崔希林，李 曉，程艷茹

(四川省成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059)

溫泉是一種由地下自然涌出的泉水。溫泉水的形成具有一定特殊的地質(zhì)條件，不同的地質(zhì)背景形成的不同類型、不同特點(diǎn)的溫泉。上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉位于雅江旋卷構(gòu)造帶上，該構(gòu)造屬于“歹”字型構(gòu)造的次級(jí)構(gòu)造，系川西鮮水河斷裂和甘孜理塘斷裂間的大型旋卷構(gòu)造之南緣。而沿甘孜理塘斷裂集中分布有一系列溫泉，通過對(duì)比出露溫泉的水化學(xué)特征，分析上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉與斷裂帶上其他溫泉水水質(zhì)特征的共同點(diǎn)與差異，以及受地質(zhì)環(huán)境影響形成的特殊水化學(xué)特征，從而探討上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉的形成機(jī)理及形成條件。

1 地理位置及出露特征

上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉位于四川省甘孜州九龍縣北西部，地理位置坐標(biāo)29°5'6″～ 29°4'55″N，101°14'27″～101°14'18″E 間，海拔高程在3541.0m～3614.0m之間。

上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉以泉群的形式出露于熱水溝溝谷位置，泉群共出露了4個(gè)泉眼，其中1#、2#、3#泉眼位于河流左岸(見圖1)，1#、3#泉均以片狀形式流出;2#泉眼泉水呈股狀冒出，于泉口附近匯聚形成一水塘;4#泉眼出露于下游約500m處河流右岸(見圖2)，泉水呈股狀涌出，并在泉口附近形成一直徑約2m的水塘。具體出露情況見表1。

圖1 上游1#、2#、3#分布圖

表1 上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉出露情況統(tǒng)計(jì)表

圖2 下游500m處4#分布圖

2 溫泉出露環(huán)境及地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉地處九龍縣西部高山地區(qū)，山嶺高俊，溝谷縱橫，河流深切，山谷海拔高差較大，約800m～1 000m，河段均為深切曲流河谷地貌。

2.2 地層

泉域范圍內(nèi)出露主要地層由新到老依次有:第四系(Q)砂、礫石、卵石及粘土，三疊系上統(tǒng)新都橋組(T3xn)板巖，以及出露大面積燕山期巖漿巖，主要為燕山期石英閃長(zhǎng)巖()、花崗閃長(zhǎng)巖()、二長(zhǎng)花崗巖()，且受構(gòu)造控制明顯。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

泉域范圍內(nèi)發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造主要有一系列北北東向的雅江旋卷構(gòu)造帶，該主干構(gòu)造表現(xiàn)為強(qiáng)烈的壓扭性斷裂，如八窩龍斷層和放馬坪斷層，其次在主干斷裂帶間還發(fā)育有次級(jí)斷裂F1。除此之外泉域地區(qū)還發(fā)育的南北向熱水溝向斜。兩種地質(zhì)構(gòu)造主要表現(xiàn)為北北東向斷裂斜切南北向構(gòu)造，泉域構(gòu)造見圖3。

2.4 水文地質(zhì)條件

泉域高山峽谷地區(qū)廣泛分布有三疊系砂板巖及燕山期侵入巖，該巖層受經(jīng)向構(gòu)造與“歹”字型構(gòu)造、旋卷構(gòu)造的復(fù)合作用，地下水類型以構(gòu)造裂隙水為主。

泉域附近地下水主要接受大氣降水(包括冰雪融化水)入滲補(bǔ)給，局部也受溪溝等地表水入滲補(bǔ)給，大氣降水到達(dá)地表后，部分參與淺部地下水循環(huán)，這部分徑流途徑短，動(dòng)態(tài)變化大。部份地下水通過構(gòu)造裂隙等通道，滲入基巖內(nèi)，參與深部地下水循環(huán)，并在漫長(zhǎng)的徑流過程中，發(fā)生水巖相互作用，最終由于地形切割等原因，在恰當(dāng)部位以泉的形式排泄。

3 溫泉水化學(xué)特征

2013年3月10 日對(duì)上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉泉水進(jìn)行樣品采集，經(jīng)四川省地質(zhì)工程勘察院環(huán)境工程中心化驗(yàn)分析，水化學(xué)具體含量見表2。其中泉水水化學(xué)中陰離子主要成分的為，含量為97.63 mg/L，其次為，含量為 21.04 mg/L，其他陰離子含量較少。陽離子主要成分為Na+，含量為43.0 mg/L，其次為Ca2+，含量4.01 mg/L，其余陽離子含量甚少。該泉水為HCO3－Na型水，礦化度270.4 mg/L，屬于低礦化度淡水;PH值為8.2，屬偏弱堿性水。

熱水中含有某些特殊組分和微量組分，如F、Li、B等。Li和Sr含量分別為0.088 mg/L和0.033 mg/L，說明溫泉圍巖中Li和Sr含量較低。其中B常以偏硼酸(HBO2)形式存在，偏硼酸含量為11.51 mg/L。熱水中氟(F－)含量達(dá)到2.0 mg/L，其可能來源于巖漿巖中黑云母及角閃石等礦物中富含F(xiàn)－元素，結(jié)合我國(guó)部分地下熱水中氟的分布及特點(diǎn)，在pH呈偏堿性、水化學(xué)類型為HCO3－Na型時(shí)，均利于氟的富集。偏硅酸含量為122.8 mg/L，主要來源于巖石中的石英和硅酸鹽礦物，較高溫度的地?zé)崴龠M(jìn)了礦物的溶濾作用，導(dǎo)致H2SiO3含量高。

本次水質(zhì)分析還檢測(cè)出多種其他微量元素，其中包括鋅(Zn)、偏砷酸、錳(Mn)等;除此之外，本次檢測(cè)游離二氧化碳含量為1.07 mg/L，H2S為2.7 mg/L左右，表明其源于深部的地質(zhì)作用。

此外，本次參考區(qū)域雅江旋卷構(gòu)造帶上，甘孜－理塘斷裂帶出露具有代表性溫泉水化學(xué)資料(帶*號(hào)為參考資料)，進(jìn)行對(duì)比分析。該區(qū)域溫泉出露受斷裂構(gòu)造影響明顯，分布于斷裂帶上，大部分出露于河谷谷底位置(統(tǒng)計(jì)見表3、表4)。

表2 上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉水質(zhì)分析結(jié)果

表3 斷裂帶溫泉分布統(tǒng)計(jì)表

表4 斷裂帶溫泉水化學(xué)特征統(tǒng)計(jì)表

圖3 上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉泉域構(gòu)造簡(jiǎn)圖

Na+/K+比率對(duì)溫泉帶有一定的指示作用，Na+/K+(＜15)趨向于發(fā)生在已經(jīng)迅速到達(dá)地表的水中;Na+/K+(＞15)是側(cè)向流、近地表反應(yīng)和傳導(dǎo)冷卻作用的指示。區(qū)內(nèi)溫泉中S01、S683* S1317*中Na+/K+均大于15，其余小于15。除此之外，Cl－亦可指示地下水在循環(huán)過程中受混合作用的影響程度，其中S01、S683*中Cl－含量?jī)H4.25 mg/L和6.38 mg/L，說明地下水被有被稀釋的特征，而S1317*中Cl－含量為35.74 mg/L，說明該泉受混合影響較小。

斷裂帶上溫泉水質(zhì)，SiO2含量均較高，范圍在41.14 mg/L－94.46 mg/L間，主要來源石英的溶解和硅酸鹽及鋁硅酸鹽巖的不全等溶解;本區(qū)F－含量大部分高于一般淺層地下水F－含量，氟在一些羥基的礦物(白云母、黑云母和磷灰石)中比較富集。

根據(jù)Schoeller圖，泉水各離子趨勢(shì)走向大體一致，陽離子中主要以Na+為主，其次為Ca2+和K+，Mg2+含量最低，這可能與Mg2+離子易于被植物吸收，在地下水系統(tǒng)中可能損耗，或者在一定溫度下，隨著溫度的升高，陽離子交換結(jié)果使地下水中相對(duì)貧鎂而富鈉和鈣。陰離子主要為，其次為 Cl－和。－含量整體偏小，除受熱儲(chǔ)巖層和圍巖中硫化物含量低控制外，與地下深部缺氧情況下易被還原成H2S有關(guān)，該地區(qū)大部分溫泉具有H2S氣味相符。

根據(jù)Na－K－Mg三角圖解法可以判斷區(qū)域斷裂帶上溫泉熱水落在未平衡區(qū)。因此指示熱水與圍巖礦物未達(dá)到水－巖平衡，則需考慮地下熱水在上升過程中與淺部冷水之間的混合作用，見圖5。

4 溫泉的形成條件分析

4.1 溫泉成因模式

上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉出露與北北東向斷裂的次級(jí)構(gòu)造和南北向構(gòu)造復(fù)合部位有關(guān)。在交匯處具有一定的張性或張扭性，增大了斷裂破碎帶的裂隙率和開啟性，從而溝通了熱水含水層，促進(jìn)了熱流物質(zhì)在斷裂交叉處聚集、上涌。因此，在地形及構(gòu)造適合的部位，溫泉的出露。

4.2 熱儲(chǔ)層分析

該溫泉熱儲(chǔ)類型為斷裂帶控制，地下熱水溫泉群集中分布于北北東向大斷裂的次級(jí)斷裂F1與南北向褶皺構(gòu)造的復(fù)合部位，由于兩種構(gòu)造的相互切割、相互影響，造成了附近巖石破碎、裂隙發(fā)育，從而形成了構(gòu)造破碎帶，具備地下熱水的賦存空間，形成了構(gòu)造熱儲(chǔ)。

4.3 導(dǎo)熱通道分析

F1斷層走向北東－南西，發(fā)育長(zhǎng)度約12 km，該斷裂傾向北西，傾角較陡，此外發(fā)育有南北向構(gòu)造，北東向雅江旋卷構(gòu)造斜切南北向構(gòu)造，構(gòu)造交匯處巖石破碎，裂隙發(fā)育，為地下熱提供導(dǎo)熱通道。

4.4 溫泉水源分析

熱水溝地下熱水的主要由北西側(cè)高山一帶補(bǔ)給區(qū)入滲，大氣降水、地表水沿圍巖破碎帶、構(gòu)造裂隙及斷層破碎帶下滲進(jìn)行深循環(huán)，地下水在徑流過程中不斷吸收熱量形成地下熱水，熱水在上涌至近地表過程中，與上部冷水產(chǎn)生混合，最終在構(gòu)造交匯及地形切割適當(dāng)位置出露地表，形成溫泉。

4.5 溫泉熱源分析

根據(jù)Smith和Shaw(1975)計(jì)算了侵入深度10 km的各種規(guī)模侵入體的冷凝時(shí)間，指出100 Ma以前的侵入巖體，即使體積為106 km3，其溫度也己恢復(fù)到圍巖的環(huán)境溫度，本泉域附近巖漿巖侵入體，均為燕山期巖體，距今的時(shí)間己在100 Ma以上，對(duì)地下水的升溫起到的作用微弱，不太可能構(gòu)成地?zé)嵯到y(tǒng)的主要熱源。

上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉整體位于區(qū)域雅江旋卷構(gòu)造帶上，該構(gòu)造帶挽近期仍有活動(dòng)，溫泉的分布主要與活動(dòng)性斷裂和次級(jí)斷裂有關(guān)，顯示了斷裂是控?zé)?、?dǎo)熱構(gòu)造，可以認(rèn)為區(qū)內(nèi)溫泉熱源主要來自斷裂溝通的深部熱源，由于斷裂、裂隙的溝通，地下水經(jīng)深循環(huán)加熱形成。該區(qū)域較高的熱流值及巖漿巖體內(nèi)的巖漿余熱和放射性元素蛻變產(chǎn)生的化學(xué)能也為熱水增溫提供了熱源。

圖6 上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉成因模式圖

圖4 溫泉熱礦水的Schoeller圖

圖5 研究區(qū)地下熱水Na－K－Mg三角圖

根據(jù)Na－K－Mg三角圖熱水落在未平衡區(qū)，陽離子地球化學(xué)溫標(biāo)估算熱儲(chǔ)溫度時(shí)可能有一定偏差，故本次采用SiO2溫標(biāo)進(jìn)行計(jì)算:

通過計(jì)算得出上團(tuán)鄉(xiāng)熱水塘溫泉熱儲(chǔ)溫度為134.0℃。

循環(huán)深度推算:

推算得出熱水地下循環(huán)深度約為3920m，表明其經(jīng)歷較深循環(huán)途徑。

5 溫泉水質(zhì)評(píng)價(jià)

以《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘察規(guī)范(GB11615－2010)》附表中的關(guān)于“理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”為依據(jù)，對(duì)上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉水質(zhì)及成分特征進(jìn)行評(píng)價(jià)，見表5。

表5 上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉檢測(cè)值 單位:mg/L

上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉水的總硫化氫、氟、偏硅酸均達(dá)到了“理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”中命名礦水濃度界線以上;另外偏硼酸含量亦達(dá)到了“理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”中礦水濃度。礦化度達(dá)到有醫(yī)療價(jià)值濃度。以其特有的水質(zhì)成分、物理化學(xué)特征，構(gòu)成含一定礦物鹽和多種微量元素及成分的高溫弱滲的理療礦泉水，對(duì)樣品水質(zhì)按庫爾洛夫表達(dá)式綜合評(píng)價(jià)如下:

上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉綜合評(píng)價(jià)后正式定名為:含硫化氫、氟、偏硅酸高溫理療熱礦水。

6 結(jié)論

(1)上團(tuán)鄉(xiāng)熱水溝溫泉地下水類型為 HCO3－Na型，礦化度為270.4 mg/L，通過對(duì)比甘孜－理塘斷裂帶上溫泉水化學(xué)特征，顯示其良好的循環(huán)和徑流條件，且受上部冷水混入影響。

(2)地下熱水主要接受北西側(cè)高山一帶大氣降水補(bǔ)給，在圍巖破碎帶、構(gòu)造裂隙帶下滲進(jìn)行深循環(huán)，經(jīng)深部加熱增溫后，沿?cái)嗔褞嫌?，形成溫泉?/p>

(3)泉水總硫化氫、氟、偏硅酸、偏硼酸等多項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家礦水標(biāo)準(zhǔn)，有很好的醫(yī)療保健功能，且具有較高的開發(fā)價(jià)值。

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[3]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GBT/T11615－2010地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011:1－45

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