新疆沙湾金沟河温泉形成特征研究

陈 锋，刘 涛，康 剑，郑 勇

（新疆地矿局第二水文工程地质大队，新疆昌吉831100）

新疆沙湾金沟河温泉形成特征研究

陈 锋*，刘 涛，康 剑，郑 勇

（新疆地矿局第二水文工程地质大队，新疆昌吉831100）

新疆沙湾金沟河温泉是新疆开发比较好的温泉医院，开发规模仅次于乌鲁木齐水磨沟温泉医院，一个具有较好医疗经济价值的硫化氢矿泉。对该温泉的物理化学特征、地层、构造特征和形成机理进行了研究探讨，并对其医疗价值进行了简要分析。

温泉；地质构造；水化学；大地热流

金沟河温泉位于沙湾县南山区金沟河上有的热水泉子地区（霍尔果斯达里亚），距县城约60km，该地区夏季气候凉爽，有公路相通，交通便利是避暑疗养的胜地。在旅游事业蓬勃发展的今天，颇具开发潜力的温泉资源日益受到人们的青睐。

远在清朝中期，金沟河温泉即被关内来淘金的人发现。1953年，沙湾县在这里修建了温泉疗养院。2000年沙湾县政府对该温泉进行扩建，建成了初具规模的温泉医院，2012年县政府又对该温泉医院进行扩大规模，其医疗设备配置已经比较完善。

1 地形地貌

温泉所处位置属中山区地貌，山势陡峻，沟谷纵横交汇，河谷深切，呈“U”型谷。侵蚀作用强烈，温泉出露部位地势相对西高东低，南高北低。总体地势是南高北低，7处温泉出露在金沟河河床两岸的基座阶地上，出露于基岩底部，与邻近两侧山体的相对高差达300～500m。

2 地质概况

2.1 地层

金沟河温泉地区除河谷基座阶地上部分覆盖有厚度不大的冲积卵砾石外，其他山体出露均为中石炭统前峡组地层（C2qx），为一套滨海—浅海相火山碎屑岩建造。根据岩相特征、古地理和地层层序将其分为3个亚组：下部第一亚组（C2qxa）为一套粗碎屑的灰绿、绿灰色火山喷发—火山碎屑沉积，厚3228～4412m，与下伏下石炭统接触；中部第二亚组（C2qxb）为一套灰绿、灰黑色火山喷发—火山碎屑沉积，厚3228～4412m，与下伏下石炭统接触；上部第三亚组（C2qxc）为一套灰、灰黑、灰绿色火山碎屑沉积，厚1771～2031m，与下伏C2qxb为断层接触，与上覆下二叠统呈不整合接触。在温泉周围仅出露第二和第三亚组，岩性为灰绿色、灰黑色凝灰岩、凝灰粉砂岩、含砾凝灰中粗砂岩，二者为断层接触。

2.2 温泉形成的构造特征

金沟河温泉位于北天山优地槽褶皱带的依连哈比尔尕复背斜带。受区域构造控制，形成一系列北西西、南东东向压性及压扭性断裂，北东—南西向和北西—南东向扭断裂。这个带的特点是紧闭褶皱和断裂构造同样发育，且多向北的推覆构造和拟掩断裂，其南与天山褶皱系以博罗科努—阿其克库都克断裂为界，沿次断裂带中段（金钩河温泉位于此地段以北）发育有比较完整的蛇绿岩套。根据新疆重力异常图，博罗科努—阿其克库都克断裂东西2段均位于重力异常梯度陡变位置上，表明该断裂为一条超岩石圈断裂。见图1、2。

该超岩石圈断裂不仅形成于早期古生代以前，而且它具有继承性活动特征。在一些地段，它明显的切断了第四纪沉积物。1906年12月23日发生于金沟河温泉附近的牛圈子8级大地震，1944年3月10日发生于乌苏西南的7.25级地震都和这条大断裂的继承性活动有关，表明新构造运动相当活跃。

在温泉附近，压扭性断裂表现为近东西向的弧行弯曲，上升盘阻水；扭性断裂仍以北西—南西向为主，属同一级和次一级断裂，一般在张扭性断裂与压性、压扭性断裂交汇处，形成泉水沿构造带出露分布的条件。温泉区正位于北天山的一组X型扭性断裂地段，其中北东向组在此沿河谷北东向（40°～50°）延伸。在温泉北不远，二叠系同石炭系呈断层接触，水平错动至少5km，东南盘向北东方向移动。另一组呈北西向（320°～330°）延伸，但被北东向切断；而北东向组断裂正好在温泉出露地段和北天山此地段一条主方向（北西西向）断裂相交，可能正是这个原因才造成了金沟河温泉群在这里的出露（各泉眼呈串珠状分布于此断裂上）。

2.3 水文地质条件

图1 沙湾金沟河温泉区域地质图

图2 新疆沙湾金沟河温泉区域位置图

受区域构造控制，该温泉群出露于南、北2条东西向高角度逆冲断裂形成的地堑构造之中，在地貌上呈现处东西向的山间低地，沿东西向又形成次一级的5个小型山间洼地，从而形成了褶皱断块汇水型储水构造。同时也产生了以扭性断裂（呈张性）压性断裂（呈上升盘阻水）为主、风化裂隙为次的含水带分布空间，形成了基岩裂隙水和断裂构造裂隙水。

金沟河温泉地区南、北两条逆冲断裂及配套的X型扭性断裂不但控制了该地区地下水的边界、汇水地势、蓄水滞留空间和径流通道，据前人资料，还沟通了地下深部1680m左右的热源，同时也形成了热源的挥发通道，使地下水进行深循环，与热源混合，水温升高。增加了地下水的溶解度，促进了地下水的水解和融虑岩体作用，使该地区地下水中富含有多种特殊化学成分，并形成了矿泉和温泉，其化学成分具有其特殊性和规律性。

地热水水化学类型为CO3-Na型（1号泉，温泉医院男浴室）和SO2-4·CO3-Na型（7号泉，鸡蛋泉）为主，由于断裂构造的控制，水化学类型的变化具有从中心向外围扩散变化的规律，即以鸡蛋泉为中心，向西、北、东三面扩散，泉水温度由50℃（7号泉）向南降低为49℃（1号泉）、45℃（2号泉，温泉医院女浴室），再向南为38℃、7℃、38.5℃、35.1℃（4、5、6号泉、南侧未开发的温泉），矿化度由鸡蛋泉的0.553g/L，向南降低为0.387g/L（温泉医院），再向南为0.378g/L（4号泉），见表1。

从温度和化学特征分析，鸡蛋泉温度最高，矿化度最大，水化学类型以SO2-4·CO3-Na型为主，再向南温度略有降低，矿化度也相应的降低，水化学类型变为CO3-Na型，可见在出露地表的过程中，鸡蛋泉为热水上升的中心通道，与河水混合较少，其他泉点热水出露地表时，受河水的混合，使矿化度降低，并且使温泉水中的HCO3-的含量增加。

表1 温泉点出露温度及水质

3 温泉的形成机制

温泉南约6km处为天山优地槽褶皱带拜辛德达坂—撒热塔克塔依大断裂带通过处，走向300°左右，倾角35°左右，为一条拟掩断层。自金沟河温泉向南约14km处为博罗科努—阿其克库都克超岩石圈断裂。此间金沟河至少横过4条与该断裂走向平行的主要断裂，且全为拟掩断层或逆冲断层，形成叠瓦状。这种叠瓦状断裂为构造应力最集中的地段，断裂深度较大，断裂带破碎，为地下水的运移提供了良好的通道。新疆大部分地热出露点都具有叠瓦状断裂的特点。

温泉的水源主要来自金沟河上游地表水补给，都位于依连哈比尔尕山上冰川前缘，在夏天直接受冰川消融水的补给，加之这个地段正是天山降水量较多的地带，流水经过地段均为受构造变动破坏而形成的强烈破坏地段，为地表水流补给地下创造了有利的条件。

然而，根据金沟河温泉成因模式图（图3），金沟河温泉常年补给水源位于海拔2000～3000m地段，夏天最高可位于3800m左右；温泉出露地段海拔为1750m左右。这里年平均气温低于5℃，很显然从温泉上游补给的地表水在最深埋藏处被正常地温梯度加热可达80℃左右；然而仅此温度热水在流渗8～10km又是紧邻常年流水河段条件，此热水仍保留40℃以上的温度常年不变。由此推断，该温泉水在上游接受补给，沿博罗科努—阿其克库都克断裂和拜辛德达坂—萨热塔克塔依大断裂向下入渗，并且这2条断裂在地下深处很可能是相通的，经过深循环，接受大地热流被加热，在金沟河温泉部位被阻挡，沿构造破碎带向上运移，出露地表形成温泉。

根据这2条断裂所处地带的地质地貌特征和新近历史上不断有中强以上甚至7～8级地震活动的特点，表明沿此地带新构造活动十分强烈，在博罗科努—阿其克库都克断裂延伸上千公里地段差异运动也是极其明显的。一些研究资料表明：新构造运动强烈及一些地震活动区，常形成深部热水上涌的通道，呈现局部地热正异常，这也说明了沿该断裂带两侧附近有多处温度较高的温泉出露的缘由。

图3 沙湾县金沟河温泉成因模式图

4 温泉水的开发利用及医疗价值

目前该温泉已经建成了1栋4层楼的温泉医院，并配备有常规的医疗设施。建成一个集医疗、疗养、洗浴为一体的综合性温泉医院。主要治疗各种皮肤病和关节炎等，来此治疗的患者络绎不绝，大部分都是来自疆内的少数名族。同时，该温泉所在位置风景优美，也吸引了不少旅游的人，受旅游的带动，在温泉周围建成了3～4栋度假酒店，基础设施配备较齐全。

从医疗价值分析，其温泉水中含有硫磺，具有杀菌消炎的功效，所以能治疗各种皮肤病。对于关节炎的治疗，主要是病人浸泡在温泉水中，毛孔会很快张开，促进血液循环的加速，使新陈代谢作用增强，有利于热量散发，该温泉水中含有的碳酸钙能够恢复体力，钾对治疗糖尿病和关节炎具有一定的效果，硫磺可以软化角质。

5 结论

综上所述可以确定，金沟河温泉成因为隆起山地对流型，其热源主要来自于深部大地热流，由博罗科努—阿其克库都克断裂以及与之相关的较大型断裂提供通道，在条件合适地段它们都可能成为热源通道，并形成区域性的地热异常带。而温泉水在拜辛德达坂-萨热塔克塔依大断裂位置为接受地表径流和大气降水补给，沿断裂破碎带向下运移，在深部接受大地热流的加热，同时不排除深部高温热水的涌入，在金沟河温泉附近被其次级断裂阻挡向下游运移的地下热水，使其出露地表，形成温泉。

热水或温泉的温度主要取决于参与对流循环的地下水量、循环深度和地热系统所处的区域热背景。在热背景一定的条件下，热水循环深度越大，地下水循环量越少，地热水的温度越高。

[1]陈锋，等.新疆维吾尔自治区地热资源调查与评价报告[R].新疆地矿局第二水文工程地质大队，2011.

[2]周念沪.地热资源开发利用实务全书[M].中国地质科学出版社，2005.

[3]徐世光,郭远生.地热学基础[M].科学出版社,2009.

[4]GB/T 11615-2010地热资源地质勘查规范[S].

[5]陈建波.新疆地震构造特征研究[D].甘肃：中国地震局兰州地震研究所，2008.

P314.1

A

1004-5716(2015)02-0131-04

2014-03-11

2014-03-14

陈锋（1982-），男（汉族），新疆昌吉人，工程师，现从事水文地质、工程地质和环境地质方面的工作。