新疆塔什庫爾干縣塔合曼盆地地熱資源成因特征分析

【摘要】新疆塔什庫爾干縣塔合曼盆地受控于塔什庫爾干主干大斷裂的影響，新構造運動強烈，在其盆地中出露3處溫泉點，其中溫度最高的為塔合曼溫泉，溫泉水溫度達64℃，且在盆地中也有較好的地熱顯示特征。本文對塔合曼盆地的地層、構造特征和地熱形成機理進行了研究探討，對于指導地熱資源勘探工作有一定的借鑒意義。

【關鍵詞】地熱資源；地質構造；成因類型；大地熱流；形成機理

1.引言

塔合曼盆地位于帕米爾高原的塔什庫爾干谷地北側，為一封閉的山間盆地，區內南、北、西三面為山前帶，地形起伏較大，中部地形相對平緩，行政區劃隸屬于塔什庫爾干縣塔合曼鄉管轄。在盆地的西南緣出露塔合曼溫泉2處，在盆地的東南緣出露拜什庫爾干溫泉1處，地熱顯示較為明顯。目前塔合曼溫泉已開發成溫泉療養院，具有較好的開發前景。

2.地形地貌

區域上，塔合曼溫泉位于帕米爾高原昆侖山-喀喇昆侖山區，西部為沙里闊勒嶺，海拔5000m以上，東部為安大力塔格山脈，海拔5000m左右。兩山系之間為封閉的塔合曼盆地，海拔3100-5000m，高差1000～1500m，屬中-高山區，盆地寬處僅15km，窄處不足5km。構成西北高東南低的窄長的盆地，地形切割強烈，形成平坦開闊的山谷。

3.地質概況

3.1 地層

研究區主要出露地層為：元古界變質巖（Pt）、第四系（Q）堆積地層和喜山期侵入巖（γ6），在該區域內未見到第三系地層出露地表，但通過物探顯示，在第四系之下有第三系地層存在。

3.1.1元古界變質巖

為一套富含石榴子石、夕線石等特征變質礦物的變質巖系，變質程度達高角閃巖相的，因大量巖漿巖侵入。主要巖石類型有角閃片麻巖、斜長片麻巖、大理巖，夾石英巖、石英片巖和少量變質杏仁狀安山巖。石英片巖在研究區東部基巖山區成規模的出露，在研究區西南部塔合曼溫泉周邊及溫泉南部呈零星出露，呈黑色和灰黑色，變晶結構，片狀構造。

3.1.2 第四系

第四系松散堆積物主要為：上更新統冰川堆積物和上更新統-全新統沖洪積物，分布于研究區山前地帶及盆地中部的大面積盆地區，巖性以砂礫石、卵礫石、亞沙土為主，由山前向盆地中部顆粒逐漸變小，母巖成分主要為花崗巖和變質巖。第四系地層厚度數十米到數百米不等，從四周向盆地中部逐漸加深。

3.2 地熱形成的構造特征

區域上位于帕米爾高原的中東部，帕米爾構造區中東部發育三大斷裂構造體系，由高原內部向外分別為喀喇昆侖斷裂帶、康西瓦斷裂帶、公格爾斷裂帶，各斷裂構造表現出明顯不同的運動方式。塔什庫爾干斷裂是喀喇昆侖構造帶向北部延伸的一條分叉斷裂，南北向展布，運動方式為右行逆走滑，該斷裂位于塔里木一級板塊中的昆侖微板塊內部，是北昆侖古生代復合溝弧帶和中昆侖地塊三級板塊的分界斷裂。

3.2.1 Fa斷裂

沿盆地西側山前呈北北西-南南東向延伸展布，總體上為正走滑斷裂，傾向東，性質為張性，傾角60-80°，在部分地段斷裂由正斷層轉化為逆斷層，性質由張性轉變為壓性。受該斷裂影響，形成塔合曼溫泉WQ70和WQ71，同時在盆地西側山前可以看到多處的斷層三角面，與Fa斷裂走向一致。

3.2.2 Fb斷裂

在研究區東北部山前呈北西-南東向延伸展布，該斷裂傾角較大，傾向向西，為正走滑性質，該斷裂在土根曼蘇溝發生錯段，走向發生偏轉。受該斷裂控制，發育有拜什庫爾干溫泉WQ72，該斷裂為盆地區與山區的分界線。

3.2.3 Fc斷裂

在研究區區東南部山前呈北東-南西向展布，傾角較大，傾向西，為正斷層，其南北兩端與Fa和Fb橋接。該斷裂控制著山區與平原區分界。該斷裂傾向向西，為逆斷層。在該斷裂中部發育Q3，泉水溫度18°左右。沿該斷裂展布區域有明顯的第四系湖積相亞沙土，明顯的高出盆地水平面數米。

3.3 水文地質特征

3.3.1 地下水類型及富水性

基巖裂隙水主要賦存于盆地周邊基巖山區的元古界變質巖和喜山期花崗閃長巖的節理裂隙和斷裂破碎帶中，主要接受高山區地下水的側向徑流補給和大氣降水入滲補給，沿斷裂帶和節理裂隙徑流，其中一部分以泉水溢出的方式排泄，單泉流量一般小于10L/s，富水性一般；另一部分在地下徑流轉化為松散巖類孔隙水。

3.3.2 地下水的補徑排

研究區內，地下水主要接受東、北、西三面的高山區的冰川融水補給，分別由東、北、西三面以潛流和地表徑流的方式向盆地中間匯流，同時還有少量泉水補給。在盆地中部分布有大量的泉水點，泉水主要來源于上游的地表水轉換成了地下潛水，在盆地中部以泉的形式出露。

4.研究區地熱顯示特征

4.1 溫泉熱顯示

研究區內溫泉出露3處，存在溫度異常的冷泉出露兩處，區域上均受塔什庫爾干斷裂及其次級斷裂控制影響。各泉特征見表2所示。

4.1.1 WQ70溫泉（塔合曼溫泉）

位于盆地西南部山區前緣，泉點周邊出露地層巖性為γ6花崗閃長巖和Pt（元古界），該泉出露于Fa斷裂帶處，為斷裂上升泉，該泉點水溫64℃，泉流量5.0L/s。分析其成因為地表形成近東-西向延伸的溝谷，相應的深部形成斷裂破碎帶，深部地熱流體沿破碎帶上涌至地表，形成溫泉。

4.1.2 WQ71溫泉（塔合曼溫泉北偏西約950米處）

據物探結果，該泉出露于Fa斷裂帶處，為斷裂上升泉，該泉點水溫25℃，泉流量0.5L/s。

4.2 機民井熱顯示

塔合曼盆地南側白尕吾勒村有三處機民井有溫度異常，井水溫度18.18℃、19.89℃、16.37℃，高于正常地下水水溫，恒溫帶在20-60m之間，穿過恒溫層溫度上升較快，平均地溫梯度在2.5-3.0℃/100m之間。僅僅在第四系蓋層中就能達到2.5℃/100m，若穿過蓋層達到熱儲層，其地溫梯度從理論上推理應該大于2.5-3.0℃/100m。

4.3 鉆孔地溫顯示

根據塔合曼盆地西側施工的鉆孔測溫，KT1孔孔內最高溫度為36.2℃，出水最高溫度為30℃，KT1鉆孔深度為600m，通過計算平均地溫梯度（按孔內溫度36.2℃計算）為5.5℃/100m，表現出明顯的地溫異常。該鉆孔地熱水的水化學類型為SO4·HCO3-Na型。

5.地熱成因分析

5.1 熱源

區內地熱來源于喜山期花崗閃長巖的侵入活動，花崗巖的發育受斷裂構造的控制，熱田基底可能有年輕的侵入巖體發育，這些侵入巖體在冷凝過程中釋放出大量的熱能，從而為熱異常的形成提供了穩定的熱源條件。該區的大地熱流值大于100mw/m2，也表現了深部有較豐富的地熱資源，一般情況元古界凝灰巖的產熱量僅相當于喜山期花崗閃長巖的6.0-8.0%，即絕大部分熱量來源于深部。

5.2 熱儲

熱儲為斷裂破碎帶及其裂隙控制的條帶狀儲熱空間，埋藏于蓋層以下，熱儲中破碎帶十分發育，為地熱流體提供了很好的存儲及運移通道，熱儲主要沿塔什庫爾干斷裂和其支斷裂分布，以及斷裂所控制的喜山期花崗閃長巖地層，西側熱儲組成巖性為喜山期花崗閃長巖；東側熱儲組成為深部的花崗偉晶巖脈。

6.結論

塔合曼盆地地熱成因為隆起山地型，其熱源主要來自于深部大地熱流，由塔什庫爾干主干斷裂及其支斷裂導熱，將深部的熱水通過斷裂破碎帶向地表運移形成溫泉或在近地表形成地熱異常。熱水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。

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