滇东南薄竹山地区温泉地质特征及成因分析*

滇东南薄竹山地区温泉地质特征及成因分析*

陶时雨1，张世涛1，张东泽2，张磊3，黄威虎4

(1.昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093；2.昆明有色冶金设计研究院股份公司，

云南 昆明 650051；3.云南省昭通市水利水电勘查设计研究院，云南 昭通 657000；

4.贵州省有色金属和核工业地质勘查局地质矿产勘查院，贵州 贵阳 550005)

摘要：滇东南薄竹山地区温泉出露5处，分别分布于薄竹山花岗岩体的南西、北东两侧，均为上升泉，其热水化学类型均为HCO3-Na+型；温泉补给来源主要为大气降水，补给高度在海拔2 000 m以上；呈带状热储结构，热储温度以邻区类比为70～110 ℃；估算热水循环深度2 580～2 977 m.区域内北西向张性断裂及发育的岩溶通道起主要导水作用，区内发育的构造裂隙网起导热作用.该区温泉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：薄竹山温泉；地热地质；水化学；成因模式

薄竹山位于云南省文山州马关县小街镇，该区出露温泉共5处，均位于老君山国家级自然保护区内，分别沿3条北东向断层呈线状分布.所有温泉流量都较小，现仅有流量较大的菖蒲塘温泉(3.5 L/s)被当地村民开发用于洗浴，其余温泉均未开发利用.

研究总结了薄竹山地区的水文地质特征，在分析热能来源、热储结构、温泉补、径、排条件等基础上结合该地区地质背景提出温泉成因模式，为该地区进一步认识、开发地热资源提供依据.

1区域地质背景

温泉出露区位于滇东南华南板块西缘的滇东南褶皱带内[1].区内总体为以薄竹山花岗岩体为核心的穹窿构造，寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系地层由内向外依次环绕花岗岩体分布.区内最高峰为海拔2 991 m的薄竹峰；最低处为区域南部标高1 100 m的那么果河，相对高差近1 900 m，属强烈切割高中山地貌，地形不平坦，地势较陡，总体上北高南低，山脊大致呈南北向分布.

1.1地层

薄竹山及其外围出露地层主要是古生代寒武系(∈)、下奥陶统(O1)、下泥盆统(D1)及布于沟谷间松散的第四系(Q).缺失中奥陶统(O2)、上奥陶统(O3)及志留系(S)地层.沉积主要表现为砂泥质建造，下部有类复理石沉积结构特征，由下往上沉积特征逐渐稳定.

区内碳酸盐类沉积岩因其溶隙、孔隙发育，有利于地表水渗入，岩溶水受大气降雨补给后沿溶隙、孔隙向下渗透，为温泉水的补给及流通提供了充足条件.

1.2岩浆岩

薄竹山地区岩浆活动频繁[2]，主要为印支期、燕山期和喜马拉雅期.岩浆岩类型以基性、酸性两类岩为主，以侵入活动方式为主，少数为喷溢.

在地质印支期主要是基性岩浆的喷溢和少量同类岩浆侵入，燕山期时则以酸性岩浆侵入为主，到了喜马拉雅期酸性岩浆的侵入比燕山期大量减少.岩浆的活动为形成温泉提供了重要的地下热源.

1.3构造

研究区位于华南褶皱系滇东南褶皱带的文山—富宁断褶束[3]，区域经过漫长的地质历史时期，形成的各种构造形迹、断裂、褶皱相互组合、叠加发育，褶皱主要为薄竹山穹窿，断裂则以北西向、北东向及近东西向三组为主[3].

图1　薄竹山地区构造纲要图

区内最早的构造线方向为北东向，薄竹山地区的褶皱为轴部近北东向的背斜，而温泉则出露于背斜的南西翼.褶皱形成时间早于薄竹山花岗岩体，主要为压扭性断层，具有隔水性质，并有多期次活动的特点.

北西向断裂垂直褶皱轴展布，有向北西撒开、向南收敛的规律，具左旋平移及多期活动的特征，表现出岩性较为破碎、含水性较强及透水性良好的特点，为区内主要导水构造.

近东西向的断裂构造形成最晚，切穿另外两组较老的构造形迹，且多表现出张扭性质.断层带中部见破碎角砾构造，两侧岩石裂隙及张开程度逐渐增强，部分矿体顺该向断裂发育，在已有坑道内见断裂带有滴水现象，表明为导水断层.

2温泉水化学特征

薄竹山地区的温泉主要为①菖蒲塘温泉、②腰店热水塘、③陈家寨温泉、④马家寨温泉及⑤二河沟热水塘5个，均出露于花岗岩内部，位于断层位置附近.水温41～52 ℃不等，流量0.3～3.5 L/s不等，各温泉出露高程1 400～1 990 m不等.泉水无色，有轻微臭鸡蛋气味(H2S)，水质清澈透明，泉口附近未见钙华等沉积物(表1).

表1　薄竹山温泉出露特征表

薄竹山地处云南滇东中低温水热活动区丘北-文山亚区的砚山-文山低温热水带[4]，区内温泉均属中温温泉(40～60 ℃)，水温长期恒定不变.分别取4处温泉水样进行水化学分析(表2).

表2　薄竹山地区温泉水化学分析表(mg/L)

数据测试单位：云南省核工业二○九地质大队测试研究中心

地热水的化学成分是地下水在长期地下循环过程中形成的，它与围岩的性质、地质构造、地表水及冷泉水(低于25 ℃的地下水)的水质有一定关系，由表2可知温泉水为碱至弱碱性，均属于硬水，与地表水化学成分相比所溶各离子成分相对增加，说明地下循环过程中与围岩发生的物理、化学变化相对明显.

3温泉成因模式浅析

3.1热源

文山州处于云南省中低温热储亚区，天然热流量2 164大卡/秒，热储温度以邻区类比为70～110 ℃，由估算循环深度的公式[6]：

式中：H—循环深度(m)；

t—热储温度(℃)；

to—恒温带温度(℃)，取15 ℃(即当地平均气温加2 ℃)；

h—恒温带深度(m)，本区取20 m；

T—地温梯度(℃/100 m)，该地区取3.5 ℃/100 m.

经计算基础深度约为2 580～2 977 m，地下水深循环表明更新能力较强[7-8],运移途径较远[9].

根据覃玉玺等[10]划分的云南省温泉区划，该温泉区属于丽江-楚雄-绥江-文山温泉区砚山-文山温泉带.据地温等值线资料可知，岩石圈低温分布，莫霍面上温度仅537 ℃[11]，地壳地温梯度平均为1.2 ℃/m，温泉地热场受到区内穹窿构造及派生断裂控制，以薄竹山断裂为中心，呈北东-南西向不对称纺锤状分布.

各项数据显示滇东南地区为云南省低热流区，有典型的稳定地热特征.在低温热流背景下，薄竹山花岗岩体及周边分布的构造断裂网络形成局部地热异常.温泉的热源除了来自正常的地温梯度外，地幔热流、上地壳含放射性元素衰变释放的热量、薄竹山复式花岗岩体深部残留的岩浆余热等构成了薄竹山温泉地热系统.

3.2热通道与热储结构

区内温泉排泄于3条并列北东向菖蒲塘断裂(F5)、腰店断裂(F6)及背阴山-狗头山-多依树断裂(F7)附近，经区域物、化探[2]资料结合遥感解译，断裂切穿花岗岩体，均表现为逆断层性质.断裂向花岗岩深部延伸，挤压破碎带形成良好的裂隙通道对导水导热起重要作用，深部加热的地下水在构造破碎带上涌出露形成温泉.

根据区域水文地质特征，区内没有固定的隔热地层，热储结构主要受构造裂隙带的控制.断裂破碎带在深部既是储热导热空间，又是对流通道.区域资料显示在构造薄弱地见地热异常现象，属于带状热储结构.

3.3热水补、径、排条件

根据水文地质条件，分析该区降雨量与温泉水温变化关系[12](图2)，可知温泉与大气降水有一定关系.受到不同地层岩性对渗流的控制，区域碳酸盐岩类地下水径流量较大，岩溶水强烈交替循环，当浅层水与深层上涌热水合流，就会导致水温降低.此外热水流运移过程中热量扩散，也会使水温降低.

图2　温泉出露区降雨量与温度变化图

在野外地质调查过程中，发现温泉排泄区北西方向乐诗冲一带有地表水流逐渐减小甚至断流现象.结合其他地质情况分析得知：该区碳酸盐岩沉积建造的白云岩、灰岩，经过漫长的地质构造运动作用，除节理裂隙特别发育外，深部物探结果可知岩溶也较发育，贯通的岩溶裂隙使地表水流下渗，在地下形成富水性良好的含水层.而该区的温泉均为上升泉，表现出明显的承压性.根据地下水动力学原理[13]结合温泉区流溢的高程分析，温泉群补给高度在海拔2 000 m以上，这与北西侧乐诗冲一带的高程情况完全吻合.在地表接受大气降水补给以后，沿熔岩裂隙及北西向的张性断裂向深部径流，形成深循环的地下水.

图3薄竹山温泉成因模式图

Fig.3The genesis model chart of hotspring in Bozhushan area

丘北-文山亚区内[4]地热水与冷泉水化学成分相似，F、CO2含量极微，SiO2、K、Na含量有随水温升高而有增加趋势，表明热水与冷泉水之间有补给关系，说明该区地下水力联系较为密切.在区域构造控制下复杂的裂隙网既沟通了深部热源，也为地下水深循环吸收热量、排泄出露提供重要的通道，起导热、导水的作用.

4小结

通过以上分析，薄竹山地区温泉地热系统的成因模式可概括为：大气降水在向地壳深处渗流过程中，随着深度的增加温度升高，在循环达到一定深度后，因岩浆余热的加热，然后在适宜的条件下又沿着导水的构造裂隙流至地表形成温泉，因此定义为深层渗入循环型上升温泉.

参考文献:

[1]张世涛.滇东南薄竹山复式岩体的地质特征及其演化规律[J].云南地质，1997，16(3):222-232.

[2]张亚辉.滇东南薄竹山晚燕山期酸性岩浆热液成矿作用研究[D].昆明：昆明理工大学，2013.

[3]张亚辉.云南省文山官房矽卡岩型钨矿床控矿构造研究[D].昆明：昆明理工大学，2011.

[4]何俊杰，段定勇.云南省地热地质区划图说明书(1:75万)[R].昆明：云南省地质矿产局地热地质队，1983.

[5]林传仙.矿物及有关化合物热力学数据手册[M].北京：科学出版社，1985.

[6]王大纯，张人权.水文地质学基础[M].北京：地质出版社，1994.

[7]禚传源.怒江跃进桥地区温泉成因机制分析与跃进桥温泉恢复替代方案研究[D].昆明：昆明理工大学，2009.

[8]屈丽丽.怒江跃进桥温泉水化学特征及成因分析[J].科学技术与工程，2011，11(20):4723-4729.

[9]杜毓超.滇西潞西盆地温泉水文地球化学特征及其成因[J].地质通报，2012，31(2～3):406-412.

[10]覃玉玺，潘用泛.云南省温泉区划与地震空间关系的初步探讨[J].地震研究，1982，5(2):200-202.

[11]周真恒，向才英.云南岩石圈地温分布[J].地震地质，1997，19(3):227-234.

[12]刘晓波.文山官房钨矿区水文地质条件及矿坑涌水量预测[D].昆明：昆明理工大学，2011.

[13]薛禹群，吴吉.地下水动力学[M].三版.北京：地质出版社，2010.

Analysis of Geological Characteristics and Genesis of Hot

Springs in Bozhushan Area in Southeast of Yunnan Province

TAO Shi-yu1， ZHANG Shi-tao1， ZHANG Dong-ze1， ZHANG Lei2， HUANG Wei-hu4

(1. College of Land Resources Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China；

2.Kunming Engineering & Research Institute of Non-ferrous Metallurgy Co.，LTD,

Kunming 650051，China；3.Zhaotong Investigation，Design & Research Institute of Water Conservancy &

Hydropower,Zhaotong 657000，China；4.Non-ferrous Metals and Nuclear Industry Geological

Exploration Bureau of Guizhou, Guiyang 550005，China)

Abstract:There are five hot springs，which is distributed in the south west and north east side of granite body in Bozhushan area in southeast of Yunnan Province.All of them are ascending springs and the heat-hydro chemical type is HCO3-Na+.The source of replenishment is atmospheric precipitation，and its replenishment height is above an altitude of 2 000 m.The reservoir structure is banded，and its temperature is 70～110 ℃ according to analogy with adjacent regions. Estimated heat-water circulation depth is 2 580～2 977 m.Main water channels are the north-west faults and karst channel of this area，furthermore the structural fissures network plays a role of conducting heat.The genetic model of springs in this area is fracture deep circular geothermal system recharged from atmospheric precipitation.

Keywords:Hot springs of Bozhushan area; Geothermal geology; Hydrochemistry; Genetic model

中图分类号：P641；P56

文献标志码：A

文章编号：1007-9793(2015)06-0065-05

通信作者：张世涛，教授，博士生导师，主要从事区域地质与成矿作用方面研究.Email：taogezhang@hotmail.com.

作者简介：陶时雨(1989-)，男，云南普洱人，傣族，硕士研究生，主要从事区域构造、水文地质与工程地质方面研究.Email：576622591@qq.com.

基金项目：云南省地质勘查基金资助项目(Z201102).

收稿日期：*2015-08-10