九龙县磨房沟温泉水文地球化学特征及成因浅析

２０１４年１月　第３６卷第１期　地下水　

Ｇｒｏｕｎｄ　ｗａｔｅｒ　Ｊａｎ．，２０１４　Ｖ０１．３６　Ｎ０．１　

九龙县磨房沟温泉水文地球化学特征及成因浅析　王美芳　，李晓　，焦学文　（１．成都理工大学环境与土木工程学院，四川成都６１００５９；２．中国矿业大学，江苏徐州２２１００８）　

［摘要］　磨房沟温泉为上升泉，其热水水化学类型为ＨＣＯ　一Ｎａ型，矿化度较高，属高矿化度水；温泉水中Ｎａ　、ｃｌ一　含量远远高于浅层地下水中的含量，说明温泉地热水循环深度大、径流途经长、在地下贮存时间久、淋滤溶蚀作用强烈；温　泉水主要接受大气降水补给，通过地热增温，其成因模式为大气降水补给的断裂深循环型地热系统。　［关键词］　磨房沟温泉；九龙县；水文地球化学特征；成因模式　［中图分类号］Ｐ６４１．１２　［文献标识码］　Ｂ　［文章编号］　１００４—１１８４（２０１４）０１—００２９—０３　

磨房沟温泉构造上位于鲜水河断裂带南延部分。鲜水河断　裂带是我国著名的活动性强震带，也是引人注目的水热活动带，　地热资源相当丰富。地热温泉作为一种特殊的自然资源，因其　能源价值、经济价值备受政府和投资者青睐。由于温泉是特殊　地质条件的产物，国内外学者对温泉做了大量研究，主要研究温　泉水补给源…、形成机理　Ｊ、水化学特征　Ｊ、成因模式　。　本文系统阐述了磨房沟温泉区域地质背景、水文地球化学　特征、热储结构等地质特征，在分析热源、水源、导热通道等要素　基础上提出了磨房沟温泉的成因模式，对磨房沟温泉地热区的　开发利用具有一定的指导意义。　

温泉的出露特征　磨房沟温泉位于九龙县洪坝乡西北部，海拔高程在２　４１０—　２　４５０　ｍ之间。温泉出露于磨房沟沟谷右岸岩壁，为一上升温泉　泉群，沿磨房沟沟谷呈条带状展布，其中较大的泉眼有３个（出　露情况见表１），岩壁上还有许多小的泉眼，有水渗出。温泉在１　＃、２＃泉口处形成一水塘，有大面积钙华堆积，表面长有青苔，随　着温泉水的溢出，涌冒出大量气泡。温泉水清澈透明，伴有臭鸡　蛋气味。　表１磨房沟温泉出露情况统计表　

２　地质背景　磨房沟温泉地貌上位于青藏高原向四川盆地过渡的高中山　区；地层主要为Ｐ　玄武岩，Ｐ　大理岩夹板岩，Ｐ　、Ｐ　大理岩　夹绢云母板岩，Ｔ　板岩夹变质砂岩、大理岩，江官山混染石英闪　长岩（８ｏ　）。　构造上受青藏滇缅印尼“歹”字形构造及派生次一级构造一　雅江旋转构造控制，发育有正沟断层及其次级断层，属压扭性断　裂，是温泉地区唯一起控制作用的主干断裂，断层走向近北东一　南西向，延伸约１０　ｋｍ。　

３　１．ＯＬ／ｓ●　磨　５４　８℃　

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１　３１，　２　３　ｊ　４　图１　１｝｝、２＃、３＃温泉分布图　

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图３磨房沟温泉地质构造略图　［收稿日期］２０１３—０９—２４　［作者简介］王美芳（１９８７一），女，山东威海人，在读硕士研究生，主攻方向：环境水文地质。　

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培　∞　第３６卷第１期　地下水　２０１４年１月　温泉出露区的地质构造控制了该区含水地层的平面分布和空　间格局，区内可划分为三个水文地质单元：江官山附近的混染石英　闪长岩，赋存风化裂隙水和构造裂隙水；洪坝附近的二叠系上统下　黑色岩段（Ｐ２　）、绿色岩段（Ｐ１　）、上黑色岩段（Ｐ２　）含水层，赋存碳酸　岩类岩溶水；正沟一磨房沟以西地区主要为三叠系板岩、变质砂岩、　石英细砂岩等碎屑岩类，赋存碎屑岩类层状裂隙水。　区内地震频繁，据不完全统计历史发生过地震１４７次，５级　以上地震ｌ３次，其中６次发生在磨西一石棉富含高温热水的断　带。区内地震主要为浅源地震，具有能量大，破坏力强的特征，　与区内温泉的成生关系十分密切。　３　温泉的水文地球化学特征　３．１水质分析　２０１３年３月１０日，成都理工大学赴九龙县洪坝乡采取洪坝　乡磨房沟温泉水、洪坝滨多组磨菇厂冷泉水水样，同年３月１３　日送往四川省地质　程勘察院环境工程中心按《地下水质量标　裂密集带，５级以下地震绝大多数发生于温泉分布的各断裂密集　准（ＧＢ／Ｔ１４８４８—９）》进行常规水质分析，水化学成分见表２。　表２磨房沟温泉水、滨东冷泉水水质分析结果　

洪坝滨多组磨菇厂冷泉出露于第四系覆盖层，水环境良好，　水温为１４．５℃，为常温水，水化学类型为ＨＣＯ　・ＳＯ　一Ｃａ型，矿　化度１６０．６　ｍｇ／Ｌ，ｐＨ为７．９，属低矿化度淡水、中性水，总硬度为　８０．１　ｍｇ／Ｌ，总碱度为７２．６　ｍｇ／Ｌ；洪坝乡磨房沟温泉水泉口水温　６１．２℃，ｐＨ值６．８，水质类型为ＨＣＯ　一Ｎａ型水，矿化度为　２　７１０．４　ｍｇ／Ｌ，矿化度相对较高，属高矿化度水，总硬度为３９０．４　ｍｇ／Ｌ，总碱度为１　４８３．８　ｍｇ／Ｌ，温泉水中Ｆ一含量为１．０８　ｍｇ／Ｌ，　Ｌｉ　含量为２．３５１　ｍｇ／Ｌ，硼酸盐含量为２０．２２　ｍｇ／Ｌ，为含锂、偏硼　酸的硫化氢高温医疗热矿泉水。　３．２水文地球化学特征　滨多组磨菇厂冷泉水阴离子以ＨＣＯ　一、ＳＯ　一离子为主，阳离　子以ｃａ“为主，是典型的地表水类型，ｃａ“含量略高，反映该泉水　循环不深，在地下贮存时间不长，但离子在运移过程中存在交替　作用，泉水离子成分发生了一些变化，可以代表该处裂隙潜水。　磨房沟温泉水的水化学类型、矿化度与浅层地下水（洪坝滨　多组磨菇厂冷泉水）的特征存在明显差异，显然是不同类型的水　文地球化学的产物。磨房沟温泉水水化学类型比较复杂，这与　温泉区的地质构造、围岩性质、水动力及水热条件有关，温泉水　热活动程度的各项标志以及热水化学组分的迁移富集特点，几　乎都呈现断裂带温泉的特点。　分析磨房沟温泉水质分析资料，认为温泉地热水具有以下　水文地球化学特征：１）水化学成分的亲合性与相斥性分析表明　３０　Ｎａ　、Ｋ　、Ｍｇ“及偏硅酸主要来自地壳深部，而Ｃａ　则主要来源　于浅中部岩层通过岩溶化作用形成；２）温泉水中Ｎａ＋含量为　５６０．０　ｍｇ／Ｌ，为浅层地下水中含量的１００多倍，ｃｌ一含量为１４１．８　ｍｇ／Ｌ，远远高于浅层地下水中的含量，说明磨房沟温泉地热水循　环很深，径流途经长，在地下的贮存时间较久，淋滤溶蚀作用强　烈；３）地下热水主要为大气降水、冰雪融水出露区补给，在深部　循环的过程中经过溶解、吸附、离子交换等地球化学作用，形成　富含多种微量元素和有益成分的具有特色的热矿泉水；４）有花　岗岩侵入、地震烈度高的活动性断层带，温泉水温高。　３．３热储温度估算　地球化学温标是估算热储温度的有效方法，其原理是地热　流体与矿物在一定温度条件下达到化学平衡，在随后地热流体　温度降低时，这个“记忆”仍予保持。测区温泉采用《地热资源地　质勘查规范》（ＧＢ１１６１５—２０１０）附录Ａ中Ｎａ—Ｋ赫尔盖森地热　温标计算（公式１）。　０　而丽＿２　３・　５　公式　

计算公式适用温度２５～２５０℃。式中：ｔ为热储温度，单位　为摄氏度（ｏＣ）；Ｃ。为水中钠的浓度，单位为毫克每升（ｍｇ／Ｌ）；　Ｃ　为水中钾的浓度，单位为毫克每升（ｍｇ／Ｌ）　通过计算得出磨房沟温泉平均热储温度为１５１．５０￣（２，推算　出温泉地下水循环深度，计算公式如下：　第３６卷第１期　地下水　２０１４年１月　日（ｍ）＝—１　ＵＵ（ｔ—ｔ０）＋　公式２　ｊ　式中：日为热储深度（ｍ）、１００／３为地热增温梯度；ｔ　为常温　

带梯度，本区取１７℃；　为常温带的深度，本区取４０　Ｉｎ。　推算得出热水地下循环深度约为４　５００　ｍ，数据表明温泉形　成较深、运移途径较远。　３．４温泉动态变化　将本次水样水质分析结果与１９７８年中国人民解放军ｏｏ　九三五部队所取水样水质分析结果进行对比分析，常量组分　Ｋ　、Ｎａ　、Ｃａ“、Ｍｇ“

、ＨＣＯ　一、Ｃ　一、Ｓ０　含量变化不大，水温　

稳定，受气候的影响较小，电导率和ＰＨ值变化幅度都很小，相对　较稳定，可见磨房沟温泉水水质比较稳定。温泉温度和流量动　态特征揭示洪坝温泉具有稳定的补给源、地下水运移深度较大。　表３磨房沟温泉１９７８年、２０１３年水质对比分析结果　

４温泉成因分析　

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层，即浅部变质碎屑岩弱透水盖层、中部碎屑岩夹碳酸盐热储层、　深部碳酸盐质热储层。区内热储层分布面积广，主要为沉积厚度　较大的Ｐ２２和Ｐ２３地层，岩性主要为大理岩夹板岩，由于渗透性　较好，裂隙、溶洞和构造发育，层位稳定，成为良好的热储层。　２）盖层。Ｐ：　变质砂岩夹大理岩透镜体仅含较弱一弱的孔　隙水和层状风化、构造裂隙水，浅部水温仅高于区内年平均气温　１～２。，与深部地热无关，构成区内最上部隔热隔水保温盖层。　３）导热通道。地下热水通道是指地热水在静水压力作用下　上涌的构造通道。区内正沟断层受后期多次构造运动影响，反　复继承和复活，具有多期活动及先压后张的特征，而且深切基　底，是一条具继承性活动的导热断裂，均对沟通深部热源起到了　至关重要的作用。　４）水源。地下热水的水源来自大气降水和高山冰雪融水。　补给区位于研究区东北部的江官山西北及毗邻山区岩浆岩围岩　接触带，补给高程大致为４　０００　ｆｆｌ。由于补给区的围岩接触带透水　性较好，且构造发育，有利于大气降水的渗透和下渗，当下渗到浅　变质岩系与深变质岩系的界面附近时，部分下渗水将通过深循环　加热。受正沟断层的影响，高温热水于磨房沟断裂带处径流受　阻，在静水压力作用下沿断裂上涌，温度有所降低，形成温泉。　５）热源。贡嘎山研究者认为这一带近期岩浆侵入活动频　繁，贡嘎山基底可能为一异常活跃且持续上升的岩基或岩盘，说　明该区是深部热源上升的通道　Ｊ。磨房沟温泉热源除来自地下　水在地壳内深循环过程中正常的地温梯度外，还来自于闪长体　上升侵位过程中携带的热量和混染闪长岩中的花岗岩体内放射　性元素产生的热。　

５　结论　

（１）洪坝乡磨房沟温泉以泉群的形式出露于正沟断层次级断　裂带处，水化学类型为ＨＣＯ　一Ｎａ型，矿化度为２　７１０．４　ｍｇ／Ｌ，矿　化度较高，ｃｌ一、Ｎａ　含量高，说明其在地下径流时问长、途径远。　（２）温泉成因模式为大气降水沿闪长岩体围岩接触带构造　裂隙进入含大理岩的Ｐ２地层深部，溶解碳酸钙和石膏，通过地　热增温，再通过断层破碎带以泉水的形式流出地表。　（３）温泉水为含锂、偏硼酸的硫化氢高温医疗热矿泉水，具　有很好的医疗保健功能。泉水水温高，流量四季变化小，尚未出　现温度，流量衰减的现象，说明该地区地热储量丰富，具有很好　的开发价值。　

参考文献　［１］Ｅｌｌｉｓ　Ａ　Ｊ，Ｍａｈｏｎ　Ｗ　Ａ　Ｊ．Ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｍ］．Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ．Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ，１９７７　［２］ＧｉｇｇｅｎｂａｅｈＷ　Ｆ　１９９３．Ｒｅｐｌｙ　ｔｏ　ｃｏｍｍｅｎｔ　ｂｙ　Ｐ．Ｂｌａｔｔｎｅｒ．“Ａｎｄｅｓｉｔｉｃ　ｗａ・　ｔｅｒ”Ａ　Ｐｈａｎｔｏｍ　ｏｆ　Ｉｓｏｔｏｐｉｃ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｓｉｌｉｃａｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｅａｒｔｈ　Ｐｌａｎｅｔ．Ｓｃｉ．Ｌｅｔ　ｔ，１２０　［３］刘文辉，胡雪生，刑宪生．咸阳市区地下热水特征［Ｊ］．陕西地质，　１９９８，１７．　［４］杨雷，肖琼，沈立成等．不同地质背景地热系统水一岩作用下温泉水　的地球化学特征以重庆市温塘峡背斜温泉、滇东小江断裂带温泉为　例　［Ｊ］中国岩溶，２０１１，６　［５］沈照理，朱宛华，钟佐焱．水文地球化学基础［Ｍ］．北京：地质出版社，　ｌ９９３．　［６］范文纪，贡嘎山的地质构造基础和冰Ｊｉｆ地貌特征，成都科技大学学　报，１９８２年第三期