西藏自治區薩迦縣卡吾地熱地質構造特征及成因初步分析

馬昭雄，鄒俊，謝偉，劉鵬

（四川省地球物理調查研究所，成都 610072）

西藏自“十二五”時期大力實施城鎮供暖工程，重點推進高寒高海拔縣城的供暖工程建設。薩迦縣地處青藏高原高寒山區，取暖問題困擾著廣大市民群眾。薩迦縣具有豐富地熱資源（佟偉等，1981；佟偉等，2000；杜少平等，2011；胡先才等，2002），黨和國家十分關心藏族同胞們的生產、生活環境以及生活質量，設置“西藏自治區日喀則市薩迦縣城清潔能源供暖工程”項目

卡吾地熱經歷過多次地表調查和水質分析地熱調查工作。對地熱區構造發育、水熱蝕變、地熱成因模式等未進行詳細研究。本次研究在地熱地質調查、米地溫測量、氡氣測量基礎上，開展音頻大地電磁測深完成卡吾地熱資源調查評價工作，分析了卡吾地熱資源的運移、儲存、成因模式及富集規律，為地質構造及成因分析提供幫助。

1 區域地質背景

研究區位于申扎-定結地塹帶南段，大地構造位置位于青藏高原南部喜馬拉雅造山帶中段，拉軌崗日構造帶北部（圖1），地層分區屬拉軌崗日地層分區（李德威，2003）。區內構造復雜，變形強烈，巖漿巖發育，晚新生代構造隆升十分顯著。拉軌崗日構造帶表現為變形變質十分強烈的核部雜巖發育花崗巖體的短軸狀熱穹窿體系。核部雜巖帶由阿馬、總布容和普弄抗日三個平面上呈穹狀、短軸狀的變質核雜巖組成，被后期NNE 向左行平移斷層切割，天然剖面顯示三層結構型式：①代表中下地殼的拉軌崗日變質雜巖組成變質核，有大量的淡色花崗巖侵入；②圍繞變質核順“層”分布的多層次拆離斷層，具有韌脆性轉換，順“層”發育特征；③具有弱變質和輕微變質的上古生界和中生界蓋層。

圖1 區域地質簡圖

主要深大斷裂：卡吾平移斷層（SF1）、普弄抗日變質核雜巖基底拆離斷層（DF7）、普弄抗日變質核雜巖蓋層拆離斷層（DF8）、總布容變質核雜巖基底拆離斷層（DF9）、普弄抗日基底韌性剪切帶（DS18）。

2 卡吾地熱地質特征

2.1 地層及巖漿巖特征

研究區出露地層為三疊系呂村組（T1+2l）、第四系沖積層（Qhal）。

呂村組（T1+2l）分布于卡吾地熱四周地區，與下伏二疊系白定浦組（P2b）為平行不整合接觸，測區多為拆離斷層接觸。下部為灰色、深灰色含石榴子石千枚狀板巖夾極少的灰色變質粉砂質條帶，石榴子石含量可達15%，水平層理；中部為灰色含石榴子石、十字石千枚狀板巖夾灰色變質粉砂質條帶或微薄層，具水平層理和微波狀層理，石榴子石減少，局部以十字石為主；上部為灰色斑點狀千枚狀板巖夾灰色變質粉砂質條帶或微薄層，局部夾灰色薄層變質細-粉砂巖。

第四系沖積層（Qhal）分布在扎依曲、壯波曲、卡吾盆地及其支流，集中在寬谷段，峽谷段較少，寬谷分布全新沖洪積層。在河谷上游和中游寬谷中河床內沖積物分選較好，為砂土層。河漫灘較厚，由礫石層和砂土層組成二元結構，中下游峽谷地段河床、河漫灘以粗大礫石堆積為主，分選性較差。

工作區僅在卡吾村南東側半山坡出露小片中新世二云二長花崗巖（ηγN1），灰白色，中粒結構，塊狀構造。礦物成分：石英20%～30%、鉀長石30%～35%、斜長石30%～35%、黑云母4%～6%、白云母2%～4%。據音頻大地電磁測深顯示，卡吾盆地出口處能有隱伏花崗巖巖體，年輕花崗巖巖體具充足熱能，可以為地下水不斷提供熱量。

研究區地層及巖漿巖分布特征見圖2。

圖2 研究區地質簡圖

2.2 地層構造特征

測區總體呈傾向北西的單斜構造，地層變形強烈，局部產有小型向斜及背斜構造，斷層極發育。與卡吾地熱關系最密切為卡吾斷裂（SF1）及其次級斷層F2、F3，該斷裂附近發現一系列推測斷裂和破碎帶，這些相互交錯斷裂和破碎帶形成大量裂隙，是地下熱水較好存儲空間，加強了地下熱水間水力聯系，是尋找地下熱水有利部位。

（1）卡吾斷層（SF1）：為一左旋平移斷層，是卡吾地熱的主要控水構造。呈北東—南西向展布，貫穿整個地熱區。北段產狀130°～150°∠65°～85°，破碎帶發育，可見明顯擠壓、滑動痕跡，破碎帶為斷層角礫、碎裂巖、碳質板巖、斷層泥等（圖3）；南段產狀從直立逐漸轉為傾向北西，地表第四系覆蓋較厚，未見明顯斷層特征。

圖3 卡吾斷裂（SF1）破碎帶特征

（2）F2斷層：卡吾斷裂（SF1）東側，與卡吾斷裂平行，南西側與卡吾斷裂交匯。斷裂區內出露長度4km，斷距不大，產狀：140°∠60°～70°，上盤極破碎，節理裂隙發育，水熱蝕變現象極明顯。

（3）F3斷層：位于卡吾盆地出口，卡吾斷裂SF1與F2間，可見長1 km，切割早期卡吾斷裂SF1及F2斷層，為正斷層，產狀：255°∠57°（圖4）。上盤為灰黑色薄-中層狀炭質板巖，下盤為紅褐略帶灰綠色砂質板巖，斷層面可見明顯擦痕。

圖4 F3 斷層特征

（4）推測斷層及破碎帶：①F4斷層：位于西部錯目曲南西側支溝，斷層性質不明。西側有灰色中-厚層狀砂質板巖夾少量粉砂巖；東側見大量深灰-灰黑色薄層狀粉砂質板巖轉石，根據兩側巖性差異推測為斷層錯動引起，規模不大。②F5斷層：位于卡吾村正北部一小沖溝處，斷層出露長不到1 km。錯斷早期F2斷層及三疊系呂村組（T1+2l）中段灰色略帶淺黃綠色薄層狀砂質板巖與粉砂巖，兩側巖層產狀變化較大。東側巖層產狀40°～50°∠58°，西側310°∠20°～30°。③F6斷層：位于卡吾村正東部約1 km 小村莊附近，規模較小，走向近東西向，傾向向北，地表出露長近百米。西側被第四系砂礫質掩蓋，東側錯斷了三疊系呂村組第二段地層。

3 音頻大地電磁測深勘查成果

在地表地熱地質調查、米地溫測量和氡氣測量基礎上，布置音頻大地電磁測深（AMT 法）剖面8 條。其中L10、L70、L80 三條剖面沿錯目曲河流方向（南東112°～115°）布置，L20、L40、L50、L60 四條剖面垂直錯目曲河方向（北東20°～35°）布置，L30線由于地形限制與錯目曲斜交，大致沿北東（方位角60°）布置（圖5）。結果顯示，音頻大地電磁測深反演電阻率斷面圖具有較明顯的電性分帶特征。

圖5 物探工作布置圖

3.1 地層物性特征

音頻大地電磁測深法，需充分結合不同巖性地層電性特征（成分、結構、含水度、孔隙度、溫度）等進行分析。據本次實測電性結果分析，區內不同巖性電阻率特征見表1。

表1 卡吾地熱地層物性特征

3.2 音頻大地電磁測深剖面異常特征

結合研究區各剖面異常特征分析，卡吾斷層（SF1）、F2斷層、F3斷層交匯部位以及F2斷層上盤下部存在明顯低阻異常，范圍較寬，厚度較大，推測為破碎巖層、斷層破碎帶中構造裂隙間存在規模較大地下水體。卡吾村一帶地熱點出露于F2斷層、F3斷層交匯部位及其周邊，位于低阻異常區上部。綜上，可大致推斷F2斷層、F3斷層的交匯部位下部低阻異常為地下熱水熱儲。結合剖面L10、L20、L70 推測在其下部可能存在中新世隱伏花崗巖體，可為地下熱水提供一定熱源。

圖6為典型AMT電阻率反演剖面成果圖（L10 線）。

圖6 典型AMT 電阻率反演剖面成果圖（L10 線）

3.3 音頻大地電磁測深空間特征

將本次音頻大地電磁測深分別向下延伸100 m、200 m 進行水平橫切，形成相應高程平面4 500 m、4 400 m 以及4 200 m 水平面的視電阻率等值線平面圖，分析低阻異常空間位置。

H=4 500 m 水平切面：大致以卡吾斷裂（SF1）為界，南東側相對富集，西北部較匱乏。地下水呈團塊狀和不規則面狀分布于F2、F3斷裂交匯處，構造有利，出露多個泉眼群和大量噴氣、冒泡孔等，推測異常區巖層極破碎，節理裂隙極發育，富水性極好。地下水通過F2、F3斷裂及其影響帶以上升泉的形式排泄至地表。H=4 400 m 水平切面：地下水在該水平面匯為一體，南側構成近東西向展布面狀異常區，南部富水性優于北部，局部顯示為島狀中阻特征。H=4 200 m 水平切面：地下水逐漸分化出現東、西2個區域，且較4 500 m、4 400 m 截面異常區逐漸變小向南移趨勢。

綜上，卡吾斷裂（SF1）與次級斷層F2、F3斷層的交錯以及F2斷層上盤部位存在大片的低阻異常區，深度主要集中在海拔H=4 600 m 以下200～500 m，是尋找地下熱水的有利部位。

4 地熱成因分析

4.1 地熱來源

研究區地處青藏高原南部喜馬拉雅造山帶中段、拉軌崗日構造帶北部，測區東部古老基底中的拆離斷層DF7、DF8、韌性剪切帶DS18及中部左旋平移斷層（SF1）深大斷裂匯合貫通，成為地下水完成深循環并將地球深部熱能帶出地表的良好通道。是該區地熱主要來源。

4.2 補給來源

年降水量為365.5 mm。發育有扎依曲、壯波曲及其支流，流域面積上百平方公里，主要是大氣降水、冰雪融水補給。尤其是深大斷裂（卡吾斷裂SF1）及其影響帶切割深、延伸遠，連通了遠處水文地質單元，可能存在其它水文地質單元側向補給。

4.3 熱儲特征及流體通道

卡吾地熱為裂隙式帶狀熱儲，斷裂破碎帶和影響帶是主要熱儲層。地下水沿斷層破碎帶、構造裂隙下滲，在靜水壓力作用下，沿有利深大斷裂上盤（卡吾斷裂SF1）通道及影響帶上升，在適宜的地方出露地表，形成溫泉。

4.4 成因分析

從現有資料分析：測區東部古老基底中的拆離斷層DF7、DF8、韌性剪切帶DS18及中部左旋平移斷層（SF1）四條深大斷裂深部匯合貫通，成為熱能帶出地表的良好通道。在靜水壓力作用下，地熱水順著斷裂、裂隙等薄“低勢點”部位出露于地表，形成“卡吾溫泉”（圖7）。

圖7 卡吾地熱成因模式圖

5 結論

（1）東部古老基底中的拆離斷層DF7、DF8、韌性剪切帶DS18及中部左旋平移斷層（SF1）這四條深大斷裂成為地下水將深部熱能帶出地表良好通道。

（2）音頻大地電磁測深基本查明了卡吾地熱的地層巖性、結構變化特征，斷裂構造的位置、深度及其在地面以下的通過情況，破碎帶的位置和分布規模，地熱水資源的運移、儲存、富集規律特征。

（3）卡吾地熱為裂隙式帶狀熱儲，斷裂破碎帶和影響帶是地下熱水深部徑流通道。

（4）研究區東部和南部大氣降水及地表水補給，向地球深部運移，形成地熱水，到達卡吾斷裂（SF1）形成了良好的通道，沿斷裂、裂隙等薄弱部位出露于地表而形成卡吾溫泉。

（5）卡吾斷裂（SF1）及其次級斷層F2、F3斷層的交錯部位，基巖中發育大量的裂隙，是地下熱水較好的存儲空間，“低勢點”是尋找地下熱水有利部位。