張彧齊,周 訓(xùn),2,劉海生,譚夢(mèng)如,海 闊,余鳴瀟,霍冬雪

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)水資源與環(huán)境學(xué)院,北京 100083；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地下水循環(huán)與環(huán)境演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083)

地下熱水(溫泉)作為一種清潔的自然資源,可以用來(lái)采暖、洗浴療養(yǎng)、休閑娛樂(lè)等,在倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代,其開(kāi)發(fā)和利用越來(lái)越多受到關(guān)注。鹽泉過(guò)去被用來(lái)熬制食鹽,現(xiàn)在多被用來(lái)作為尋找鉀鹽的水化學(xué)標(biāo)志。

云南省地?zé)岙惓１姸?可開(kāi)發(fā)利用的地?zé)豳Y源非常豐富。位于云南西部的蘭坪—思茅盆地也出露較多的溫泉和鹽泉或咸泉,存在以下一些特殊現(xiàn)象引起國(guó)內(nèi)學(xué)者的興趣。該盆地屬于中新生代沉積盆地,地層較新,侏羅系、白堊系和古近系紅層分布廣泛,其富水性相對(duì)較差,但盆地內(nèi)溫泉和鹽泉或咸泉數(shù)量眾多,北部蘭坪盆地有記載的溫泉100多個(gè),鹽泉幾十個(gè),南部思茅盆地溫泉數(shù)十個(gè),鹽泉或咸泉有358個(gè),大多數(shù)已干涸消失,現(xiàn)在還有100多個(gè)[1]。盆地內(nèi)泉水的類(lèi)型多樣,溫泉、咸泉、咸溫泉、鹽泉等都有出露,而且不同泉水水溫和溶解性總固體(TDS)變化很大。盆地內(nèi)紅層巖性以泥巖、砂巖為主,碳酸鹽巖較少,不易沉積鈣華,但盆地內(nèi)出露于紅層的部分溫泉卻有大量鈣華沉積。蘭坪—思茅盆地在中侏羅—古近系氣候炎熱干旱,紅色地層中伴隨有鹽類(lèi)沉積,鹽類(lèi)物質(zhì)以氯化鈉和石膏為主,甚至有鉀石鹽沉積,該地區(qū)鹽泉和咸泉能否具有找鉀指示意義也成為研究的熱點(diǎn)。

本文通過(guò)總結(jié)前人研究成果,結(jié)合野外實(shí)際調(diào)查資料,對(duì)滇西蘭坪—思茅盆地紅層地下水類(lèi)型、溫泉的成因機(jī)制、鈣華沉積的控制因素以及鹽泉和咸泉的找鉀指示意義等問(wèn)題進(jìn)行討論,可為開(kāi)展紅層地區(qū)地下水的研究提供參考。

1 紅層地質(zhì)特征和地下水富集條件

紅層是大陸環(huán)境形成的紅色沉積層[2],以砂巖和泥巖為主。雖然全球范圍內(nèi)古生界泥盆系和二疊系陸相紅色沉積巖也有分布,但以中生界紅層分布最為廣泛[3]。我國(guó)紅層出露面積約有46×104km2[4],在西南地區(qū)分布較為普遍,以侏羅系和白堊系的地層為主,也有少量古近系的地層[3]。國(guó)際期刊報(bào)道的對(duì)紅層的研究相對(duì)集中于紅層成因、沉積環(huán)境、古氣候、古生物、地層學(xué)和地磁學(xué)等方面[5～7]。國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究則主要集中于紅層的分布、形成環(huán)境、巖性特征和地下水富集規(guī)律、找水以及開(kāi)發(fā)利用等方面。

1.1 紅層巖組巖性特征和主要構(gòu)造

云南紅層是云南省內(nèi)分布的侏羅、白堊及部分古近系地層,巖性一般以砂巖、泥巖以及粉砂巖為主,顏色主要為紫紅、灰紫、棕紅、褐黃等偏紅色調(diào)[8],集中分布在滇中和滇西地區(qū),其紅層巖組面積約占云南紅層總巖組面積的68%(圖1)。

滇西紅層主要集中分布于蘭坪—思茅盆地,盆地內(nèi)大部分區(qū)域?yàn)橹行律缂t層所覆蓋,古生界地層主要分布于盆地的中央隆起區(qū)以及盆地的邊緣。盆地紅層分布區(qū)主要由侏羅系、白堊系和古近系地層構(gòu)成,其中侏羅系—白堊系為海陸交互相沉積,古近系以陸相沉積為主,其間夾過(guò)渡相沉積[8]。區(qū)內(nèi)巖性主要為泥巖、砂巖,其次為粉砂巖、礫巖。高芳芳等通過(guò)對(duì)云南紅層巖組特征的研究發(fā)現(xiàn)其巖性具有三分性[9]：侏羅系自下而上劃分為下侏羅統(tǒng)漾江組/張科寨組、中侏羅統(tǒng)花開(kāi)佐組/和平鄉(xiāng)組、上侏羅統(tǒng)壩注路組,下部漾江組(J1y)/張科寨組(J1z)以紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾細(xì)粒含長(zhǎng)石石英砂巖為主,局部夾泥灰?guī)r,中部花開(kāi)佐組(J2hk)/和平鄉(xiāng)組(J2hp)以暗灰色、黃綠色泥巖,粉砂質(zhì)泥巖和淺灰色、紫紅色砂巖互層,石膏主要分布于該組頂部,上部壩注路組(J3b)由紫紅色鈣質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾少量灰紫色細(xì)砂巖組成；白堊系自下而上劃分為下白堊統(tǒng)景星組、曼崗組和扒沙河組,下部景星組(K1j)以淺色碎屑為主夾雜色泥質(zhì)巖,中部曼崗組(K2m) 以紫紅、灰紫、紫褐色砂巖為主,上部扒沙河組(K3p)以淺灰棕色塊狀細(xì)粒含長(zhǎng)石石英砂巖為主。上白堊統(tǒng)不發(fā)育。古近系出露古新統(tǒng)云龍組(E1y)/勐野井組(E1m),由一套含鹽紅色碎屑巖組成,含鹽礦物主要為鈉鉀鹽巖、硬石膏、次生石膏等[10～12](表1)。

表1 蘭坪—思茅盆地中新生代紅層簡(jiǎn)表(據(jù)文[12],有改動(dòng))Table 1 Brief description of the red layers of Mesozoic age in the Lanping—Simao Basin (modified after [12])

蘭坪—思茅盆地在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上為唐古拉— 昌都—蘭坪—思茅褶皺系。盆地分別以瀾滄江深大斷裂和哀牢山深大斷裂為東、西界線。瀾滄江大斷裂位于思茅盆地西側(cè),大體沿瀾滄江伸展,自南向北呈北北西—北西向展布,向北延入西藏并繼續(xù)向北西延展,為昌都盆地的西界；向南進(jìn)入老撾,直至泰國(guó)中部的湄公河流域,綿延數(shù)千公里,規(guī)模巨大。哀牢山深大斷裂位于思茅盆地東側(cè),呈北西向展布,北端與紅河深斷裂相交,南部進(jìn)入越南境內(nèi),長(zhǎng)度在400 km以上。盆地內(nèi)部自西向東還發(fā)育有舊州斷裂、喬后斷裂、民樂(lè)—勐養(yǎng)大斷裂、營(yíng)盤(pán)山斷裂、阿墨江斷裂、安定斷裂等一系列北西—南東向和近南北向的斷裂或大斷裂[8,10](圖2)。這些斷裂延伸穩(wěn)定,切割較深,具有繼承性的發(fā)展史,控制著盆地的沉積及構(gòu)造演化。從圖2可以看出,盆地內(nèi)泉水多沿?cái)嗔殉雎?北部蘭坪盆地部分泉水樣較為集中,沿次級(jí)斷裂呈現(xiàn)串狀分布的特點(diǎn)。斷裂對(duì)溫泉的控制作用表現(xiàn)為深大斷裂和大斷裂溝通深部熱儲(chǔ),促使熱量向上傳導(dǎo)；次級(jí)斷裂成為導(dǎo)水通道,有利于地下熱水的運(yùn)移；主干斷裂發(fā)育的小斷裂和裂隙有利于泉水的出露。斷裂對(duì)鹽泉或咸泉的控制作用主要表現(xiàn)在含鹽系分布方面,含鹽系受控于盆地內(nèi)深斷裂,呈北北西向展布,鹽體在平面上作狹長(zhǎng)的、不連續(xù)的串珠狀分布,濃度較高的鹽泉一般都出露在鹽類(lèi)礦床附近。

圖2 蘭坪—思茅盆地主要斷裂和巖漿帶、變質(zhì)帶及主要泉水分布(據(jù)文[13]；有改動(dòng))Fig.2 The main faults, magmatic rock zones, metamorphic rock zones and springs in the Lanping-Simao Basin (modified after [13])

1.2 滇西紅層地下水富集條件

盆地內(nèi)紅層區(qū)多以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主,巖層富水性極不均勻,總體上相對(duì)貧乏。但在普遍貧水的紅層區(qū),仍存在相當(dāng)數(shù)量的相對(duì)富水地段,盆地內(nèi)大部分泉水都集中出露于這些地區(qū)。

根據(jù)含水層空隙發(fā)育特點(diǎn)可將地下水劃分為風(fēng)化裂隙水、層間裂隙水和溶孔水3種類(lèi)型。紅層泥巖表層(0～30 m)風(fēng)化裂隙較發(fā)育,地表匯水條件比較好的地段有利于儲(chǔ)存風(fēng)化裂隙水。泥巖深部裂隙呈閉合狀,不利于儲(chǔ)存裂隙水。盆地內(nèi)風(fēng)化裂隙水分布零星,受季節(jié)性影響較大,只在局部風(fēng)化帶較為發(fā)育且地形和水文地質(zhì)條件有利的部位,才能形成富水塊段。層間裂隙水是賦存于層狀巖石裂隙中的地下水,盆地內(nèi)紅層以泥巖和砂巖為主。砂巖層力學(xué)強(qiáng)度高,易產(chǎn)生張開(kāi)度較大的裂隙,充填物一般較少,具有良好的透水性,成為地下水存儲(chǔ)和運(yùn)移的良好通道。泥巖層力學(xué)強(qiáng)度低,產(chǎn)生較多窄短、密集的閉合裂隙,局部產(chǎn)生的張性裂隙通常被泥質(zhì)破碎物充填,透水性比較差,成為相對(duì)意義上的隔水層[3]。盆地內(nèi)紅層區(qū)單層型砂巖地層分布較少,含、隔水層頻繁相間構(gòu)成的夾層型含水結(jié)構(gòu)較為常見(jiàn)。盆地內(nèi)侏羅系中統(tǒng)和下統(tǒng)、白堊系上統(tǒng)和古近系古新統(tǒng)為主要含鹽地層,普遍含有巖鹽、石膏、芒硝等,這些可溶鹽會(huì)在一些層段富集形成含鹽層。經(jīng)過(guò)地下水溶濾,含鹽地層可產(chǎn)生連通性較好的孔隙,有利于儲(chǔ)存溶孔水。一般情況下,含鹽地層厚度越大,含鹽量越高,構(gòu)造越破碎,溶蝕裂隙越發(fā)育,地下水循環(huán)演化越快,其富水性越好[2]。

蘭坪—思茅盆地紅層處于構(gòu)造應(yīng)力集中區(qū),NW—SW向的斷裂和褶皺排列緊密。透水巖層和不透水巖層發(fā)生相對(duì)位移,形成斷塊儲(chǔ)水構(gòu)造,成為地下水的儲(chǔ)存空間；斷層破碎帶連同斷層影響帶構(gòu)成含水帶,也可以儲(chǔ)存和匯集地下水[14]。褶皺控水作用表現(xiàn)在軸部富水和翼部匯水兩方面,尤其當(dāng)一定的巖性地層(如頁(yè)巖)相對(duì)隔水,地下水順傾向匯集于向斜軸部,有利于地下水的局部富集[15]。蘭坪—思茅盆地地勢(shì)北高南低,地貌和水系受到斷裂和褶皺的控制,形成山岳河流縱橫交錯(cuò)、溝谷相間分布的高山峽谷區(qū)。北部的蘭坪地區(qū)地勢(shì)收斂、狹窄,高黎貢山、云嶺山脈與瀾滄江、金沙江河谷相間排列,形成高山峽谷地帶,地表水和地下水由兩側(cè)的山脊向溝谷匯集。地下水主要分布在溝谷中,接受溝谷兩側(cè)及中、上游地段的補(bǔ)給,主要匯集于中、下游地段,在含水層被切割暴露部位或溝谷邊緣地帶以泉的形式排泄。南部思茅地區(qū)山勢(shì)漸緩、河谷發(fā)育,以中低山山原為主,出現(xiàn)寬谷和盆地。地下水主要從盆地周邊低山丘陵區(qū)接受補(bǔ)給,向盆地中心地帶運(yùn)移、富集和排泄[3]。

地層巖性是地下水富集的前提,地質(zhì)構(gòu)造是地下水富集的主控因素,地形地貌是地下水運(yùn)移的必備條件[3]。蘭坪—思茅盆地內(nèi)構(gòu)造、地層巖性組合以及巖石中孔隙和裂隙發(fā)育程度不同,加之復(fù)雜的地形地貌條件,導(dǎo)致紅層區(qū)地下水富集程度差異顯著?？傮w來(lái)說(shuō),蘭坪—思茅盆地內(nèi)地形低處具備良好的匯水條件,風(fēng)化裂隙水分布局限,以?shī)A層型層間裂隙水和溶孔水為主,在巖層傾向順坡、傾角適中的地段易富集層間裂隙水,含鹽地層中空隙較為發(fā)育,易富集溶孔水。在盆地內(nèi)富水地段出露有眾多類(lèi)型多樣的泉水(表2),溫泉沿大理—景谷—思茅等斷裂構(gòu)造發(fā)育地帶出露較多,其他地區(qū)零星分布；咸泉、鹽泉等集中出露于蘭坪、云龍、江城、勐臘等含鹽帶內(nèi)。

表2 蘭坪—思茅盆地主要泉水概況Table 2 Main springs in the Lanping-Simao Basin

2 溫泉和鹽(咸)泉的形成

2.1 水動(dòng)力因素

根據(jù)出露條件可以將泉分為接觸泉、侵蝕泉、溢流泉、涌流泉和斷層泉等；也可組合成泉,如侵蝕斷層泉、侵蝕溢流泉、接觸溢流泉等[14]。滇西地區(qū)出露有斷層泉和涌流泉,但仍有部分泉水不能以此分類(lèi)。周訓(xùn)等通過(guò)對(duì)重慶巫溪縣寧廠鹽泉的研究,根據(jù)泉口和地下水循環(huán)最深處的位置關(guān)系,將泉?jiǎng)澐譃闇\循環(huán)泉和深循環(huán)泉。淺循環(huán)泉是大氣降水入滲到一定深度后在地形較低的地方出露成泉,泉口低于地下水循環(huán)的最深處,地下水徑流途徑不長(zhǎng),循環(huán)深度較淺。泉口高于地下水循環(huán)的最深處,這種泉稱為深循環(huán)泉[14,16]。蘭坪—思茅盆地內(nèi)鹽泉和咸泉多為淺循環(huán)泉,溫泉均為深循環(huán)泉。

圖3 泉成因示意剖面圖：(a)深循環(huán)泉(據(jù)文[17],有改動(dòng))；(b)淺循環(huán)泉(據(jù)文[18],有改動(dòng))Fig.3 Schematic diagrams showing spring formation: (a) the spring of deep groundwater circulation (modified after [21]), (b) the spring of shallow groundwater circulation (modified after [20])

泉水的溫度與地下水循環(huán)深度密切相關(guān)。蘭坪—思茅盆地屬于藏南—滇西地?zé)釒?區(qū)內(nèi)泉的溫度差異很大,例如景谷縣芒卡溫泉溫度57.8 ℃,而寧洱縣西側(cè)的西嶺溫泉只有32.5 ℃。盆地內(nèi)地下熱水的熱量主要是由于深循環(huán)過(guò)程中地?zé)嵩鰷孬@得的,深循環(huán)型熱水主要賦存于斷裂破碎帶熱儲(chǔ)構(gòu)造中,水溫較高,多以溫泉出露地表,泉流量不大。位于云龍縣寶豐鄉(xiāng)大栗樹(shù)村的石房溫泉,出露于沘江東岸半山坡上,高出沘江水位約80 m(圖3a),水溫56.1 ℃,流量較小,約0.08 L/s[17],為典型的深循環(huán)泉,附近分布有小型古鈣華臺(tái)地。盆地內(nèi)出露于碳酸鹽巖的溫泉溫度低但流量較大,例如北部蘭坪盆地的羊吃蜜溫泉,水溫35.6 ℃,流量約250 L/s；南部思茅盆地的南泥溫泉,水溫39.3 ℃,流量約30 L/s。淺循環(huán)泉出露于基巖裂隙帶,水溫低,通常是常溫泉,補(bǔ)給區(qū)面積有限,其流量一般比深循環(huán)泉小。位于云龍縣白石鎮(zhèn)順蕩村的順蕩井鹽泉,出露于沘江東岸的紅層中,泉眼位置高出沘江水位約12 m,與沘江水平距離約60 m (圖3b),水溫16.3 ℃,TDS為137 g/L,流量不大[18],為天然淺循環(huán)泉。

2.2 水化學(xué)因素

張玉淑等通過(guò)總結(jié)前人研究成果將含鹽地層中的鹵水分為兩種類(lèi)型[19]：一種由沉積鹵水形成,其能指示盆地內(nèi)海水蒸發(fā)以及鹽類(lèi)沉積的發(fā)展階段,并可初步確定含鹽地層內(nèi)是否含鉀鹽沉積,如四川盆地中三疊統(tǒng)成都鹽盆富鉀鹵水即為深層地下鹵水[20]；另一種是由溶解含鹽地層所形成的水,其可說(shuō)明固相沉積物中鹽的組分特征,如塔里木盆地西部大量石鹽內(nèi)的鹽泉鹵水即溶濾成因鹵水[21]。前者一般稱為蒸發(fā)巖鹵水,后者稱為溶鹽鹵水[22]。

蘭坪—思茅盆地位于新特提斯域東段的羌北—滇西鹽類(lèi)成礦帶東南部[11],具備很好的成鹽條件。該區(qū)野外地質(zhì)調(diào)查采集的鹽泉或咸泉水均為巖鹽溶濾水。在地下水循環(huán)過(guò)程中,低TDS的大氣降水入滲后流經(jīng)含鹽地層,溶濾其中的可溶鹽類(lèi),含鹽地層中可溶鹽含量不同,造成地下水中各離子含量的差異,出露地表成為T(mén)DS不同的咸泉、鹽泉。位于蘭坪縣的拉井鹽泉,其成因模式為溶濾型鹵水。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)泉眼附近有鹽結(jié)晶,泉眼下方有一陡壁,泉流飛濺起的水珠落地沉積球狀石鹽顆粒,表明其TDS很高,實(shí)測(cè)達(dá)325 g/L[23]。

蘭坪—思茅盆地中三疊世以來(lái)經(jīng)歷幾次海侵,持續(xù)干旱的古氣候有利于盆地凹陷處成鹽作用的發(fā)生,因此在盆地內(nèi)凹陷具有發(fā)育較為完備的含鹽建造。根據(jù)成鹽地質(zhì)特征、鹽類(lèi)礦床含鹽含鉀特征、鹽泉分布、水化學(xué)異常、物探重力異常等資料將蘭坪—思茅盆地從北至南劃分為5個(gè)含鹽帶：蘭坪—云龍含鹽帶、景谷含鹽帶、江城含鹽帶、整董含鹽帶以及勐臘含鹽帶。蘭坪—云龍含鹽帶位于北部蘭坪盆地的北西側(cè),主要含鹽地層為古近系古新統(tǒng)云龍組,少見(jiàn)三疊系下統(tǒng)歪古村組,含鹽系為一套紅色含膏鹽泥礫巖。思茅盆地景谷、江城、整董和勐臘4個(gè)含鹽帶由北向南含鹽性逐漸變優(yōu)[8]。南部勐臘、勐捧地區(qū)含鹽系發(fā)育最好,鹽霜、鹽泉等較為發(fā)育,泉水TDS較高,例如勐臘市磨整鹽井鹽泉TDS高達(dá)334.68 g/L。景谷凹陷的文托—茂密一帶、大渡崗北部的酒房地區(qū)、江城凹陷等地,含鹽系比較發(fā)育,有少量石膏及鹽霜、鹽泉及咸溫泉分布[10],例如景谷縣芒卡咸溫泉水溫57.8 ℃,TDS為10.82 g/L。

3 控制鈣華形成的水化學(xué)因素

鈣華是在泉水、河流、湖水附近形成的碳酸鈣沉積物[24]。由溫泉沉積的鈣華是水熱活動(dòng)區(qū)內(nèi)一種常見(jiàn)、分布廣泛、形態(tài)各異、規(guī)模壯觀的水熱顯示。Pentecost等根據(jù)源水中CO2來(lái)源的不同,將鈣華分為大氣成因鈣華和熱成因鈣華,認(rèn)為鈣華受物理、化學(xué)和生物作用的影響,并且與氣候的變化有密切關(guān)系[25]。Ford等通過(guò)總結(jié)世界各地的鈣華沉積,基于鈣華構(gòu)造、巖石、地球化學(xué)及同位素等的特征,將鈣華分為常溫型沉積鈣華(Tufa)和熱水型沉積鈣華(Travertine)[26]。

蘭坪—思茅盆地地處滇藏地?zé)釒?出露有眾多中低溫溫泉,有些溫泉伴有形態(tài)多樣的鈣華沉積。溫泉出露地表后,熱水順坡向下流動(dòng)多形成向下生長(zhǎng)的鈣華形態(tài),可形成鈣華臺(tái)地、鈣華斜坡、鈣華階地(梯田)、鈣華瀑布等。若溫泉出露于相對(duì)平緩的地面則可能形成向上生長(zhǎng)的鈣華形態(tài),如鈣華丘、鈣華錐、鈣華柱、鈣華石林、鈣華脊、鈣華墻等[22]。云龍地區(qū)煉場(chǎng)坪溫泉發(fā)育有規(guī)模較大的四級(jí)鈣華階地,大部分房屋位于最高一級(jí)鈣華階地的呈扇形緩坡?tīng)钼}華體上,二級(jí)鈣華臺(tái)地呈長(zhǎng)垣狀,三級(jí)鈣華臺(tái)地呈長(zhǎng)帶狀,部分直接延伸至谷底,四級(jí)鈣華臺(tái)地和三級(jí)鈣華臺(tái)地之間有一條高3～3.5 m的鈣華脊(鈣華墻)。大朗溫泉鈣華臺(tái)地頂部發(fā)育有老的鈣華丘,高度4～5 m,保留較為完整,現(xiàn)已停止生長(zhǎng)[27]。石房溫泉下方為一處古鈣華瀑布,已遭受到不同程度的風(fēng)化[21]。景谷縣芒卡咸溫泉附近發(fā)育有一片鈣華臺(tái)地,高約5～6 m,臺(tái)地頂部面積約25 m2。勐臘縣南泥溫泉的“母泉”泉眼附近有沉積少量鈣華,內(nèi)部有鈣華豆。

4 找鉀研究

世界鉀鹽資源豐富,但資源和產(chǎn)量只集中在少數(shù)國(guó)家, 例如加拿大、俄羅斯、德國(guó)、以色列等,它們占世界90%以上鉀鹽產(chǎn)量。許多專家學(xué)者對(duì)鉀鹽的分布和成礦規(guī)律進(jìn)行了研究,例如,Rahimpour-Bonab等對(duì)伊朗西北部的贊詹省的兩個(gè)鹽礦進(jìn)行了研究,揭示了其鉀鹽蒸發(fā)巖的物質(zhì)來(lái)源、沉積環(huán)境和成巖作用,認(rèn)為該地區(qū)為海洋來(lái)源的次生鉀鹽,SO4·Cl—Na·K·Mg型鹵水可能受到陸源水的微弱影響[31]。

我國(guó)探明的鉀鹽儲(chǔ)量和基礎(chǔ)儲(chǔ)量都比較少,因此我國(guó)古今鹽盆地找鉀研究得到了極大的重視。鉀鹽礦床埋藏在地下一般不易被發(fā)現(xiàn),但由于鉀鹽礦物易溶于水,作為地下水天然露頭的鹽泉便成了鉀鹽礦床的地表顯示,鹽泉或咸泉中某些離子組分之間的比例系數(shù)可以用來(lái)判別鹽泉水的成因,并進(jìn)一步顯示研究區(qū)的找鉀遠(yuǎn)景等。

前已提及,含鹽盆地的地下水主要分為沉積(鹵)水和溶濾(鹵)水。γNa/γCl系數(shù)、Br×103/Cl系數(shù)和I×103/Cl系數(shù)通常被用來(lái)判別地下水的成因類(lèi)型。海洋水中γNa/γCl系數(shù)和Br×103/Cl系數(shù)具有最大的穩(wěn)定性。γNa/γCl系數(shù)反映出鹵水中石鹽的富集水平,標(biāo)準(zhǔn)海水γNa/γCl值為0.85,一般認(rèn)為沉積(鹵)水的γNa/γCl值應(yīng)該小于0.85,而溶濾(鹵)水的γNa/γCl值一般較高,接近1或大于1。Br×103/Cl系數(shù)和I×103/Cl系數(shù)是海水的特征系數(shù),一般認(rèn)為沉積(鹵)水的Br×103/Cl值應(yīng)大于3.4,I×103/Cl值大于0.01,而溶濾(鹵)水的Br×103/Cl值為0.83～0.08或更小,I×103/Cl值小于0.01[20,22,32]。

蘭坪—思茅盆地是我國(guó)重要的含鹽盆地,盆地南部勐臘含鹽系發(fā)育最好,鹽泉、咸泉等較為發(fā)育,盆地內(nèi)找鉀成為研究的熱點(diǎn)。確定地下水成因后,可進(jìn)一步利用鹽泉水找鉀標(biāo)志來(lái)進(jìn)行研究區(qū)找鉀遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)[32]。K×103/ΣM、K×103/Cl和Br×103/Cl系數(shù)可以用來(lái)指示鉀石鹽的地下溶濾和作為尋找鉀石鹽的標(biāo)志。例如,在思茅盆地勐野井鉀石鹽礦區(qū)出露的鹽泉,當(dāng)K×103/ΣM、K×103/Cl和Br×103/Cl系數(shù)分別為>5～10、>10～20和>0.3～0.5時(shí),表明地下有鉀石鹽異常；當(dāng)他們的數(shù)值分別為>10、>20和>0.5時(shí),表明地下有顯著的鉀石鹽異常,存在鉀石鹽礦的可能性很大[33]。伯英等利用上述找鉀系數(shù)提出了蘭坪—思茅盆地部分新的含鉀異常點(diǎn),即在磨鋪、石膏井、徐孔井、黎明、暖里和寶藏鄉(xiāng)等地[34]。楊苗林利用K×103/ΣM和K×103/Cl系數(shù)研究討論了云龍地區(qū)4個(gè)鹽泉的成因以及該區(qū)域的找鉀前景,認(rèn)為該地鹽泉均為巖鹽溶濾水,云龍縣石城溫泉和諾鄧井鹽泉的K×103/ΣM系數(shù)在5～10之間,推測(cè)這兩處泉水所在地區(qū)可能具有找鉀前景[17]。思茅盆地內(nèi)景谷—寧洱一帶、寶藏鄉(xiāng)—二官寨一帶以及勐臘南奔老寨、磨整鹽井和鹽井村周邊具有一定的找鉀遠(yuǎn)景[19,34]。

5 結(jié)論與建議

云南西部蘭坪—思茅盆地位于藏南—滇西地?zé)釒Ш颓急薄嵛鼷}類(lèi)成礦帶東南部,屬于中新生代沉積盆地,侏羅系、白堊系和古近系紅層分布廣泛,盆地內(nèi)發(fā)育有一系列深大斷裂和大斷裂,控制著盆地的沉積及構(gòu)造演化,泉水多沿?cái)嗔殉雎?。地下水的分布受到巖性、構(gòu)造和地貌的控制,盆地內(nèi)地形低處具備良好的匯水條件,風(fēng)化裂隙水分布局限,以?shī)A層型層間裂隙水和溶孔水為主。盆地內(nèi)溫泉、咸溫泉和鹽泉或咸泉數(shù)量眾多、類(lèi)型多樣。溫泉均為深循環(huán)泉,泉流量不大,通過(guò)地?zé)嵩鰷孬@得較高溫度；鹽泉和咸泉多為淺循環(huán)泉,與深循環(huán)泉相比,流量小、水溫低,通常是常溫泉。

盆地內(nèi)鹽泉或咸泉均為巖鹽溶濾水。北部蘭坪盆地發(fā)育有蘭坪—云龍含鹽帶,南部思茅盆地由北向南劃分為景谷、江城、整董和勐臘4個(gè)含鹽帶,其含鹽性逐漸變優(yōu)。在地下水循環(huán)過(guò)程中,低TDS的大氣降水入滲后流經(jīng)含鹽地層而溶濾鹽分,鹽分含量的不同造成地下水中各離子含量的差異,出露地表成為T(mén)DS不同的咸泉、鹽泉。鹽泉或咸泉的γNa/γCl、Br×103/Cl和I×103/Cl系數(shù)可以用來(lái)判別沉積(鹵)水和溶濾(鹵)水。K×103/ΣM、K×103/Cl和Br×103/Cl系數(shù)有助于判別地下水是否有鉀石鹽異常的存在。

今后開(kāi)展蘭坪—思茅盆地溫泉、咸溫泉和鹽泉或咸泉的研究,應(yīng)關(guān)注以下幾個(gè)方面：①滇西地質(zhì)條件復(fù)雜,紅層分布廣泛,區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育。受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的影響,各溫泉成因不盡相同,本文將其分為淺循環(huán)泉和深循環(huán)泉兩種成因類(lèi)型?？梢酝ㄟ^(guò)比較小范圍內(nèi)溫泉出露特征以及水化學(xué)成分等方面的差異,對(duì)溫泉形成機(jī)理進(jìn)行深入的研究。②加強(qiáng)對(duì)鹽泉鹵水形成的研究,利用同位素方法研究鹵水來(lái)源,運(yùn)用水文地球化學(xué)軟件定量模擬鹽分的溶濾作用。③加強(qiáng)地下熱水資源特征的研究,總結(jié)紅層地區(qū)溫泉的形成和地下水循環(huán)特點(diǎn),有助于指導(dǎo)這類(lèi)地區(qū)地下熱水資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)和利用。④重視我國(guó)巖相古地理以及成鹽盆地的地質(zhì)構(gòu)造演化的分析,進(jìn)一步探究鉀鹽礦床的成因機(jī)制,劃分可能成鉀的次級(jí)盆地,結(jié)合地球物理探測(cè)、地球化學(xué)和水化學(xué)等分析方法進(jìn)行重點(diǎn)勘探和研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鉀鹽地質(zhì)科研隊(duì)水化學(xué)組. 云南思茅盆地鉀鹽水文地球化學(xué)特征及找鉀預(yù)測(cè) [C]//云南省地質(zhì)局鉀鹽地質(zhì)科學(xué)研究隊(duì).云南思茅地區(qū)鉀鹽地質(zhì)研究論文集,1980: 355-392. [The Hydrochemical Group of Potash Geological Research Team. Hydrogeochemical characteristics of potash and potash perspective in Simao Basin, Yunnan [C]//Potash Geological Scientific Research Team of Yunnan Geological Bureau. A Potash Geological Research Symposium in Simao, Yunnan, 1980: 355-392. (in Chinese)]

[2] 朱春林, 邢志會(huì), 饒春富, 等. 滇中紅層含鹽層水文地質(zhì)特征 [J]. 云南地理環(huán)境研究, 2009, 21(6): 1-7. [ZHU C L, XING Z H, RAO C F,etal. The hydro-geological trait of salt beds in red beds of central Yunnan [J]. Yunnan Geographic Environment Research, 2009, 21(6): 1-7. (in Chinese)]

[3] 朱春林. 滇中紅層地下水富集規(guī)律及開(kāi)發(fā)利用研究 [D]. 北京: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京), 2010. [ZHU C L. Research on enrichment regularity and development of groundwater in the red beds of central Yunnan [D]. Beijing: China University of Geosciences (Beijing), 2010. (in Chinese)]

[4] 徐瑞春, 周建軍. 紅層與大壩 [M]. 武漢: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社, 2010. [XU R C, ZHOU J J. Red bed and dam [M]. Wuhan: China University of Geosciences Press, 2010. (in Chinese)]

[5] Hofmann A, Tourani A, Gaupp R. Cyclicity of Triassic to Lower Jurassic continental red beds of the Argana Valley, Morocco: implications for palaeoclimate and basin evolution [J]. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology, 2000, 161(1/2): 229-266.

[6] Calder J H, Rygel M C, Ryan R J,etal. Stratigraphy and sedimentology of early Pennsylvanian red beds at Lower Cove, Nova Scotia, Canada: the little river formation with redefinition of the joggins formation [J]. Atlantic Geology, 2005, 41(2/3): 143-167.

[7] Ding J, Zhang S, Chen W,etal. Paleomagnetism of the oligocene Kangtuo formation red beds (central tibet): inclination shallowing and tectonic implications [J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2015, 104(1): 55-68.

[8] 楊尖絮. 滇西蘭坪-思茅盆地成鉀地質(zhì)條件及成礦模式分析 [D]. 南京: 南京大學(xué), 2013. [YANG J X. The geological setting of potash-forming and depositional model of Lanping-Simao Basin, western Yunnan Province [D]. Nanjing：Nanjing University, 2013. (in Chinese)]

[9] 高芳芳, 鄧睿. 云南紅層巖組特征分析 [J]. 山西建筑, 2012, 38(9): 96-97. [GAO F F, DENG R. On feature analysis of red beds petrofabric in Yunnan [J]. Shanxi Architecture, 2012, 38(9): 96-97. (in Chinese)]

[10] 焦建. 思茅盆地侏羅紀(jì)區(qū)域成鹽找鉀研究 [D]. 北京: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京), 2013. [JIAO J. Study on the regional salt-and potash-forming in Jurassic strata, Simao basin [D]. Beijing: China University of Mining & Technology (Beijing), 2013. (in Chinese)]

[11] 云南省地方志編纂委員會(huì)總纂.地質(zhì)礦產(chǎn)志 [C]//云南省志.昆明:云南人民出版社, 1997: 99-101. [Local Chronicles Codification Committee of Yunnan Province. The local chronicles of Yunnan province [C]// Regional geology and mineral resources. Kunming: Yunnan People’s Publishing House, 1997: 99-101. (in Chinese)]

[12] 郭福祥. 云南中生代紅層之沉積特點(diǎn) [J]. 云南地質(zhì), 1988(4): 11-16. [GUO F X. On the features of Yunnan mesozoic red beds [J]. Yunnan Geology, 1988(4): 11-16. (in Chinese)]

[13] 韓冬. 蘭坪-思茅盆地鉀鹽礦床的成鉀特征研究 [D]. 北京: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京), 2013.[HAN D. The research of Potash-forming features in Lanping-Simao Basin [D]. Beijing: China University of Geosciences (Beijing), 2013. (in Chinese)]

[14] 周訓(xùn), 胡伏生, 何江濤, 等. 地下水科學(xué)概論[M]. 2版.北京：地質(zhì)出版社, 2014: 36-82. [ZHOU X, HU F S, HE J T,etal. Introduction to groundwater sciences[M]. 2nd ed. Beijing: Geological Publishing House, 2014: 36-82. (in Chinese)]

[15] 毛文清, 溫清茂. 紅層地下水形成環(huán)境分析與水文地質(zhì)分類(lèi) [J]. 成都理工大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版), 1997(增刊1): 144-149. [MAO W Q, WEN Q M. Analysis of formation environment and the hydrogeology classification of groundwater in red beds [J]. Journal of Chengdu University of Technology (Science & Technology Edition), 1997(Sup1): 144-149. (in Chinese)]

[16] 周訓(xùn), 曹琴, 李雙鵬, 等. 重慶巫溪縣寧廠鹽泉的形成 [J]. 第四紀(jì)研究, 2014, 34(5): 1036-1043. [ZHOU X, CAO Q, LI S P,etal. Formation of the Ningchang salt spring in Wuxi country of Chongqing [J]. Quaternary Sciences, 2014, 34(5): 1036-1043. (in Chinese)]

[17] 楊苗林. 云南省云龍地區(qū)溫泉及鹽泉特征 [D]. 北京: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京), 2016. [YANG M L. Characteristics of the hot springs and salt springs in the Yunlong district of Yunnan [D]. Beijing: China University of Geosciences (Beijing), 2016. (in Chinese)]

[18] 周訓(xùn), 李曉露, 王蒙蒙, 等. 淺循環(huán)泉簡(jiǎn)析 [J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì),2017, 44(5): 1-5. [ZHOU X, LI X L, WANG M M,etal. A preliminary analysis of the springs of shallow groundwater circulation [J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2017, 44(5): 1-5 (in Chinese)]

[19] 張玉淑, 高東林, 時(shí)林, 等. 云南思茅盆地勐臘含鹽帶鹽泉水化學(xué)特征與找鉀研究 [J]. 鹽湖研究, 2013(2): 10-17. [ZHANG Y S, GAO D L, SHI L,etal. Hydrochemical characteristics of salt spring and potassium-prospecting research in Mengla salt-belts of Simao Basin, Yunnan [J]. Journal of Salt Lake Research, 2013(2): 10-17. (in Chinese)]

[20] 林耀庭, 何金權(quán), 王田丁, 等. 四川盆地中三疊統(tǒng)成都鹽盆富鉀鹵水地球化學(xué)特征及其勘查開(kāi)發(fā)前景研究 [J]. 化工礦產(chǎn)地質(zhì), 2002, 24(2): 72-84. [LIN Y T, HE J Q, WANG T D,etal. Geochemical characteristics of potassium-rich basin in middle Triassic Chengdu salt basin of Sichuan Basin and its prospects for brine tapping [J]. Geology of Chemical Minerals, 2002, 24(2): 72-84. (in Chinese)]

[21] 馬萬(wàn)棟, 孫國(guó)芳. 塔里木盆地西部鹽礦點(diǎn)鹵水地球化學(xué)特征及成鉀預(yù)測(cè) [J]. 中國(guó)地質(zhì), 2007, 34(4): 636-641. [MA W D, SUN G F. Brine geochemistry and prediction of potash formation at salt occurrences in the western Tarim basin [J]. Geology in China, 2007, 34(4): 636-641. (in Chinese)]

[22] 周訓(xùn), 金曉媚, 梁四海, 等. 地下水科學(xué)專論[M]. 2版.北京：地質(zhì)出版社, 2017: 83-107. [ZHOU X, JIN X M, LIANG S H,etal. Special topics on groundwater sciences [M]. 2nd ed. Beijing: Geological Publishing House, 2017: 83-107. (in Chinese)]

[23] 任振華. 云南省蘭坪地區(qū)部分溫泉和鹽泉的特征及成因 [D]. 北京: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京), 2016. [REN Z H. A study of the characteristics and genesis of the hot springs and salt springs in the Lanping area of Yunnan [D]. Beijing: China University of Geosciences (Beijing), 2016. (in Chinese)]

[24] 胡欣欣, 黃成敏. 鈣華成因及其在古環(huán)境與古氣候重建中的應(yīng)用 [J]. 世界科技研究與發(fā)展, 2008, 30(3): 331-335. [HU X X, HUANG C M. Tufa formation and its application in paleo environment and paleoclimate reconstruction [J]. World Sci Tech R & D, 2008, 30(3): 331-335. (in Chinese)]

[25] Pentecost A, Viles H. A review and reassessment of travertine classification [J]. Geographie Physique et Quaternaire, 1994, 48(3):305-314.

[26] Ford T D, Pedley H M. A review of tufa and travertine deposits of the world [J]. Earth Science Reviews, 1996, 41(3/4):117-175.

[27] 王曉翠. 云南沘江沿岸溫泉水化學(xué)特征和水文地球化學(xué)模擬研究 [D]. 北京: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京), 2016. [WANG X C. Hydrochemical characteristics and hydrogeochemical simulation of Hot Springs along the Bijiang river in Yunnan [D]. Beijing: China University of Geosciences (Beijing), 2016. (in Chinese)]

[28] 李華舉, 廖長(zhǎng)君, 姜殿強(qiáng), 等. 鈣華沉積機(jī)制的研究現(xiàn)狀及展望 [J]. 中國(guó)巖溶, 2006, 25(1): 57-62. [LI H J, LIAO C J, JIANG D Q,etal. The status quo and prospect of research on travertine precipitation mechanism [J]. Carsologica Sinica, 2006, 25(1): 57-62. (in Chinese)]

[29] LIU, Y, ZHOU, X, FANG, B,etal. A preliminary analysis of the formation of travertine and travertine cones in the Jifei hot spring, Yunnan, China [J]. Environmental Earth Sciences, 2012, 66(7): 1887-1896.

[30] WANG X, ZHOU X, ZHAO J,etal. Hydrochemical evolution and reaction simulation of travertine deposition of the Lianchangping hot springs in Yunnan, China [J]. Quaternary International, 2015, 374: 62-75.

[31] Rahimpour-Bonab H, Kalantarzadeh Z. Origin of secondary potash deposits; a case from Miocene evaporites of NW Central Iran [J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2005, 25(1): 157-166.

[32] 牛新生, 陳文西, 劉喜方. 羌塘盆地多格錯(cuò)仁地區(qū)鹽泉地球化學(xué)特征及成鉀預(yù)測(cè) [J]. 現(xiàn)代地質(zhì), 2013, 27(3): 621-628. [NIU X S, CHEN W X, LIU X F. Geochemial characteristics on salt springs and potash perspective in dogai coring area of Qiangtang Basin [J]. Geoscience, 2013, 27(3): 621-628. (in Chinese)]

[33] 張嘉澍, 李官賢. 云南江城勐野井鉀鹽礦床 [C]//云南省地質(zhì)局鉀鹽地質(zhì)科學(xué)研究隊(duì). 云南思茅地區(qū)鉀鹽地質(zhì)研究論文集, 1980: 38-44. [ZANG J P, LI G X. Mengyejing potash deposit in Jiangcheng, Yunnan [C]// Potash geological scientific research team of Yunnan geological bureau. a potash geological research symposium in Simao, Yunnan, 1980: 38-44. (in Chinese)]

[34] 伯英, 劉成林, 趙艷軍, 等. 蘭坪-思茅盆地水化學(xué)特征及找鉀指標(biāo)探討 [J]. 礦床地質(zhì), 2014, 33(5): 1031-1044. [BO Y, LIU C L, ZHAO Y J,etal. Hydrochemical characteristics and potassium-prospecting indicators of Lanping-Simao Basin, Yunnan Province [J]. Mineral Deposits, 2014, 33(5): 1031-1044. (in Chinese)]