西藏錯那縣城地熱田成因機理及熱儲模型分析

摘要：由于錯那縣城地處西藏南部邊陲，是我國重要的邊境口岸（未開放），縣城平均海拔4380m，氣候條件惡劣，冬長夏短，年最低氣溫可達-37℃，然而當地電力及其它能源相當緊張，給在縣城居民和駐地部隊生活尤其是冬季采暖帶來極大困難。全縣軍民克服了海拔高、天氣嚴寒等嚴酷的客觀條件，為建設邊疆、保衛邊疆、維護邊疆的穩定作出了巨大貢獻。錯那縣人民政府為徹底解決縣城供暖問題，決定在縣城開發利用地熱資源，為縣城供暖提供基礎熱源。本文主要是在綜合分析錯那縣城地熱田的地質構造、地熱地質條件、水文地質條件、熱流體特征等基礎上，并與區域其它地熱田的形成機理進行分析對比，綜合分析研究錯那縣城地熱田的成因機理和熱儲模型，為該地區今后合理開發利用地熱資源提供技術依據與技術支撐。

關鍵詞：錯那縣城;地熱田;成因機理;熱儲特征;熱儲模型

西藏地熱活動區位于喜馬拉雅地熱帶中，高溫地熱資源占全國地熱總量的80%。西藏地熱資源主要分布在青藏鐵路沿線的拉薩-尼木-羊八井-那區-錯那湖一帶，西藏地熱分布按其地熱活動行跡、顯示特征和區域地質概況，大致劃分為三大區域：即藏北低、中水顯示區，“三江”上游中、高溫熱水顯示區，藏南部谷地高、中溫水汽顯示區。錯那地熱田位于藏南地熱顯示區。錯那縣城地熱田位于錯那縣城北部：縣城（法院辦公區附近）以北，東至F4斷層，西抵F1斷層（邊防部隊院子附近），北至加油站附近，面積約約4km2。地勢北高南低，呈階緩斜坡狀向南遞減，工作區平均高程4380m。

1地理概況

錯那縣為西藏自治區南部地區的邊境重鎮，位于西藏高原南部邊緣，海拔一般3700～5600m，平均4500m，相對高差一般1000～1200m，海拔最高7060m，位于錯那縣東側的康格多山;最低90m，位于錯那縣南中印交界處。氣候惡劣，地廣人稀。由于歷史及自然環境等因素，區內交通欠發達，屬于經濟欠發達地區。

由于錯那縣城地處西藏南部邊陲，是我國重要的邊境口岸（未開放），縣城平均海拔4380m，氣候條件惡劣，冬長夏短，年最低氣溫可達-37℃，然而當地電力及其它能源相當緊張，給在縣城居民和駐地部隊生活尤其是冬季采暖帶來極大困難。全縣軍民克服了海拔高、天氣嚴寒等嚴酷的客觀條件，為建設邊疆、保衛邊疆、維護邊疆的穩定作出了巨大貢獻。錯那縣人民政府為徹底解決縣城供暖問題，決定在縣城開發利用地熱資源，為縣城供暖提供基礎熱源。

2地熱田地質條件

2.1地層

錯那縣城周邊出露地層屬北喜瑪拉雅地層分區，主要有三疊系上統曲龍共巴組、第四系全新統地層。

2.2 地質構造

區域上，地熱田位于印度板塊北部陸緣部分喜馬拉雅板片，次級構造單元大喜馬拉雅陸棚亞殼片之高喜馬拉雅基底集成次殼片和次級構造單元拉軌崗日陸隆亞片和雅魯藏布江縫合帶，一級斷裂構造札達～拉孜～邛多江斷裂帶以南地區。基底為前震旦系聶拉木群的變質雜巖體。縣域內斷層根據其展布方向可分為北東向、北西向和近南北向三組，其中以前兩組為主，后一組次之。區內主要有F1、F2、F3、F4四條斷層，通過前期施工資料分析，區內主要熱源來自上新世的巖漿侵入體產生的熱量;F1斷層是一個規模巨大的斷裂，斷層帶下切很深，是區內的導熱通道和儲水構造，F2、F4正斷層為儲水構造，由于切割深度深，斷層裂隙發育，形成了有利于熱量傳導的空間;熱儲層為三疊系中曲龍貢巴組砂巖，埋深60～120m。由于斷層發育的位置、裂隙發育程度不一致，儲熱層內水熱蝕變得程度很大的差異，在靠近斷層發育的地段，水熱蝕變較強，而遠離斷層和裂隙發育地段，表現的較弱。蓋層：基巖熱儲層上部為第四系松散層構成。根據鉆井揭露情況，蓋層厚度在14.30～64.40m，平均厚度38.71m。主要發育在縣城南側那曲河谷一帶，由亞砂土、礫石、粘土等多種類型的松散層組成，其中部分亞砂土和粘土石層含水性差，構成了有效的保溫隔水層。

2.3 新構造運動

區內自古新—漸新世進入碰撞造山階段，中新世—更新世隨著印度陸塊北緣西瓦里克帶向北（喜馬拉雅陸塊）發生陸內俯沖，使喜馬拉雅山脈急劇抬升，在本區表現為上新世紀末以來多次抬升所形成的各級夷平面、冰川、冰斗、角峰、刃脊地貌和深切河谷、河流階地和晚近斷裂活動、地震、地熱活動。

新構造運動在測區表現極為強烈，其特點是以斷裂的繼承性活動、大面積整體間歇性掀斜抬升，垂直差異升降運動及水平運動、地震、地熱活動為標志，表現出區內晚近構造運動具有繼承性、新生性和節奏性。區內眾多的冰川地貌和夷平面、河流階地及近東西向和南北向的深切河谷、溫泉、地震等都是新構造運動的主要記載。

3 熱儲特征及其埋藏條件

本次工作重點研究了錯那縣城的地熱顯示區淺層地熱的熱儲及賦存情況。錯那縣城淺層地熱熱儲為基巖熱儲，以裂隙為主。基巖熱儲以上為第四系松散層構成。主要發育在縣城南側切那曲河谷一帶，由亞砂土、礫石、泥礫、粘土等多種類型的松散巖層組成，其中部分亞砂土和粘土石層含水性差，構成了隔水層，覆蓋在基巖上，但厚度不大，據鉆孔揭露，第四系厚度埋深在20米以上。

在強烈的新構造運動作用下，斷層、褶皺發育。在諸多斷層中，錯那縣城附近發育近東西向斷裂，即F1斷裂，沿山前溝谷延伸，走向78°，傾向南，傾角55°，為山前張性斷裂。斷層面局部可見到鈣質充填物和滑動擦痕。在地貌上有斷續的陡坎、陡坡，沿斷層走向出露有多個泉點。其東端與F2斷裂交匯，該斷裂為北西—南東向斷裂，為平移斷層，走向145°。斷層兩側巖石破碎。該斷層切錯F1斷裂。在這兩條斷層的交匯部位，地表水熱活動強烈，測區內的溫泉就出露在這兩條斷層的交匯部位。位于縣城東部的F4斷層，為一條走向正南北的正斷層，傾向向西，傾角40～45°，據QJ15號生產井鉆井資料，該井鉆進至80m處，巖性破碎，呈豆腐渣狀，鉆進至150m時消耗液漏失量約12m3/h，QJ14生產井施工過程中也遇到該斷層，在80m處巖性破碎，消耗液漏失量大，兩生產井井溫均達到60°以上，為區內生產井施工最高溫度。 F3斷層為一條東北偏東南向隱伏推斷斷層，傾向向南，斷距20～35m，根據群井抽水試驗資料顯示，此斷層未與F4斷層相交，從前期沿此斷裂布設的生產井井溫可以推斷，該斷層切割深度有限，導熱能力較差。

錯那縣城地熱田地熱分布明顯受構造控制。前期共施工地熱井18眼，其中深井3眼，淺井15眼。水溫17℃～64℃。由于地熱發育受斷裂控制，斷層發育的位置、切割深度、裂隙發育程度不一致，儲熱層內水熱蝕變程度具有很大的差異，在靠近斷層發育的地段，水熱蝕變較強，而遠離斷層和裂隙發育地段，表現的較弱。

平面上：根據前期施工生產井井溫分布來看，勘查區地熱呈環形分布，中間區域溫度低，四周溫度高，高溫區均受斷層控制（見圖1）。

垂向上：通過前期生產井測井資料來看，勘查區地熱在垂向分布上基本屬于增溫狀態，埋深在60～120m處，增溫明顯，此區間平均每米遞增0.2℃，個別生產井在此區間增加17℃。隨著生產井深度增加，個別地熱井（如QJ12井）地溫增溫率明顯下降，說明錯那地熱田淺層地熱受斷層控制影響較大。

綜上所述，基巖熱儲層的主要組成部分是斷層破碎帶。錯那淺層地熱賦存區，斷層之間相互交叉，斷層交匯部位中的裂隙系統就是熱水運移和儲存的空間。 F1、F2、F4三條斷裂對本區的水熱活動起著極其重要的控制作用。該斷層帶作為熱流體的通道，明顯控制了水熱活動的發生和發展，熱儲厚度一般在40m～140m深度。

4錯那縣城地熱田成因機理分析

據當地政府和居民介紹，錯那縣城地熱顯示區在1959年前有多處泉口出露，主要的有4個泉口，據說溫度曾達到90攝氏度，在近二三十年來，當地大量的搞基礎建設，且居民修了很多通往住宅的暗渠，使得很多泉口被填埋。目前，溫泉賓館和駐軍部隊在僅存的溫泉賓館溫泉（Q1泉）采用泵抽取熱水用于供暖和洗浴，并將供暖后的熱水回灌至Q1泉，因此很難測得溫泉溫度和流量。但根據對錯那縣城周邊出露的溫泉和鉆孔揭露的露頭可看出，該區的熱水具有類型多樣的特點。

錯那盆地作為桑日—邛多江—錯那盆地的一部分，有著類似于盆地內其它地區的地質發展歷史。熱田所在地區成陸作用可能發生在老第三紀始新世，伴隨著地面的隆起，早已形成的南北向斷層有新的活動。在這個階段，巖漿活動也很活躍，侵入作用和噴發作用相繼發生。上新世之后，這一地區的地殼活動仍以升降作用為主，南北向的斷層更被加強，同時發育了近東西為主的橫向斷層。由于地面升降幅度的差異，顯示區內第四系的發育不均一，地形地貌出現了明顯的差別。到更新世晚期，錯那地區已經有了現代地貌的雛形，但斷裂系統的活動仍在繼續。此時，這一地區的水熱活動有了萌發，直至今日，這樣的活動仍然活躍。據以往區內鉆孔揭露情況可知，盆地內第四系厚度大于20m，這表明該區目前仍處于抬升階段。

5錯那縣城地熱田熱儲模型分析

西藏自治區各地熱顯示區的一些有代表性的熱水點分布及熱水點的水化學組成狀況，對其各地熱顯示區有一定的地質代表意義。根據與西藏最著名的羊八井、那曲等地熱田對比，錯那縣城地熱田有著自己顯著的特點。羊八井熱田熱流體特性的變化，無論是水化學類型，還是水溫及水壓，基本上都出現同心圓狀的變化層次。這樣的特性反映了羊八井地熱田淺層熱儲中熱流體是有著“中心頂托補給，側向輻射徑流”的模式。但在錯那縣城，不同鉆孔揭露的熱流體和自然出露的溫泉有著很接近的化學組成，有著比較一致的水動力特征。當然，不同地段熱流體的其他特性并不是完全一致，這樣的不一致往往同斷層的存在有著密切的聯系。

現在地質學界認為，青藏高原普遍存在著低速層和低阻層，這樣的彈性波低速層和低電阻率是地殼內的高溫熔融層，這一層的深度可能是在10km或40km以下，這個殼內熔融層的存在，使青藏高原具有較高的大地熱流值，同時熔融層會衍生出巖漿囊，也就是會出現一些侵位到地殼淺部的巖漿體。

如果巖漿侵位很淺（3～5km），而巖漿體的體積尺度也有足夠大，那么強烈的熱傳導的作用范圍可以直達地表，巖漿囊上方的地層也被烘烤而變熱，這些地層中的含水層就轉變為熱儲層。這樣成因的地熱田是世界上高溫地熱田的基本類型。

如果巖漿侵位較深（15km以下），而且巖漿體的體積尺度與深度相比還不夠大，那情況就會有很大的不同。巖漿囊只是一個點源，它以球狀向四周散發熱量。一種情況是，如果在巖漿囊的熱影響范圍內，存在著開放性好的斷層，同時斷層中有良好的地下水交替作用，那么淺部地下水通過斷層帶到達深部，并且在運移過程中和得到加熱，如果有適當的徑流條件，熱水再向上遷移，在淺部形成熱儲。這樣形成的地熱田就是一般所說的深循環地熱田。另一種情況，即使巖漿囊有著很大的熱量，溫度也很高，但遠離這個熱源溫度就會下降，到地殼淺處，可能只有很小的溫度異常了，錯那縣城地熱顯示區就屬于這個類型。由此，錯那縣城地熱田的一個概略的地熱田模式就可以建立了。

錯那縣城的西面地勢高聳，冰川雪帽發育，基巖裸露于地表，是大氣降水的滲入補給帶，大量雨水及冰雪融水在巖石裂隙中下滲，在重力作用下形成徑流進入地層深部。在運移過程中，地下水的運動受著通道的束縛，下滲流體也會產生水平方向的移動。在這個過程中地下水被逐漸加熱。熱水在靜水壓力和熱對流的綜合作用下轉為向上運動。錯那縣城的南北向斷層是一個規模較大的斷裂，斷層帶下切很深。熱水在深部與此斷層帶接觸，并沿其上升（見圖2），然后再進入與之相連通的橫向斷層帶。在斷層交匯處，巖層特別破碎。若地勢較低，就出現熱水露頭，在不同條件下形成形態各異的地熱顯示，并隨外部地質條件的變遷而留下種種水熱活動的遺跡。在地形較高處或第四系粘土質含量較高地帶，熱水不直接流出地面，而在某一深度汽化，蒸汽在破碎帶中迂回上升。同時，在淺層地下水的參與下，冷水與熱水發生混染，改變了熱水的離子組分含量并使熱水的礦化度降低，使該區各離子含量明顯低于其他熱田流體組分又體現出熱水的水化學特征，這就是錯那縣城地熱顯示區形成和發展的基本模式。

6結束語

綜合分析錯那縣城地熱田的地質構造分布、地熱地質條件、水文地質條件、熱流體特征等，并與區域其它地熱田的形成機理進行分析對比，并根據上述錯那縣城地熱田成因機理分析和地熱田熱儲模型分析可以看出，錯那縣城地熱田屬構造型地熱田。綜合分析研究錯那縣城地熱田的成因機理和熱儲模型，可以為該地區今后合理開發利用地熱資源提供技術依據與技術支撐。

參考文獻：

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作者簡介：郭春鋒，1987年，男，甘肅正寧人，本科學歷，水工環地質工程師，主要從事水文地質、工程地質、環境地質、地熱資源勘查與開發利用研究、煤田地質勘查等方面的工作。