱水上涌的通道，呈現局部地熱正異常，這也說明了沿該斷裂帶兩側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 溫泉水的開發利用及醫療價值

目前該溫泉已經建成了1棟4層樓的溫泉醫院，并配備有常規的醫療設施。建成一個集醫療、療養、洗浴為一體的綜合性溫泉醫院。主要治療各種皮膚病和關節炎等，來此治療的患者絡繹不絕，大部分都是來自疆內的少數名族。同時，該溫泉所在位置風景優美，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，基礎設施配備較齊全。

從醫療價值分析，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。對于關節炎的治療，主要是病人浸泡在溫泉水中，毛孔會很快張開，促進血液循環的加速，使新陳代謝作用增強，有利于熱量散發，該溫泉水中含有的碳酸鈣能夠恢復體力，鉀對治療糖尿病和關節炎具有一定的效果，硫磺可以軟化角質。

5 結論

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熱流，由博羅科努—阿其克庫都克斷裂以及與之相關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，并形成區域性的地熱異常帶。而溫泉水在拜辛德達坂-薩熱塔克塔依大斷裂位置為接受地表徑流和大氣降水補給，沿斷裂破碎帶向下運移，在深部接受大地熱流的加熱，同時不排除深部高溫熱水的涌入，在金溝河溫泉附近被其次級斷裂阻擋向下游運移的地下熱水，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的地下水量、循環深度和地熱系統所處的區域熱背景。在熱背景一定的條件下，熱水循環深度越大，地下水循環量越少，地熱水的溫度越高。

[1]陳鋒，等.新疆維吾爾自治區地熱資源調查與評價報告[R].新疆地礦局第二水文工程地質大隊，2011.

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[3]徐世光,郭遠生.地熱學基礎[M].科學出版社,2009.

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[5]陳建波.新疆地震構造特征研究[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，現從事水文地質、工程地質和環境地質方面的工作。