西藏谷露地热田地热地质特征_高洪雷.pdf

西藏谷露地热田于 2020年成功揭露到 189.2 的高温地热资源，研究谷露地热田地热地质特征，对西藏地热资源勘查开发和揭示高温地热系统成因机理都具有重要的科学与指导意义.本文以构造地质调查为基础，结合最新物探、钻探、水文资料，通过解析构造水热循环系统内在联系，总结构造控热规律，并建立了谷露地热田地热系统概念模型.谷露地热田内主要发育 N-S向（F1、F3）、E-W 向（F2、F4）和 NE向 3组断裂.大气降水与冰山融水沿盆地西侧九子拉桑雄断裂下渗，经深循环加热以盆地西缘 F1断裂为导热通道向上运移，由于受到南北两侧 F2、F4断裂的阻隔作用，热水在 F1和 F3断裂组成的“Y”字型断裂系统内汇聚集中，形成热储，并在地表沿 NE向和 N-S向断裂构成的通道系统中运移排泄；盆地基底花岗岩之上覆盖的泉胶砾岩层对热储起到了良好的隔水保温作用；热田内第四系沉积很薄，热储主要赋存于基岩裂隙中，为基岩裂隙型热储.F1与F3构成的“Y”字型断裂系统是热储赋存的主要场所，谷露地热田地热资源勘查开发要以这两条断裂为重点勘查目标.关键词：谷露；地热田；地热发电；概念模型；基岩裂隙型热储.中图分类号：P548 文章编号：1000-2383(2023)03-1014-16 收稿日期：2022-04-16Characteristics of Geothermal Geology of the Gulu Geothermal Field in TibetGao Honglei1，Hu Zhihua1，Wan Hanping1，Hao Weilin1，Zhang Song1，Liang Xiao2 1.Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029，China 2.School of Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，ChinaAbstract:The Gulu geothermal field successfully revealed high temperature thermal reservoir of 189.2 C in 2020,therefore,studying geothermal geological characteristics of the Gulu geothermal field can be significant for guiding geothermal development and helpful for revealing the high temperature geothermal system mechanism.Based on the structural geological survey,combined with the latest geophysical,drilling,and hydrological data,this paper summarizes the structural thermal control laws of the Gulu geothermal field by analyzing the internal connection of the structure-water-thermal cycle system,and establishes a conceptual model of the geothermal system.The faults of the Gulu geothermal field can be divided into 3 groups:N-S trending(F1,F3),E-W trending(F2,F4)and NE trending.Atmospheric precipitation and iceberg meltwater migrated deep along the Jiuzila-Sangxiong fault,and were heated by deep heat sources to form high-temperature geothermal fluids,and rose along the F1 fault at the edge of the basin.The hot water was blocked by the F2 and F4 faults near surface,converging into thermal reservoir,migrating and draining along the channel system which formed by the N-S and NE faults;The conglomerate cemented by sinter overlying the basement granite played a role in ensuring water and thermal insulation for thermal reservoir.The Quaternary sediments were very 基金项目：中核集团集中研发项目（No:中核科发(2019)419号）.作者简介：高 洪 雷（1985-），男，工 程 师，主 要 从 事 构 造 地 质 与 地 热 资 源 勘 查 工 作.ORICD：0000000216186044.Email：引用格式：高洪雷，胡志华，万汉平，郝伟林，张松，梁晓，2023.西藏谷露地热田地热地质特征.地球科学，48（3）：1014-1029.Citation：Gao Honglei，Hu Zhihua，Wan Hanping，Hao Weilin，Zhang Song，Liang Xiao，2023.Characteristics of Geothermal Geology of the Gulu Geothermal Field in Tibet.Earth Science，48（3）：1014-1029.第 3 期高洪雷等：西藏谷露地热田地热地质特征thin in geothermal field,and the thermal reservoir was mainly stored in the bedrock fissures.According to the results,the“Y”-shaped fault system formed by F1 and F3 faults is the main storage place for thermal reservoir,and these two faults can be regarded as the main target for deep geothermal exploration.Key words:Gulu;geothermal field;geothermal power generation;conceptual model;bedrock fractured thermal reservoir.0 引言 中 国 是 全 球 利 用 地 热 能 最 普 遍 的 国 家，但主 要 是 以 浅 层 地 热 能 直 接 利 用 为 主（黄 嘉 超等，2021），地 热 发 电 产 业 进 展 缓 慢（庞 忠 和 等，2012）.截 至 2021 年，中 国 地 热 能 发 电 装 机 容 量仅 49.1 MW，排 名 全 球 第 19 位，与 全 球 15.9 GW 装 机 容 量 相 比 有 着 巨 大 差 距（黄 嘉 超等，2021）.2020-2021 年，谷 露 地 热 田 实 施 了 两口 地 热 探 采 一 体 井，成 功 揭 露 到 189.2 的 高温 地 热 资 源，两 口 井 可 发 电 潜 力 达 12 MW，是近 30 年 来 我 国 高 温 地 热 发 电 事 业 的 重 大 突 破.谷露地热田位于那曲尼木地热带，亚东谷露裂谷带北段，是西藏最具开发潜力、地热储量最集中 的 地 带（刘 昭，2014），目 前 已 建 成 羊 八 井 25.18 MW 和羊易 16 MW 高温发电机组（郑克棪和郑帆，2020）.西藏地热大队等单位先后在羊八井、羊易、拉多岗等热田开展了地热地质勘查工作，在高温地热勘查和地热系统成因机理方面取得了丰硕成果（郑绵平等，1995；多吉，2003；秦进生，2003；Guo et al.，2007；Feng et al.，2012；刘昭等，2014；胡志华等，2022）.该地热带为典型的高温对流型地热系统，多种地球物理资料表明，地热带上地壳1520 km 深度范围内存在多个不连通的部分熔融岩 浆 体，被 认 为 是 地 热 活 动 的 深 部 热 源 条 件（Brown et al.，1996；Nelson et al.，1996；赵文津等，2002，2003）；活动断裂及深部构造对地热带内热水活动有明显的控制作用，地表断裂、地震活动、地热分布存在密切关系，与深部地质过程具有动力学成因联系（李振清，2002；赵文津等，2003；刘昭，2014）；地下热水水化学、同位素以及气体组分分析结果显示，地热流体主要来源于大气降水补给，有部分岩浆水混入（刘昭等，2014）；地热流体上升过程中与围岩发生溶滤，在近地表与冷水发生不同比例的混合作用，表现出不同的演变特征（张萌等，2014）.前人对地热系统成因机理研究，主要侧重于地热水化学以及同位素特征等方面（刘昭等，2014；张萌等，2014；刘明亮等，2020；郭清海和杨晨，2021；徐梓矿等，2021），对构造控热规律的研究较为缺乏，或是简单总结为不同方向断裂交叉复合部位是地下热水运移、富集的有利空间（赵文津等，2003）.谷露、羊八井、羊易是那曲尼木地热带上热储温度最高、最为典型的 3个地热田，具有类似的地热成因机制（刘昭，2014）.相较于羊八井和羊易，谷露地热田规模较小、热水活动集中、构造发育简单，因此便于更加直观地解析构造水热循环系统的内在联系.研究谷露地热田地热地质特征，对西藏地热资源勘查开发和揭示那曲尼木地热带高温地热系统成因机理都具有重要的科学与指导意义.1 区域地质背景 中新世以来，青藏高原南部发生东西向伸展形成数条近南北向地堑，称为“藏南裂谷系”，亚东 谷 露 裂 谷 规 模 最 大 且 活 动 性 最 显 著（Armijo et al.，1986；Ha et al.，2019；Wang et al.，2020；卞爽等，2021）.该裂谷整体呈 NNE 走向，全长近500 km，其南端起于亚东县北部帕里镇，向北依次 穿 过 藏 南 拆 离 系、特 提 斯 喜 马 拉 雅、雅 鲁 藏布 江 缝 合 带、拉 萨 地 体 4 个 大 地 构 造 单 元，终止 于 拉 萨 地 体 北 缘 NWW 向 崩 错 断 裂（图 1a）.亚东谷露裂谷带内地热显示分布广泛，雅江以北的那曲尼木地热带由南往北可划分为 3 段（图 1b），分别为：尼木吉达果断裂带、念青唐古拉南缘断裂带、九子拉桑雄断裂带.带内分布有恰布内、续迈、安岗、羊易、吉达果、嘎日桥、羊八井、拉多岗、宁中、月腊、董翁、谷露、罗玛、脱玛、那曲、玉寨、错纳等 26 个中高温地热显示区（图 1b），这些地热显示区均出露于山前“串珠”状断陷盆地内，整体受念青唐古拉东南麓活动断裂控制（李振清，2002）.盆地西侧与念青唐古拉山脉之间以高角度正断层为边界，盆地内部不同时期形成的断层呈阶梯状排列，断层产状均由边缘向盆地中心倾斜，沿断层线发育断层崖及断层三角面，并呈定向成群展布（吴中海等，2006a），地热带内地震活动频繁（图1b）（吴中海等，2006b），在 18.311.1 Ma 期间发生大规模岩浆侵入，形成了念青唐古拉巨大花岗岩岩1015第 48 卷地球科学 http:/基（刘琦胜等，2005；吴珍汉等，2005）.谷 露 地 热 田 位 于 九 子 拉 桑 雄 断 裂 带 中 部（图 1b），热 田 形 成 受 九 子 拉 桑 雄 断 裂 控 制.九子拉桑雄断裂全长约 52 km，由一组近南北向的断裂组成，沿该断裂西侧发育 200300 m 高的基岩断层三角面，主断裂带整体呈 N10E 走向，倾向东，倾角变化在 65左右（刘静等，2009）.2 热田地质特征 2.1地层及岩浆岩谷露地热田位于新生代谷露盆地中部，地层主要发育侏罗纪变质沉积岩和第四系（图 2b）.中侏罗统马里组（J2m1）分布于地热田西部，主要岩性为碳质绢云母千枚岩、变质长石石英砂岩、黑云母片岩及条带状灰岩、大理岩等.第四系可划分为更新统和全新统.中更新统冰水堆积层（Q2fgl）分布在热田西部，由砾石、亚砂土、亚粘土组成，砾石成分以中细粒花岗岩为主，其次是砂板岩，硅质岩块，砾径一般在 35 cm 左右，最大 1.5 m；中上更新统冲洪积层（Q23apl）由砾石、砂、亚砂土等组成，砾石成分为花岗岩、砂板岩、硅质岩块等，砂的成分为长石、石英颗粒，砾径一般在 315 cm 左右；全新统沼泽沉积图 1那曲尼木地热带大地构造（a）及地震、地热显示区分布（b）Fig.1Tectonic of Naqu-Nimu geothermal belt(a)and distribution of earthquakes and geothermal field(b)1016第 3 期高洪雷等：西藏谷露地热田地热地质特征（Q4f）在 盆 地 内 沿 桑 曲 呈 近 南 北 向 展 布，由 表 层的 腐 植 层 及 下 部 的 亚 砂 土、亚 粘 土 和 少 量 砾 石组 成，可 见 腐 植 层 厚 度 大 于 70 cm，表 层 植 被 发育.除 地 层 沉 积 外，热 田 内 泉 华 地 貌 发 育，包 括泉华台地，泉华丘等，分布于桑曲两岸.谷露花岗岩是念青唐古拉花岗岩的一部分，出露于热田西部，岩石类型主要有斑状花岗闪长岩、巨斑黑云母花岗岩、黑云二长花岗岩、含石榴石花岗岩等.花岗岩同位素 KAr 测年结果在 11 Ma 左右，形成于中新世（和钟铧等，2007）.2.2热田构造样式谷露地热田主要发育 EW 向、NS 向和 NE 向3 组断裂（图 2），其中 EW 向和 NS 向属于区域性断裂构造，NE 向断裂出露于热田基底花岗岩中.2.2.1E-W 向断裂F2 和 F4 断裂位于谷露地热田南北两侧，相距约 2 km（图 2）.F2 断裂全长约5 km，贯穿整个谷露盆地，沿断裂发育东西向河流，由东向西汇入桑曲（图 3a）.F4 断裂从泉华台地北侧通过，同样贯穿盆地，向西可一直延伸到念 青 唐 古 拉 山 山 前，在 盆 地 西 侧 表 现 为 宽 缓 的断层谷地，南北最宽处约 900 m（图 3b），谷地内大面积分布中上更新统冲洪积地层（Q23apl）.L1 为音频大地电磁（AMT）测深二维反演视电阻率断面图（图 2a 和图 3c），剖面全长约 5 km，南 北 向 穿 过 热 田 东 侧，与 F2 和 F4 断 裂 垂 直.在F2 和 F4 断裂通过位置，AMT 剖面上存在明显的向 深 部 延 伸 的 低 阻 异 常（图 3c），笔 者 推 断 其 为F2 和 F4 断裂在深部的反映，AMT 剖面上 F2 断裂倾向南，F4 断裂倾向北，倾角在 2540之间，两条断裂分别在南北两侧向热田区挤压逆冲.2.2.2N-S向断裂F1为谷露盆地西缘断裂，南北向穿过整个热田西侧，发育断层陡坎.断裂在热田南侧地貌特征最为明显，错断中更新统冰水堆积层（Q2fgl）和马里组砂岩（J2m1）（图 4a、4b）.断层倾向 E，倾角在 6070之间（图 4a）.F1 向北延伸穿过东西向的 F4断裂后，被地表第四系沉积覆盖（图 2）.马里组砂岩（J2m1）中断层产状：9568，断层面上发育一组清晰的斜向擦痕（图 4c），笔者利用 WinTensor图 2谷露地热田遥感影像（a）与地质图（b）Fig.2Remote sensing image(a)and geological map(b)of Gulu geothermal field1.全新统沼泽沉积；2.中上更新统冲洪积层；3.中更新统冰水堆积层；4.马里组砂岩；5.花岗岩；6.泉华台地；7.逆冲断裂；8.活动断裂；9.隐伏断裂；10.构造裂隙；11.地热钻孔；12.测温孔；13.AMT剖面.遥感图像据 google earth1017第 48 卷地球科学 http:/软 件 对 断 层 滑 动 矢 量 进 行 应 力 反 演，三 轴 主 应力 1、2 和 3 分别为 74/260、6/12、14/103，反映盆地发生 NWWSEE 向伸展（图 4d）.F3 断 裂 位 于 桑 曲 东 岸（图 2），表 现 为 盆 地内 一 组 连 续 的 近 南 北 向 破 裂（图 4e），与 F1 断裂 相 距 500800 m，走 向 1015，长 约 2 km，南 北 向 延 伸 穿 过 F2 和 F4 断 裂 后 被 地 表 第 四系 沉 积 覆 盖，断 层 倾 角 陡 立，以 西 倾 为 主（图4e），沿 断 层 热 水 泉 眼 线 状 出 露（图 4f）.2.2.3NE 向断裂区域上 NE 向断裂表现为热田西侧线性沟谷地貌，沟谷内第四系覆盖严重，断裂活动特征不明显，向 NE 穿过泉华台进入盆地内隐伏不见（图 2a，图 5e）.在桑曲西岸，断裂通过位置，肉红色花岗岩中发育 NE 与 NW 向共轭节理（图5a）.NE向断裂在泉华台地上活动特征最为显著，桑曲西岸 1 号和 2 号泉华台表面发育大量张性裂隙图 3谷露地热田 E-W 向断裂特征Fig.3Characteristics of E-W trending faults in Gulu geothermal fielda.F2断裂地貌特征；b.F4断裂地貌特征；c.AMT剖面 L1；位置见图 2a1018第 3 期高洪雷等：西藏谷露地热田地热地质特征（图 5b），这 些 裂 隙 都 是 热 水 活 动 通 道.统 计结 果 表 明，1 号 泉 华 台 表 面 裂 隙 走 向 集 中 分 布在 60 左 右（图 5c）；2 号 泉 华 台 表 面 裂 隙 走 向变 化 范 围 较 大，在 2070 之 间（图 5d）.泉 华台 表 面 裂 隙 走 向 以 NE 向 为 主，可 能 是 盆 地 基底 NE 向 断 裂 的 反 映，具 有 较 强 活 动 性.3 地热地质条件分析 3.1热水活动与泉华分布谷 露 地 热 田 内 共 发 育 温 泉 点（群）42 处，其 中 桑 曲 西 岸 33 处，东 岸 9 处，大 部 分 为 热、沸 泉（图 6a），泉 口 处 有 H2S 气 泡 逸 出，泉 水 温度 在 23.188.2 之 间，温 泉 流 量 为 0.0010.482 L/s，总 流 量 为 7.95 L/s.热田内泉华分布整体表现为两级泉华台地结构（图 6e）.一级泉华台地分布于桑曲两岸，面积范围最大，台地高出河面 25 m，由一套泉华胶结的砾岩组成（图 6b、6c），泉胶砾岩中砾石含量约占40%，成分主要为砂岩与花岗岩砾石，胶结物为钙质和硅质，以硅质为主.二级泉华台地主要由桑曲图 4谷露地热田 N-S向断裂特征Fig.4Characteristics of N-S trending faults in Gulu geothermal fielda.F1断裂错断中更新统冰水堆积层；b.F1断裂错断马里组砂岩；c.断层面上斜向擦痕；d.断层滑动矢量应力反演图；e.F3断裂地貌特征；f.热水泉眼沿 F3断裂线状出露；位置见图 2a1019第 48 卷地球科学 http:/西岸面积最大的两个泉华台地组成（1 号、2 号）（图2），台地相距约 400 m，高出河面 1030 m，由硅华构成（图 6d），成分主要为玉髓、蛋白石、方石英等.3.2导热通道F1 为 盆 地 西 缘 断 裂，延 伸 最 长，规 模 最 大，是 热 田 内 最 重 要 的 导 热 通 道.谷 露 热 田 内 的 热水活动皆发育于 F1 断裂上盘，最新测温井资料显示 F1 断裂东侧热水活动强烈，井底温度普遍较高，最高能达到 84，而断裂西侧井底温度较低，只 有 30 左 右（图 2b）；靠 近 F1 断 裂 上 盘 的2 号泉华台是热田内热水活动最剧烈的地区，泉华台表面发育大量的热、沸泉泉眼（图 6a）.F3 是 盆 地 内 最 新 活 动 断 裂，错 断 盆 地 内泉 胶 砾 岩（图 4e），沿 断 层 热 水 泉 眼 线 状 出 露（图 4f），但 可 能 受 桑 曲 浅 层 冷 水 混 合 影 响，沿断 层 出 露 的 泉 水 温 度 只 有 40 左 右.NE 向断裂主要发育于泉华台表面，在盆地内被第四系沉积覆盖.2021 年通过测温井揭露发现，在 F3 断裂东侧，NE 向断裂延伸方向，井底存在温度超过 70 的热水，热水在基底花岗岩中有向 NE方 向 运 移 的 趋 势（图 2b，CW06）.图 5谷露地热田 NE向断裂特征Fig.5Characteristics of NE trending faults in Gulu geothermal fielda.肉红色花岗岩中共轭节理；b.2号泉华台表面 NE 向裂隙，热水通道；c.1号泉华台表面裂隙统计玫瑰花图；d.2号泉华台表面裂隙统计玫瑰花图；e.泉华台西侧 NE向沟谷延伸通过泉华台地，位置见图 2a1020第 3 期高洪雷等：西藏谷露地热田地热地质特征1 号泉华台东侧，南北向泉华台剖面清楚揭示了热水泉华沉积与构造之间的关系.台地泉华沉积整体呈开阔圆弧背形（图 7c），泉华层理特征明显（图 7a），两翼层理产状分别为 13124、33118；核部发育两条 NE 向断层，为热水活动通道，现已堵塞（图 7b），断层产状：15165、32668，倾向北西和南东.热水沿 NE 向断层上涌，不断向两侧溢流沉积，进而逐渐形成了背形泉华沉积层理.图 6谷露地热田热水活动与泉华分布Fig.6The distribution of hot water activity and sinter in Gulu geothermal fielda.泉华台表面沸泉；b.桑曲西岸泉胶砾岩；c.桑曲河床底部红褐色泉胶砾岩；d.层状硅华；e.两级泉华台地地貌特征与地质剖面，位置见图 2a1021第 48 卷地球科学 http:/3.3补给、径流与排泄3.3.1补给在具有高温热源的条件下，高温地热 系 统 形 成 的 另 外 一 个 重 要 因 素，就 是 要 有 补给地下热水的水源条件（多吉，2003）.前人的谷露地热田地下热水氢、氧同位素分析结果表明，地下热水主要为大气降水补给，谷露地热田氧18 发 生 明 显 的 漂 移，显 示 地 下 热 水 中 有 部 分 安山质岩浆水的混入（刘昭等，2014）；地下热水补给 海 拔 高 程 在 4 8005 025 m 之 间，恰 好 处 于九 子 拉 桑 雄 断 裂 下 盘 附 近，与 当 地 雪 线 及 地表 水 系 源 头 分 布 高 程 一 致（佟 伟 等，1981）.3.3.2径流与排泄谷露地区地下冷水主要为大气降水及侧向径流补给，总体径流方向为由山区流向盆地，盆地中径流方向由北向南，最后以泉点，向桑曲泄流，向盆地南部径流等方式排泄.谷露地热田地下热水为远源大气降水补给，热水 在 地 下 深 循 环 时 间 大 于 70 a（刘 昭 等，2014），径 流 途 径 复 杂，径 流 途 中 经 高 温 场 加热，并 与 浅 层 地 下 冷 水 混 合（张 萌 等，2014），在特 定 条 件 下，以 温 泉 的 形 式 排 出 地 表.图 71号泉华台南北向构造剖面Fig.7The north-south structural section of the No.1 sinter platforma.泉华层理；b.1号泉华台表面 NE向断层，热水活动通道；c.1号泉华台地地貌特征及构造剖面1022第 3 期高洪雷等：西藏谷露地热田地热地质特征3.4盖层地热系统中盖层是指上覆于热储层的不透水或弱透水层，起隔水隔热的封闭作用，是地热田形成、产出过热蒸汽的重要条件之一（徐世光和郭远生，2009）.某些原来无盖层的储热层，经过长期水 热 活 动，可 以 使 上 覆 松 散 沉 积 物 发 生 水 热 蚀变，或热水所含矿物质发生沉淀，造成松散沉积物转变为不透水的泉胶岩层，形成自封闭盖层.图 8 是谷露地热田部分测温井钻孔柱状图，其中 CW01 井位于泉华台西侧，F1 断裂下盘，井底揭露到第四系砂砾石层沉积厚度为 38.2 m，直接覆盖于基底花岗岩之上；CW02CW05 井位于F1 和 F3 断裂之间，是谷露地热田内热水活动最为强烈的地区，地层结构整体可分 3 层，顶部为第四系砂砾石层，厚约 610 m，中间为一套泉胶砾 岩 层，厚 约 3040 m，底 部 为 花 岗 岩 基 底；CW06、CW07 井 位 于F3 断 裂 东 侧，与 CW02CW05 井地层结构类似，但泉胶砾岩有向东逐渐变薄的趋势，反映出热水由西向东运移.4 讨论 4.1地热活动与断裂之间的时空关系亚 东 谷 露 裂 谷 是 青 藏 高 原 内 部 规 模 最大，第 四 纪 活 动 性 最 强 的 南 北 向 伸 展 构 造 带，带 内 地 热 活 动 强 烈，控 制 温 泉 分 布 的 主 要 为西 侧 盆 山 边 界 活 动 断 裂，以 及 盆 地 内 部 不 同方 向 的 次 级 活 动 断 层（赵 文 津 等，2003）.前人对念青唐古拉东南麓断裂带研究表明，该断裂带具有多期活动并不断向盆地内部迁移的特点，中更新世以来几次重要活动分别发生在 700500 ka B.P.、350220 ka B.P.、140 ka B.P.和 7050 ka B.P.（吴中海等，2006a）.于此同时，前人通过对谷露泉华样品年龄的测定，认为谷露地热活动最早始于 50 万年前（陈以健等，1992），并将谷露地热田 水 热 活 动 划 分 为 4 个 主 要 阶 段，分 别 为 500 470 ka B.P.、400350 ka B.P.、270200 ka B.P.和100 ka B.P.以来（李振清，2002；赵元艺等，2009，2010）.对比断裂活动和地热活动的历史可以看出，地热活动与断裂活动之间具有很强的相关性，温泉既是断裂活动的产物，又是活动断裂的重要标志.图 8谷露地热田测温井钻孔柱状图Fig.8Histogram of boreholes of temperature measurement wells in Gulu geothermal field位置见图 2b1023第 48 卷地球科学 http:/4.2构造控热规律谷露地热田为典型的高温对流型地热系统，地 热 活 动 受 断 裂 控 制，热 田 内 主 要 发 育 有 NS向、EW 向和 NE 向 3 组断裂，但不同规模、方向、性质的断裂对地热活动的控制作用各不相同.4.2.1NS向断裂对热水活动的控制作用NS 向断 裂 包 含 F1 和 F3 两 条 断 裂.断 裂 规 模、温 泉 分布，以及最新的测温井资料都能够表明，F1 断裂是热田内最主要的导热通道，控制着热水的垂向运移.热水在深部沿盆地西缘 F1 断裂上升，在断裂上盘由西向东排泄进入盆地.相较于 F1 断裂，F3 断裂与 F1 倾向相反，深部连通，属于 F1 的次级断裂，与 F1 共同构成了“Y”字型断裂系统.据文献记载（佟伟等，1981），20 世纪 50 年代之前，谷露地热田内的间歇泉口位于桑曲东岸，在经历 1951年崩错 8 级和 1952 年九子拉 7.5 级地震后（赵文津等，2003），热水活动中心迁移到桑曲西岸.谷露地热田内热水活动具有长期性、阶段性的特点，与断裂活动密切相关（李振清，2002；赵元艺等，2009，2010）.F1 断裂作为热田内最主要的 导 热 通 道，由 于 长 期 水 热 活 动，矿 物 沉 淀，造成通道逐渐堵塞.后随谷露盆地东西向扩展，盆地 西 缘 断 裂 向 盆 地 内 迁 移，在 桑 曲 东 岸 发 育 了最新的 F3 断裂，其与 F1 倾向相反，深部连通，成为 了 盆 地 内 最 新 的 热 水 活 动 通 道，从 而 使 得 热田热水活动范围扩大.19511952 年两次地震活动，可 能 导 致 早 期 被 堵 塞 的 通 道（F1）再 次 开启，导致热水活动中心重新迁移至桑曲西岸.4.2.2NE 向断裂对热水运移的影响南 北 向 F1和 F3 断 裂 组 成 的“Y”字 型 断 裂 系 统 基 本 限 定了谷露地热田热水活动东西边界，在 F1 断裂以西 没 有 热 水 活 动 痕 迹，但 在 F3 断 裂 东 侧，通 过测 温 井 揭 露 发 现 热 水 有 越 过 F3 断 裂 向 北 东 方向 运 移 的 趋 势（图 2b，CW06），同 时，1 号、2 号泉华台表面大量发育的构造裂隙也都表明基底花岗岩中存在北东向导热通道（图 5、图 7）.NE 向构造是发育于基底花岗岩中的一组剪性 破 裂，后 在 谷 露 盆 地 NWWSEE 向 伸 展 作 用影响下，这些剪性破裂复活拉张，在地表形成了一系列的张性破裂，与 NS 向断裂交切连通，共同构成了地表热水运移通道体系.但 NE 向断裂仅 对 浅 层 热 水 水 平 运 移 有 影 响，断 裂 规 模 以 及性质决定了其无法作为热水垂向运移通道.对比 1 号和 2 号泉华台表面裂隙统计特征可以发现，1 号泉华台表面裂隙走向在 60左右（图7c），2 号泉华台裂隙走向在 2070之间（图 7d）.1号泉华台作为桑曲西岸早期热水活动中心，现在其表面热水活动已基本消亡，表面发育的 60走向裂隙为早期热水活动通道，是基底 NE 向断裂活 动 的 反 映；2 号 泉 华 台 表 面 热 水 活 动 强 烈，泉华 台 上 发 育 的 裂 隙 除 NE 走 向 外，还 有 很 多 为NNE 走向，这些裂隙反映了最新断裂活动特征.4.2.3EW 向断裂对热田的控制作用东西向 F2和 F4 断裂是在印欧板块碰撞作用下形成的挤压逆冲断裂，分别控制了谷露地热田的南北边界，在 F2断裂以南，F4 断裂以北地区，地表都未发现热水活动痕迹.在深部，F2 和 F4 断裂分别倾向南和北，倾角在 2540之间，断裂性质与产状导致其对热水运移具有阻隔作用，无法成为热流体上升通道；在地表，F2和 F4断裂贯穿整个谷露盆地，沿断裂发育东西向河流，两侧高山大气降水及冰山融水沿东西向断裂通过侧向径流汇入盆地内.因此，在地热系统中 F2 和 F4 断裂主要起到深部阻热和浅层导水的作用，是热田形成的重要边界控制条件.深部地热流体沿盆地边缘 F1 断裂上升，由于受到南北两侧 F2、F4 断裂阻隔，无法向外围运移，导致热水在断裂带内汇聚集中，形成热储.同时，F2 和 F4 断裂作为地下水的径流通道，与南北向 F1 和 F3 断裂相连通，为热田地热活动提供浅层冷水补给.4.3高温地热系统成因概念模型我 国 高 温 地 热 资 源 主 要 分 布 于 两 个 地 热带，一 个 是 位 于 中 国 西 南 的“滇 藏 地 热 带”，另 一 个 是 中 国 东 部 的“环 太 平 洋 地 热 带”.这两 个 地 热 带 都 属 于 板 块 边 缘 地 热 带，在 这 样的 大 地 构 造 和 区 域 地 热 背 景 下，形 成 了 典 型的 高 温 对 流 型 地 热 系 统（汪 集 旸 等，2020）.青藏高原地热资源丰富，已发现热储温度高于150 的地热田 131个，这些高温热田集中分布在沿雅鲁藏布缝合线及两侧近代活动构造带内（多吉，2003），而其中又以那曲尼木地热带上的地热储量最为集中（刘昭，2014）.地球物理资料显示，地热带上地壳 1520 km 深度范围内存在局部熔融体，是水热对流系统的热源所在（Brown et al.，1996；Nelson et al.，1996；赵文津等，2002，2003）；中新世以来，青藏高原南部发生东西向伸展，沿念青唐古拉山东南麓发生了强烈的正断层和左旋走滑断裂活1024第 3 期高洪雷等：西藏谷露地热田地热地质特征动，这些张性断裂系统的发育不仅使得深部熔体沿裂隙上升至浅部，成为高温地热田的直接热源，同时也为地表水的下渗循环提供了良好的通道.前人通过综合羊八井、羊易、那曲、拉多岗地热田的研究成果（多吉，2003；刘昭，2014），建立了那曲尼木地热带典型高温地热系统概念模型（图 9），该模型概括了那曲尼木地热系统的成因模式.地表大气降水与冰山融水沿断裂下渗温度不断增加，经局部熔融层提供流体物源，当温度增加到一定程度时地热流体开始向上运移，该过程中不断有围岩物质溶滤加入，地下热水进入条带状分布的断裂形成基岩裂隙型热储，基岩裂隙既是地下热水运移的通道，又是地下热水储集场所；地下热水沿基底断裂或盆地边界断裂上升至近地表时，进 入 具 有 良 好 孔 隙 渗 透 性 的 第 四 系 松 散 砂砾 石 层 中，上 部 被 含 泥 质 砂 砾 石 层 或 泉 胶 砾 岩组成的盖层覆盖，形成浅部第四系孔隙型热储.与上述典型地热系统不同的是，谷露地热田规模较小，地热系统更为简单，热水活动集中发育于盆地西缘，桑曲既是热水升流区，又是地下水径流排泄的重要通道.热田形成主要受盆地西侧九子 拉桑雄断裂控制，地表大气降水与冰山融水沿九子拉桑雄断裂向深部运移，经深循环加热在盆地边部沿 F1 断裂上升，由于受到南北两侧 F2、F4 断裂的阻隔作用，热水在 F1 和 F3 断裂组成的“Y”字型断裂系统内汇聚集中，形成热储，并向桑曲排泄（图 10）；NE 向构造是发育于花岗岩基底中的一组张性断裂，与 NS 向断裂相交，共同构成了地表热水运移通道系统；长期热水活动将地表松散砂砾石层胶结，转变为不透水的泉胶砾岩，覆盖于基底花岗岩之上，对热储起到了良好的隔水保温作用；热田内第四系沉积很薄，基本不含第四系孔隙型热储，热水主要储集于基岩裂隙中，为基岩裂隙型热储.F1 与 F3 构 成 的“Y”字 型 断 裂 系 统 是 热 水图 9那曲尼木地热带典型高温地热系统概念模型（据刘昭，2014）Fig.9A typical conceptual model of high-temperature geothermal system in Naqu-Nimu geothermal belt（from Liu,2014）1.第四系；2.岩浆岩类；3.盖层；4.隔水岩层；5.热水储层；6.张性断裂；7.压性断裂；8.远程大气水；9.热水；10.温泉；11.中低温温泉；12.沸泉；13.冒气地面；14.推测温度等值线1025第 48 卷地球科学 http:/储 集 的 主 要 场 所，谷 露 地 热 田 地 热 资 源 开 发要 以 这 两 条 断 裂 为 重 点 勘 查 目 标.5 结论（1）谷露地热田内主要发育 EW 向（F2、F4）、NS 向（F1、F3）和 NE 向 3 组断裂.EW 向 F2 和 F4断裂贯穿整个谷露盆