地学前缘 ›› 2021, Vol. 28 ›› Issue (4): 361-372.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.35
收稿日期:
2019-10-25
修回日期:
2019-12-25
出版日期:
2021-07-25
发布日期:
2021-07-25
通讯作者:
周训
作者简介:
曹入文(1995—),男,硕士研究生,地质工程专业,主要从事地下热水(温泉)的研究。E-mail: 13323913572@163.com
基金资助:
CAO Ruwen1(), ZHOU Xun1,2,*(), CHEN Binghua1, LI Zhuang1
Received:
2019-10-25
Revised:
2019-12-25
Online:
2021-07-25
Published:
2021-07-25
Contact:
ZHOU Xun
摘要:
温泉的水化学和成因研究对地热资源的开发利用有重要意义。四川巴塘县茶洛温泉的分布受茶洛—松多断层带的控制,沿北东—南西向的河流两岸出露,附近出露三叠系灰岩、砾岩和燕山期花岗岩。在温泉区出露有近20个泉眼,对其中10个泉眼进行采样测试。受出露点冷水混入的影响,东北部的两个泉眼温度为45~51 ℃,中西部地区的泉眼温度为77~89 ℃,部分为沸泉泉眼;各泉眼流量为0.01~1.8 L/s;pH值为6.1~8.1,矿化度为0.39~1.06 g/L,F-含量为15~22 mg/L,偏硅酸含量为69~356 mg/L。泉水主要阳离子为Na+、K+和Ca2+,主要阴离子为
中图分类号:
曹入文, 周训, 陈柄桦, 李状. 四川巴塘县茶洛地区温泉及间歇喷泉水化学特征和成因分析[J]. 地学前缘, 2021, 28(4): 361-372.
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图1 四川茶洛地区地质图(据文献[12]修改) 1—第四系冲洪积物;2—花岗岩;3—三叠系拉纳山组粗碎屑岩夹灰岩;4—三叠系图姆沟组二段长英砂岩、板岩;5—三叠系图姆沟组一段石英质砾岩、灰岩、火山碎屑岩,局部夹板岩;6—三叠系曲嘎寺组砂岩、砾岩、灰岩、碎屑岩;7—三叠系列依组砂岩夹板岩;8—三叠系党恩组砂岩、板岩、千枚岩互层;9—二叠系刚达概组上段火山岩、灰岩、碎屑岩;10断层;11—温泉;12—河流及流向;13—公路。
Fig.1 Geological map of the Chaluo area in Sichuan. Modified after [12].
图2 茶洛温泉泉眼位置及富水性平面示意图 1—富水程度弱的松散岩类孔隙含水岩组;2—富水程度弱的碎屑岩类夹碳酸盐岩类裂隙含水岩组;3—富水程度弱的侵入岩类裂隙含水岩组;4—中低温温泉泉眼;5—高温沸泉泉眼;6—高温间歇喷发泉眼;7—古钙华锥;8—河流;9—公路;10—桥梁;11—村庄。
Fig.2 Schematic map of spring mouth locations and water yield property for Chaluo hot spring
泉眼编号 | 标高/m | δ2H/‰ | δ18O/‰ | 补给高程/m | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
方法1(δ2H) | 方法1(δ18O) | 方法2(δ2H) | 平均值 | ||||
SC103-1 | 3 541 | -148.2 | -18.8 | 4 731 | 4 526 | 4 538 | 4 598 |
SC103-2 | 3 560 | -151.5 | -19.6 | 4 858 | 4 784 | 4 665 | 4 769 |
SC103-3 | 3 570 | -150.7 | -18.9 | 4 827 | 4 558 | 4 635 | 4 673 |
SC103-4 | 3 550 | -150.8 | -18.3 | 4 831 | 4 365 | 4 638 | 4 611 |
SC103-5 | 3 550 | -147.5 | -17.8 | 4 704 | 4 203 | 4 512 | 4 473 |
SC103-6 | 3 550 | -149.1 | -18 | 4 765 | 4 268 | 4 573 | 4 535 |
SC103-7 | 3 550 | -153.3 | -19 | 4 927 | 4 590 | 4 735 | 4 751 |
SC103-8 | 3 540 | -148.8 | -18 | 4 754 | 4 268 | 4 562 | 4 528 |
SC103-9 | 3 530 | -150.3 | -18.1 | 4 812 | 4 300 | 4 619 | 4 577 |
SC103-10 | 3 541 | -151.6 | -18.4 | 4 862 | 4 397 | 4 669 | 4 643 |
表2 地下热水的补给高程
Table 2 Estimated altitude of geothermal water recharging area
泉眼编号 | 标高/m | δ2H/‰ | δ18O/‰ | 补给高程/m | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
方法1(δ2H) | 方法1(δ18O) | 方法2(δ2H) | 平均值 | ||||
SC103-1 | 3 541 | -148.2 | -18.8 | 4 731 | 4 526 | 4 538 | 4 598 |
SC103-2 | 3 560 | -151.5 | -19.6 | 4 858 | 4 784 | 4 665 | 4 769 |
SC103-3 | 3 570 | -150.7 | -18.9 | 4 827 | 4 558 | 4 635 | 4 673 |
SC103-4 | 3 550 | -150.8 | -18.3 | 4 831 | 4 365 | 4 638 | 4 611 |
SC103-5 | 3 550 | -147.5 | -17.8 | 4 704 | 4 203 | 4 512 | 4 473 |
SC103-6 | 3 550 | -149.1 | -18 | 4 765 | 4 268 | 4 573 | 4 535 |
SC103-7 | 3 550 | -153.3 | -19 | 4 927 | 4 590 | 4 735 | 4 751 |
SC103-8 | 3 540 | -148.8 | -18 | 4 754 | 4 268 | 4 562 | 4 528 |
SC103-9 | 3 530 | -150.3 | -18.1 | 4 812 | 4 300 | 4 619 | 4 577 |
SC103-10 | 3 541 | -151.6 | -18.4 | 4 862 | 4 397 | 4 669 | 4 643 |
泉眼编号 | δ2H/‰ | δ18O/‰ | 补给区温度 (式(5),δ2H)/℃ | 补给区温度 (式(5),δ18O)/℃ | 补给区温度 (式(6),δ2H)/℃ | 平均温度/℃ |
---|---|---|---|---|---|---|
SC103-1 | -148.2 | -18.8 | -8.6 | -5.4 | -18.7 | -10.9 |
SC103-2 | -151.5 | -19.6 | -9.2 | -6.2 | -19.8 | -11.7 |
SC103-3 | -150.7 | -18.9 | -9.1 | -5.5 | -19.6 | -11.4 |
SC103-4 | -150.8 | -18.3 | -9.1 | -4.9 | -19.6 | -11.2 |
SC103-5 | -147.5 | -17.8 | -8.5 | -4.4 | -18.5 | -10.4 |
SC103-6 | -149.1 | -18 | -8.8 | -4.6 | -19.0 | -10.8 |
SC103-7 | -153.3 | -19 | -9.5 | -5.6 | -20.4 | -11.8 |
SC103-8 | -148.8 | -18 | -8.7 | -4.6 | -18.9 | -10.7 |
SC103-9 | -150.3 | -18.1 | -9.0 | -4.7 | -19.4 | -11.0 |
SC103-10 | -151.6 | -18.4 | -9.2 | -5.0 | -19.9 | -11.4 |
表3 地下热水的补给温度
Table 3 Estimated temperature of geothermal water recharging area
泉眼编号 | δ2H/‰ | δ18O/‰ | 补给区温度 (式(5),δ2H)/℃ | 补给区温度 (式(5),δ18O)/℃ | 补给区温度 (式(6),δ2H)/℃ | 平均温度/℃ |
---|---|---|---|---|---|---|
SC103-1 | -148.2 | -18.8 | -8.6 | -5.4 | -18.7 | -10.9 |
SC103-2 | -151.5 | -19.6 | -9.2 | -6.2 | -19.8 | -11.7 |
SC103-3 | -150.7 | -18.9 | -9.1 | -5.5 | -19.6 | -11.4 |
SC103-4 | -150.8 | -18.3 | -9.1 | -4.9 | -19.6 | -11.2 |
SC103-5 | -147.5 | -17.8 | -8.5 | -4.4 | -18.5 | -10.4 |
SC103-6 | -149.1 | -18 | -8.8 | -4.6 | -19.0 | -10.8 |
SC103-7 | -153.3 | -19 | -9.5 | -5.6 | -20.4 | -11.8 |
SC103-8 | -148.8 | -18 | -8.7 | -4.6 | -18.9 | -10.7 |
SC103-9 | -150.3 | -18.1 | -9.0 | -4.7 | -19.4 | -11.0 |
SC103-10 | -151.6 | -18.4 | -9.2 | -5.0 | -19.9 | -11.4 |
泉眼编号 | 水温/℃ | 热储温度/℃ | 热储温度 取值/℃ | |||
---|---|---|---|---|---|---|
式(7) | 式(8) | 式(9) | 式(10) | |||
SC103-1 | 45.3 | 105.8 | 105.4 | 105.7 | 75.8 | 75~105 |
SC103-2 | 51.6 | 105.3 | 104.9 | 105.2 | 75.2 | 75~105 |
SC103-3 | 85.8 | 179.9 | 179.3 | 167.6 | 158.1 | 158~179 |
SC103-5 | 83 | 161.9 | 161.6 | 153.1 | 137.9 | 137~161 |
SC103-6 | 81 | 203.7 | 202.6 | 186.4 | 185.2 | 185~203 |
SC103-7 | 83.6 | 188.5 | 187.7 | 174.4 | 167.8 | 167~188 |
SC103-8 | 89 | 174.2 | 173.7 | 163.0 | 151.6 | 151~174 |
SC103-9 | 77 | 176.9 | 176.4 | 165.2 | 154.7 | 154~176 |
SC103-10 | 88 | 188.6 | 187.8 | 174.6 | 168.0 | 168~188 |
表4 研究区热储温度计算结果
Table 4 Estimated temperature of geothermal reservoir of the study area
泉眼编号 | 水温/℃ | 热储温度/℃ | 热储温度 取值/℃ | |||
---|---|---|---|---|---|---|
式(7) | 式(8) | 式(9) | 式(10) | |||
SC103-1 | 45.3 | 105.8 | 105.4 | 105.7 | 75.8 | 75~105 |
SC103-2 | 51.6 | 105.3 | 104.9 | 105.2 | 75.2 | 75~105 |
SC103-3 | 85.8 | 179.9 | 179.3 | 167.6 | 158.1 | 158~179 |
SC103-5 | 83 | 161.9 | 161.6 | 153.1 | 137.9 | 137~161 |
SC103-6 | 81 | 203.7 | 202.6 | 186.4 | 185.2 | 185~203 |
SC103-7 | 83.6 | 188.5 | 187.7 | 174.4 | 167.8 | 167~188 |
SC103-8 | 89 | 174.2 | 173.7 | 163.0 | 151.6 | 151~174 |
SC103-9 | 77 | 176.9 | 176.4 | 165.2 | 154.7 | 154~176 |
SC103-10 | 88 | 188.6 | 187.8 | 174.6 | 168.0 | 168~188 |
图6 温泉水样的Giggenbach Na-K-Mg三角图 TK-Na等温线是用K-Na温标计算得到的等温线;TK-Mg等温线是用K-Mg温标计算得到的等温线。
Fig.6 Giggenbach Na-K-Mg triangle diagram for hot spring water samples
泉眼编号 | G/(m·℃-1) | TZ/℃ | T0/℃ | Z0/m | Z/m |
---|---|---|---|---|---|
SC103-1 | 20 | 75.8 | 12 | 30 | 1 295.3 |
SC103-2 | 20 | 75.2 | 12 | 30 | 1 283.9 |
SC103-3 | 20 | 158.1 | 12 | 30 | 2 941.7 |
SC103-5 | 20 | 137.9 | 12 | 30 | 2 537.1 |
SC103-6 | 20 | 185.2 | 12 | 30 | 3 483.6 |
SC103-7 | 20 | 167.8 | 12 | 30 | 3 135.7 |
SC103-8 | 20 | 151.6 | 12 | 30 | 2 811.9 |
SC103-9 | 20 | 154.7 | 12 | 30 | 2 874.6 |
SC103-10 | 20 | 168.0 | 12 | 30 | 3 139.1 |
表5 研究区地下热水循环深度
Table 5 Estimated circulation depth of thermal groundwater in the study area
泉眼编号 | G/(m·℃-1) | TZ/℃ | T0/℃ | Z0/m | Z/m |
---|---|---|---|---|---|
SC103-1 | 20 | 75.8 | 12 | 30 | 1 295.3 |
SC103-2 | 20 | 75.2 | 12 | 30 | 1 283.9 |
SC103-3 | 20 | 158.1 | 12 | 30 | 2 941.7 |
SC103-5 | 20 | 137.9 | 12 | 30 | 2 537.1 |
SC103-6 | 20 | 185.2 | 12 | 30 | 3 483.6 |
SC103-7 | 20 | 167.8 | 12 | 30 | 3 135.7 |
SC103-8 | 20 | 151.6 | 12 | 30 | 2 811.9 |
SC103-9 | 20 | 154.7 | 12 | 30 | 2 874.6 |
SC103-10 | 20 | 168.0 | 12 | 30 | 3 139.1 |
图8 茶洛温泉成因模式图 1—花岗岩;2—断层;3—冰雪覆盖;4—大气降水入渗补给;5—示意性地下水流向;6—茶洛温泉;7—大地热流;T2ly—三叠系中统永列组;T3q—三叠系上统曲嘎寺组;T3t1—三叠系上统图姆沟组一段;T3t2—三叠系上统图姆沟组二段;γ—花岗岩。
Fig.8 Diagram of origin mode for Chaluo hot spring
图9 茶洛温泉东部泉眼(a)和西部泉眼(b)出露模式 1—卵石;2—砾岩;3—变质砂岩;4—灰岩;5—花岗岩;6—断裂;7—大气降水;8—冷水流向;9—热水流向;10—泉眼;11—大地热流;12—岩石空洞。
Fig.9 Spring mouth’s emergence mode in east (a) and west (b) parts of Chaluo hot spring
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