色达—松潘断块温泉水文地球化学特征及成因分析

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021

摘要/Abstract

摘要：

为查明色达—松潘断块地热资源赋存状态及热源来源,以四川黑水县内3处温泉(热水塘、上达古、卡龙沟)为研究对象,采集温泉水样进行水化学分析和同位素测试,研究地热水的补给来源和热储温度。研究结果显示,热水塘温泉的地下水化学类型为HCO₃-Na型,上达古温泉和卡龙沟温泉的地下水化学类型为HCO₃-Ca型,补给水源主要为大气降水,补给高程分别为5 121 m、3 890 m、3 921 m。结合矿物饱和指数,采用SiO₂地热温标计算3处温泉的热储温度,分别为119.036 ℃、49.034 ℃、30.215 ℃。综合分析认为研究区地下热水的成因主要为大气降水经高山补给区入渗至储集层,吸取地下深部向上传导的热量和放射性元素衰变释放的热量,并与围岩发生水-岩作用形成地下热水,在断裂发育部位热水沿断裂带向上运移,最后在地表出露形成温泉。

关键词: 色达—松潘断块, 温泉, 水化学, 同位素, 热储温度

Abstract:

To determine the geothermal resource occurrence and source in the Sedar-Songpan fault block, three hot springs(namely Reshuitang, Shangdagu and Kalonggou) in Heishui County of Sichuan Province were taken sampled, and analyzed for their water chemistry and isotopes, and the recharge source and heat storage temperature of geothermal water were discussed. The results show that the groundwater chemistry types of the Heishui hot springs are HCO₃-Ca or HCO₃-Na, and the replenishing water came mainly from atmospheric precipitation. The replenishment elevation of the Reshuitang, Shangdagu and Kalonggou is 5,121 m, 3,890 m and 3,921 m, respectively. Considering mineral saturation, SiO₂ geothermometer was used to calculate the hot spring thermal storage temperature, yielding 119.036 ℃, 49.034 ℃ and 30.215 ℃, respectively. Based on the genetic analysis of the local geothermal water, we concluded that the underground hot water was formed by: the infiltration of meteoric water into the reservoir through the alpine recharge area, which absorbed heat from deep underground conducts and interacted with the wallrocks, forming the underground hot water. In the better developed parts of faults, cracks and joints, the hot water ascended along fault zones, and finally emerged as hot spring on the surface.

Key words: Seda-Songpan block, hot springs, hydrochemistry, isotope, geothermal reservoir

中图分类号:

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图/表 16

图1 研究区区域地质构造图 Ⅰ.摩天岑东西向构造;Ⅱ.扭性构造;Ⅱ1.较场“山”字形构造;Ⅱ2.知木林“山”字形构造;Ⅱ3.热务沟漩卷构造;Ⅱ4.薛城S形构造;Ⅱ5.石大关弧形构造;Ⅱ6.九顶山北东向构造;Ⅱ7.马尔康北西向构造

Fig.1 Regional geological and structural map in the study area

表1 四川黑水县温泉基本情况

Table 1 Basic information of hot springs in Heishui County, Sichuan Province

名称	地点	经纬度	水温环境背景值/℃	水温 /℃	水量/ (L/s)	电导率/ (μs/cm)	pH	溶解氧/ 10^-6
热水塘温泉	晴朗乡黑水塘沟	E103°01'16.33″、 N32°21'54.07″	16	45.0	2.41	258	8.8	5.40
上达古温泉	三达古村上达古社河	E102°53'42.11″、 N 32°15'54.78″	8	12.0	0.03	230	8.1	8.04
卡龙沟温泉	卡龙镇才盖村措基沟	E103°33'19.60″、 N32°26'23.54″	12	16.7	30.00	832	8.1	6.60

图2 热水塘温泉露头照片 (a)热水塘天然浴池顶部;(b)热水塘天然浴池北北西20 m处温泉露头;(c)热水塘天然浴池正下方约30 m处温泉露头; (d)热水塘天然浴池西南方45 m温泉露头

Fig.2 Outcrop photos of the Reshuitang hot spring

图3 上达古温泉露头 (a)(b)上达古温泉主泉眼;(c)(d)上达古下侧钙华照片

Fig.3 Outcrop photos of the Shangdagu hot spring

图4 卡龙沟温泉露头 (a)卡龙沟温泉沟口及周缘钙华堆积物;(b)卡龙沟温泉出水口

Fig.4 Outcrop photos of the Kalonggou hot spring

表2 黑水县地热水样元素分析结果(mg/L)

Table 2 Hydrochemical analysis results of the geothermal waters in Heishui County (mg/L)

水样点	pH	K⁺	Na⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Cl^-	S $O 4 2 -$	HC $O 3 -$	TDS
卡龙沟温泉	8.1	0.516	3.99	321.0	5.92	2.2	3.91	980	896
卡龙沟泉点	7.4	0.377	3.07	248.0	4.18	1.6	2.78	767	700
热水塘温泉	8.8	1.320	62.70	28.2	0.22	7.9	35.70	217	266
热水塘地表水	7.1	1.040	1.89	37.1	0.94	0.4	4.04	163	138
上达古温泉	8.1	0.476	2.43	105.0	1.05	0.4	3.29	353	320
上达古支流	7.0	1.160	1.32	22.5	1.17	0.4	4.54	102	140

表2 黑水县地热水样元素分析结果(mg/L)

Table 2 Hydrochemical analysis results of the geothermal waters in Heishui County (mg/L)

水样点	pH	K⁺	Na⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Cl^-	S $O 4 2 -$	HC $O 3 -$	TDS
卡龙沟温泉	8.1	0.516	3.99	321.0	5.92	2.2	3.91	980	896
卡龙沟泉点	7.4	0.377	3.07	248.0	4.18	1.6	2.78	767	700
热水塘温泉	8.8	1.320	62.70	28.2	0.22	7.9	35.70	217	266
热水塘地表水	7.1	1.040	1.89	37.1	0.94	0.4	4.04	163	138
上达古温泉	8.1	0.476	2.43	105.0	1.05	0.4	3.29	353	320
上达古支流	7.0	1.160	1.32	22.5	1.17	0.4	4.54	102	140

图5 黑水县温泉水化学类型Piper图

Fig.5 Piper ternary diagram of geothermal waters in Heishui County

图6 黑水县温泉水样δ18O-δD关系图

Fig.6 Characteristic diagram of hydrogen-oxygen isotopes of the geothermal waters in Heishui County

表3 黑水县流体水样同位素测试结果

Table 3 Isotope analysis results of geothermal waters in Heishui County

取样点	δD/‰	δ¹⁸O/‰	海拔/m	补给高程/m
热水塘温泉	-126.5	-17.4	3 551	5 121
上达古温泉	-94.5	-13.5	3 330	3 890
卡龙沟温泉	-97.7	-14.4	3 596	3 921
黑水县城雨水	54.6	-6.6	2 361	2 361

表4 黑水县地热流体放射性元素分析结果

Table 4 Radioactive elements in the Heishui geothermalfluid

地点	α/(Bq/L)	β/(Bq/L)	²²⁶Ra/(Bq/L)
卡龙沟温泉	4.28×10^-2	3.98×10^-2	3.12×10^-2
热水塘温泉	3.23×10^-2	4.55×10^-2	2.36×10^-2
上达古温泉	/	/	/

图7 黑水县温泉中各矿物的饱和指数

Fig.7 Saturation index of minerals in the Heishui hot springs

图8 黑水县温泉水样Na-K-Mg平衡图(单位:‰)

Fig.8 Na-K-Mg ternary diagram of water samples from the Heishui hot springs (unit: ‰)

图9 黑水县温泉硅-焓模型

Fig.9 Si-enthalpy models for the Heishui hot springs

表5 黑水县热储温度计算结果

Table 5 Reservoir temperatures estimated by silica geothermometer in Heishui County

地点	水样温度/℃	热储温度/℃
热水塘温泉	45.0	119.036
上达古温泉	12.0	49.034
卡龙沟温泉	16.7	30.215

图10 热水塘温泉成因模式

Fig.10 Genetic diagram for the Reshuitang hot spring

图11 卡龙沟温泉成因模式

Fig.11 Genetic diagram for the Kalonggou hot spring

参考文献 29

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