青海省木里煤田吾切曲果礦區(qū)永凍層的特征研究

鄧敏玲　王莎　劉曉康　吳鴻梅　汪成萍

摘要：青海省木里煤田吾切曲果礦區(qū)永凍層分布及特征研究，對(duì)評(píng)價(jià)該礦區(qū)及周邊礦區(qū)天然氣水合物潛在分布區(qū)及成藏潛力具備深刻影響，本文圍繞青海省木里煤田吾切曲果礦區(qū)永凍層的特征，擇取兩個(gè)具體方面展開了簡要的分析論述。

關(guān)鍵詞：青海；木里煤田吾切曲果礦區(qū)；永凍層；水合物；特征；研究

青海省木里煤田吾切曲果礦區(qū)行政區(qū)劃隸屬中國青海省天峻縣木里鎮(zhèn)管轄，其地理方位介于東經(jīng)98.00度15.0分-東經(jīng)99.00度20.00分之間，以及北緯38.00度07.00分至38.00度11.00分之間。在復(fù)雜多樣的地質(zhì)地理環(huán)境因素和氣候環(huán)境因素的共同影響作用之下，吾切曲果礦區(qū)保存、生成了終年凍土即永凍層。按照陸域凍土區(qū)天然氣水合物的成礦背景成礦機(jī)制成藏過程后期改造找礦前景預(yù)測等為研究思路，對(duì)吾切曲果礦區(qū)永凍層進(jìn)行分析研究，可以對(duì)評(píng)價(jià)該礦區(qū)及周邊礦區(qū)天然氣水合物潛在分布區(qū)及成藏潛力提供重要依據(jù)。鑒于此，本文將會(huì)圍繞青海省木里煤田吾切曲果礦區(qū)永凍層的特征展開簡要闡釋。

一、青海省木里煤田吾切曲果礦區(qū)的地溫特征分析

地溫的基本內(nèi)涵是指地表和以下不同深度處土壤溫度的統(tǒng)稱。地溫的高低對(duì)是高原凍土區(qū)修建鐵路，地下礦產(chǎn)和地?zé)豳Y源的開采等有著重要的影響。

木里煤田吾切曲果礦區(qū)永凍層，位于海拔高度水平介于3500.00m-4500.00m的中國青藏高原常年穩(wěn)定性凍土覆蓋空間區(qū)域之中。有關(guān)這里不同深度較為準(zhǔn)確的巖溫?cái)?shù)據(jù)，目前檢索到的有關(guān)文獻(xiàn)皆是依據(jù)地表淺層點(diǎn)數(shù)據(jù)按理論地溫梯度值推斷的。

地球儲(chǔ)存的熱能主要來源于巖漿活動(dòng)產(chǎn)生的地?zé)?，酸性火成巖中放射性元素蛻變產(chǎn)生強(qiáng)度較大的放射性熱，還有地球自轉(zhuǎn)時(shí)角速度的變更引起的非均質(zhì)地殼巖層水平位移和擠壓面產(chǎn)生的機(jī)械熱，這種地球轉(zhuǎn)動(dòng)熱在地溫中占有較大的比重。地殼中地溫隨深度的分布狀態(tài)大致分為三帶即變溫帶、恒溫帶和增溫帶，而高原凍土覆蓋區(qū)稱為季節(jié)凍土帶、常年凍土帶和增溫帶，其中恒溫帶由常年凍土帶取代。由于太陽輻射強(qiáng)度的改變，使地殼表層溫度發(fā)生周期變化（季節(jié)、晝夜）改變的深度范圍稱之變溫帶，而在常年凍土覆蓋區(qū)呈季節(jié)性變化，此層夏季融化，冬季凍結(jié)，其冬季與常年凍土混在一起不易區(qū)分而夏季則與常年凍土有明顯的分層點(diǎn)。因?yàn)槭艿教綔y井溫儀感溫靈敏度和巖溫與井液熱交換平衡時(shí)間雙重影響，依據(jù)測溫不同精度的要求，目前將鉆井井溫測量方法分三種類型即簡易、近穩(wěn)態(tài)、穩(wěn)態(tài)三種。吾切曲果礦區(qū)布設(shè)了15個(gè)鉆孔進(jìn)行了近似穩(wěn)態(tài)地溫專項(xiàng)測井，為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)分析該礦區(qū)縱橫向地溫分布規(guī)律與特征，合理利用簡易測溫資料和評(píng)價(jià)研究區(qū)天然氣水合物成礦聚集期與成礦保存期的地溫條件提供了實(shí)測的可靠數(shù)據(jù)。

地溫梯度又稱“地?zé)崽荻取?、“地?zé)嵩鰷芈省?。指地球不受大氣溫度影響的地層溫度隨深度增加的增長率。是表示地球內(nèi)部溫度不均勻分布程度的參數(shù)。針對(duì)礦區(qū)內(nèi)各施工鉆孔地溫梯度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，地溫梯度平均值小于2.8℃/百m。隨著深度的增加各別鉆孔地溫梯度也增加至3℃/百m以上，最高增加到了42℃/百m。

二、青海省木里煤田吾切曲果礦區(qū)永凍層凍土分布特征分析

吾切曲果礦區(qū)由西北向東南與山脈基本平行展布，隨著緯度降低，高度也呈下降趨勢。在高度和緯度共同作用下，常年凍土分布表現(xiàn)出明顯的地帶性分異。沿天峻-木里-江倉-熱水公路線，最南端從剛察縣熱水鎮(zhèn)北1km處開始，存在凍土島，此處海拔3600m，緯度為37°36′N。沿公路向北，緯度升高，海拔亦升高，凍土島之間的水平距離變小，逐漸過渡為片狀凍土區(qū)（島狀融區(qū)），再進(jìn)入連續(xù)常年凍土區(qū)。同時(shí)，吳吉春（2007）等研究認(rèn)為祁連山常年凍土屬青藏凍土區(qū)，阿爾金山-祁連山亞區(qū)，分布在海拔3400m以上的高山、谷地、盆地中。海拔3400m以上存在島狀多年凍土，海拔3600m以上發(fā)育連續(xù)常年凍土。礦區(qū)海拔基本在3600m以上，根據(jù)吳吉春（2007）等研究成果判斷吾切曲果礦區(qū)是常年連續(xù)凍土分布區(qū)，根據(jù)煤炭勘查鉆孔成果，與吳吉春（2007）的研究成果吻合，礦區(qū)內(nèi)普遍存在厚度15m以上的凍土。

青藏高原上凍土類型多種多樣，在祁連地區(qū)主要凍土類型以島狀常年凍土為主，地形起伏大的高山區(qū)發(fā)育山地常年凍土（周幼吾等，2000）。區(qū)內(nèi)凍土類型屬于存在了幾萬年時(shí)間的常年凍土，季節(jié)性凍土層（指近地表每年冬季凍結(jié)、夏季融化的土層）一般厚約在1-2m之間。吾切曲果礦區(qū)主要發(fā)育土質(zhì)凍土，凍土地貌形態(tài)有凍融泥沼、凍脹丘、寒凍裂縫、凍脹草環(huán)及少量凍巖等，凍土厚度最大為135m，常年凍土（巖）在區(qū)內(nèi)均有分布，但厚度變化較大，主要原因?yàn)榍笆鰵夂蚝偷刭|(zhì)地理因素綜合作用的結(jié)果。根據(jù)目前研究和掌握的數(shù)據(jù)分析，礦區(qū)的凍土分布特征有兩個(gè)特點(diǎn)：一是凍土層厚度變化不大，向被子一樣分布在地層淺表，形狀受地形控制；另一種是向楔子一樣楔入地下，厚度很大。后一種的凍土厚度增大往往與構(gòu)造關(guān)系密切。

根據(jù)吾切曲果礦區(qū)內(nèi)凍土厚度統(tǒng)計(jì)分析可以看出，凍土厚度增厚區(qū)域，基本上與斷裂破碎帶的分布較吻合，受斷裂控制較明顯。分析其原因：斷裂附近往往形成寬度較大的破碎帶，帶內(nèi)巖石破碎，裂縫、裂隙增大，含冰率增高，隨青藏高原海拔的增高，凍土逐漸向深部遞進(jìn)和各類條件向有利于凍土形成的方向發(fā)展，造成破碎蝕變帶處凍土層厚度增大。

結(jié)束語：本文從青海省木里煤田吾切曲果礦區(qū)的地溫特征和凍土分布特征兩方面對(duì)永凍層進(jìn)行分析。依據(jù)各施工鉆孔測溫?cái)?shù)據(jù)顯示，恒溫帶即常年凍土帶，地溫梯度平均值小于2.8℃/百m：凍土普遍厚度在15m以上，最大厚度為135m，凍土厚度增厚區(qū)域受斷裂控制明顯，為評(píng)價(jià)天然氣水合物潛在分布及成藏潛力提供了重要依據(jù)。