屈泽伟; 张恒; 胡亚召; 袁伟; 罗运祥
【期刊名称】《《矿产勘查》》
【年(卷),期】2019(010)005
【总页数】10页(P1233-1242)
【关键词】川西地区; 对流型; 地热成因; 地热区划; 环境地质问题
【作 者】屈泽伟; 张恒; 胡亚召; 袁伟; 罗运祥
【作者单位】四川省地质工程勘察院 成都610000
【正文语种】中 文
【中图分类】P314.2
0 引言
川西地区地热资源极为丰富（傅广海，2009；蔺文静等，2013；杨文亮和金光荣，2017），地热点分布极为广泛，虽具有得天独厚的中高温地热资源，但整体上地热资源开发程度较低，利用方式单一，缺乏统一区划与科学管理，多以温泉洗浴、医疗保健为主，其次为农业温室、洗衣饮用或未利用状态等资源浪费极为严重（李晓琴，2008）。除康定市二道桥温泉与榆林宫温泉、泸定县海螺沟温泉、甘孜县城南温泉、理塘县毛垭坝温泉、巴塘县巴神温泉、乡城县然乌温泉，在做有一定规模的旅游疗养、医疗保健利用外，其余露头均为未进行有规模的正规开发利用；尽管康定市作为甘孜州第一个利用地热资源集中供暖的区域，在地热供暖方面起到了示范性的作用，但是，因甘孜州特殊的高原气候条件，各行政区对利用地热资源供暖、发电仍有较大、较急迫的需求。
1 地质构造背景
川西地区位于青藏高原东南缘，地处松潘—甘孜造山带，属印度板块和欧亚板块碰撞地带，大地构造上处“青、藏、滇、缅、印尼歹字型构造体系”头部向中部转折端的东部。区内构造活动以隆起为主，现代地形以山地为骨架，三大主控断裂带均已切入地幔，现今构造活动强烈，历经多次构造变动，构造裂隙发育，地震频繁，一系列的构造体系不仅形成区内地质构造的基本格架，而且控制其地层展布、岩浆活动以及地热资源的形成和分布，温泉多沿断裂构造带密集分布。
区内主要发育有近南北走向的金沙江、甘孜—理塘、鲜水河三大断裂带（图1），为地下水进行水热活动的良好通道。其中，金沙江断裂带总体向西倾斜，倾角较大，以强烈挤压为特征，沿断裂带分布蛇绿岩和混杂岩，是早中生代板块府冲带，是一条深切地幔的超岩石圈断裂；甘孜—理塘断裂带地表倾向北东或西南，具压扭性，沿该带发现的蛇绿混杂岩，表明该带为一重要的岩石圈断裂，切割深度已达上地幔，鲜水河断裂带总体走向北西，倾向北东，断裂带上有强烈的挤压破碎现象，断层带、劈理带、挤压片理带、褶皱带、板岩常炭化、石墨化均十分发育，该断裂是一条规模大，形成较早，对变质及岩浆活动有较明显控制作用的深大断裂，是四川省现今活动最为强烈的一个构造带（罗来麟，1994；何京生等，1982；何京生，1984）。
图1 川西地区构造纲要图
2 地热资源概况
2.1 资源类型
川西地区地热资源属对流型大地热流作用机制下形成的以中高温热水型为主的地热资源区，即隆起山地型地热资源。区内地下热水的形成及赋存多具备水源、热源及热储3 个基本条件，少数具有一定厚度的盖层（方丽萍等，1998；刘红战等，2014；赵璐等，2011；杨金和等，2008；肖汉全，2009；王宝玉，1999）。
水源：主要为大气降水、冰川融水及地表水；
热源：来自现代活动性大断裂沟通深部幔源岩浆热（放射性元素衰变）（刘昭等，2014）、沿断裂破碎带产生的机械摩擦热，且以对流型为主。另外，来自地壳深部的热传导，也是该区热矿水的热源之一；
热储：带状热储，岩性主要为断层构造岩。在近代还有较强活动性的构造复合位置、大断裂和由它引起的次一级断裂相交会的地方、张性、张扭性的断裂及节理处，这些地方岩石较破碎，具有有效空隙率及渗透性，发育为地下水容库，常常是地下热水富集、运移和深部热水上涌的有利场所，可统称为热储；
盖层：第四系钙质胶结物、三叠系及二叠系变质岩（砂板岩、千枚岩等）地层有着较低的导热率，可形成地热系统的盖层。
2.2 资源特征
川西地区在区域地热背景上属于藏南—川西—滇西水热活动密集带，高热流异常显示明显，地热点分布明显受控于板块构造运动，高温地热区集中分布于板块碰撞边缘且居里面埋深较浅地带（廖志杰等，1999）。区内地热资源极为丰富，仅天然出露温泉就高达196 处，水热类型齐全，既有普通温泉，又有沸泉、喷泉、沸喷泉、间歇喷泉等。
工作区内共出露或揭露地热点130 余处。地热资源总量4.26×1016kJ，地热流体可开采量1.29×107 m3·a-1，流体可开采热量2.56×1012kJ·a-1。大地热流密度61.75～118.09 mW／m2，地热流体热储温度71.51～173.02℃，属中高温地热资源；地下水类型以HCO3-Na 型水为主；地热流体矿化度120～2214.3 mg·L-1，以淡水和微咸水占优，咸水极少；地热流体腐蚀性以非腐蚀性水为主；地热流体结垢量5.4～1623.1 mg·L-1。
2.3 资源分布
根据收集资料及调查成果，川西地区地热资源分布严格受控于区内构造，地热点沿三大主控断裂带呈串珠状展布。此外，区内人口分布密集区和温泉出露密集区具有良好的重叠性，尤以金沙江、雅砻江、大渡河这三大水系的河谷地带及县城周边更为突出，具体见图2 及表1，典型地热点见图3。
2.4 成因分析
图2 人口分布与温泉分布对照图
表1 川西地区地热资源特征及分布情况一览表
川西地区地处构造隆起凸起部位，受区域和区内构造条件制约，水动力条件相对活跃。地热流体运动以与构造展布相一致的侧向径流为主，其次是开启性好的断裂带的垂向运动，到达一定深度后转而上升，在主断裂与次级断裂交汇处或构造侵蚀有利部位以温（热）泉的形式出露地表。
本次以康定市雅拉河沿线温泉为例，对热矿水的形成原因进行分析，其成因模式见图4。
大雪山—农戈山断裂为鲜水河大断裂南端，已切入地幔，现今构造活动强烈，历经多次构造变动，构造裂隙发育。近现代大气降水及冰川融水、地表水沿构造裂隙直接以断裂渗漏的方式补给地下含水层，并在不同深度汇入断裂破碎带及其影响带，后通过侧向径流流向断层交汇处并进入次级断裂（雅拉河断裂），进行深循环（王奎峰，2009；陈墨香等，1990；王贵玲等，2004；傅广海等，2009；赵振等，2015；汪集旸等，1993；Zhang Weibin，et al.，2016）。由于在本区特有的地质构造特征下，具有高地热背景，地下水在长期径流过程中不断吸取围岩中的热量、接受来自现代活动性大断裂沟通深部幔源岩浆热及沿断裂破碎带产生的机械摩擦热，进行热交换、离子交换、溶滤、吸附等复杂的热物理、化学作用，生成了具特殊矿物成分的高温热矿水，最终在适宜的构造、地貌部位溢出地表，形成温泉（王卫星等，2013；赵璐等，2011；张保建等，2015；Liu Yaping，et al.，2015；王通国等，2002）。
3 地热资源开发利用区划
3.1 目的及原则
区划目的：加快地热资源开发利用步伐，科学区划，加强管理，规避资源浪费，预防潜在工程环境问题，实现高原藏区地热资源最大经济效益和实用价值。
区划原则：基于川西高原藏区实际情况，按照相关规范及技术要求，综合考虑地热资源基本特征、自然地理环境、人口居住状况、地方经济发展水平、以往开发利用程度与地方需求等因素，深挖资源潜力，兼顾地方城乡发展规划，依托梯级开发利用模式，对川西地区地热资源开发利用实施区划。
（1）分类开发，打造精品；挖掘文化内涵，突出温泉产品的地域特色；自然和谐，保持原始风貌；居民参与，可持续发展。
（2）组合协调，将区内赋存的特色旅游资源和温泉资源整合开发，充分利用温泉资源的观光旅游和康体医疗价值。
图3 川西地区典型地热点照片
图4 雅拉河热矿水成因模式图
（3）因地制宜，按地热资源温度分级及流体水化学特征等因素，划定地热资源优先开发区、重点开发区及暂缓开发区，确定地热资源开发利用方向，
（4）梯级开发，在开发利用时，应从Ⅰ级至Ⅴ级逐级进行考虑，且上一级利用的出口温度即为下一级利用的入口温度，实现高温、中温、低温地热资源的综合利用，规避资源浪费。
3.2 区划依据
3.2.1 温度区划依据
根据泉或者地热井口的流体温度可以将地热资源梯级利用划分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个利用级别；根据地热储代表性温度，可将地热资源按温度划分为高温、中温、低温三大类（表2）。
表2 地热资源温度分级及其利用方向
3.2.2 水化学特征区划依据
根据地热流体水化学特征及《理疗热矿水水质标准》（表3），可将地热流体按理疗热泉水定名；热矿水固有的物理特性与化学成分，在持续作用下，可增强机体适应机能，促进组织细胞生长，从而对人体产生保健作用（表4）。
表3 理疗热矿水水质标准资料来源：依据GB／T 11615-2010《地热资源地质勘查规范》（附录E 理疗热矿水水质标准）。
3.3 具体区划
基于地热资源开发利用区划目的及原则，依托地热资源温度区划及地热流体水化学特征区划，综合考虑温泉资源地的可进入性（是否方便、通畅、快捷、安全）、与中心城市及主要客源地的距离、温泉地生态环境及经济发展水平、投资环境以及当地的基础设施和接待设施状况等综合因素，采用因地适宜、梯级开发、综合利用的整体思路，对川西地区地热资源开发利用进行科学区划。高温地热资源可考虑区划为优先开发区，主要开发利用方向为发电、供暖；中、低温地热资源可根据实际情况具体区划为重点开发区及暂缓开发区，主要开发利用方向为休闲旅游、观光体验、医疗保健、温室种植及农灌等。
表4 温泉水主要成分及功效一览表
本文对川西地区地热资源区划仅限于工作区内，总体区划见表5。
表5 川西地区地热资源开发总体区划一览表
（1）优先开发区
优先开发区以发电、供暖为主，主要包括6 个地热区块，即康定市榆林宫及中古、甘孜县干因戈、理塘县卡辉及格扎及巴塘县格坑地热区（表6，表7）。
表6 优先开发区地热资源基本特征一览表
表7 优先开发区地热资源优势及开发方案一览表
（2）重点开发区
重点开发区以供暖、休闲旅游及康体保健为主，主要包括10 个地热区块，即康定市榆林宫、中谷热水塘及木格措、道孚县龙普沟、丹巴县党岭、理塘县热水塘及毛垭、甘孜县城南、巴塘县措普沟及鹦哥嘴村（表8，表9）。
（3）暂缓开发区
川西地区其他地热点或温度较低、流量小，或位于偏远地区、人流量少等客观因素制约，统一区划为暂缓开发区，建议应因地制宜，按需利用，维持现状，可等待地方城镇进一步区划建设后，再选择适当的开发利用方式。
表8 重点开发区地热资源基本特征一览表
4 地热资源开发利用过程可能存在的问题
地热资源作为一种新型能源，较常规能源有着环境与经济上的优势，在开发过程中排放污染物的水平比常规能源要少的多（申建梅），其利用范围和规模越来越大，开发前景广阔。简单来说，地热资源开发就是从地热储层中抽取大量含有一定化学成分的蒸汽和流体，进而实现对其热量和水化学成分利用的过程。不合理、不科学地开发利用地热资源，将不可避免的产生一系列环境地质问题，譬如大气污染、水污染、土壤污染、噪声污染、热污染、地面干扰与地面沉降及地震活动等（贺玉龙等，2008；申建梅等，1998；郭加朋等，2007；尤伟静等，2013）。
因此，在地热开发利用的同时，要对其工程环境影响进行评估，可采取地热尾水回灌、物理化学方法及先进的消声设备等措施，将工程环境问题最小化，从而保证地热资源的可持续利用，实现经济效益和环境效益双赢。
表9 重点开发区地热资源优势及开发方案一览表
续表
5 结论
（1）川西地区地质构造复杂，断裂发育且规模巨大，切割深度多达上地幔，主要发育3 条主控断裂，即鲜水河断裂、甘孜—理塘断裂及金沙江断裂。
（2）川西地区地热资源类型为隆起山地对流型地热资源，以中高温地热资源为主，地热点分布严格受控于区内构造且与区内人口分布具有良好的重叠性；水热类型齐全，水质优良，有益元素丰，氟、硅元素浓度多达理疗热矿水命名浓度。
（3）川西地区地热资源得天独厚，但整体上开发利用程度较低，方式单一，缺乏科学区划与管理，资源浪费严重。
（4）采用因地适宜、梯级开发、综合利用的整体思路，将川西地区地热资源开发科学区划为优先开发区、重点开发区及暂缓开发区。6 个优先开发区主要开发利用方向为供暖、发电；10 个重点开发区主要开发利用方向为观光旅游及康体保健；其余地热区为暂缓开发区。
（5）针对不合理、不科学地开发利用地热资源可能产生的一系列工程环境问题，提出了具体预防措施。
参考文献
【相关文献】
Liu Yaping，Zhou Xun，Deng Zijuan，et al.2015.Hydrochemical characteristics and genesis analysis of the Jifei hot spring in Yunnan，southwestern China［J］.Geothermics，53：38-45.
Zhang Weibin，Du Jianguo，Zhou Xiaocheng，et al.2016.Mantle volatiles in spring gases in the Basin and Range Province on the west of Beijing，China：Constraints from helium and carbon isotopes［J］.Journal of Volcanology and Geothermal Research，309：45-52.
陈墨香，汪集旸，汪缉安.1990.华北断陷盆地地热场特征及其形成机制［J］.地质学报，（1）：80-91.
方丽萍，丁建博.1998.云南地热资源的成因分析及开发利用［J］.四川地质科技情报，（2）：15-16.
傅广海，殷继成.2009.四川省甘孜州温泉资源分布、成因及旅游开发探讨［J］.西北大学学报（自然科学版），39（1）：143-144.
傅广海.2009.四川省甘孜州温泉类型、成因及旅游开发模式研究［D］.成都：成都理工大学.
郭加朋，吴立进，焦丽香.2007.地热资源开发利用过程中的环境问题浅析［J］.科技情报开发与经济，17（35）：180.
何京生，赵友年，赖绍民.1982.四川省地下热水点的分布与挽近构造体系间的关系［J］.水文地质工程地质，（6）：17-21.
何京生.1984.四川省地下热水资源展望［J］.大自然探索，（4）：109-113.
贺玉龙，杨立中，熊春梅.2008.地热开发过程中的主要工程环境问题［J］.环境与可持续发展，（5）：43-44.
李晓琴.2008.川西地区温泉特征及旅游可持续发展研究［J］.安徽农业科学，36（16）：6915-6917.
廖志杰，赵平.1999.滇藏地热带—地热资源和典型地热系统［M］.北京：科学出版社.
蔺文静，刘志明，王婉丽，等.2013.中国地热资源及其潜力评估［J］.中国地质，40（1）：312-321.
刘红战，张小凌，姚明波.2014.云南石林盆地地热地质特征及成因分析［J］.东华理工大学学报（自然科学版），37（1）：70-74.
刘昭，蔺文静，张萌，等.2014.尼木—那区地热流体成因及幔源流体贡献［J］.地学前缘，21（6）：357-369.
罗来麟.1994.四川西部温泉分布及成因初探［J］.重庆师范学院学报（自然科学版），（2）：39-47.
申建梅，陈宗宇，张古杉.1998.地热开发利用过程中的环境效应及环境保护［J］.地球学报，19（4）：402-408.
汪集旸，熊亮萍，庞忠和.1993.地温对流型地热系统［M］.北京：科学出版社.
王宝玉.1999.河南省地热资源开发利用现状及展望［J］.地质与勘探，35（1）：47-48.
王贵玲，刘志明，蔺文静.2004.鄂尔多斯周缘地质构造对地热资源形成的控制作用［J］.地质学报，78（1）：45-49.
王奎峰.2009.山东省聊城市东部地热田地热资源特征［J］.中国地质，36（1）：195-201.
王通国，冯在敏，常允新，等.2002.汤头温泉开发引起的环境地质问题及防治对策［J］.13（1）：85-.
王卫星，李攻科，李宏，等.2013.河北汤泉地热流体水文地球化学特征及其成因［J］.中国地质，40（6）：1935-1941.
肖汉全.2009.川南地下热水资源研究及其开发利用［J］.地质学报，29（2）：180-182.
杨金和，高俊彩.2008.安宁温泉地热区地热地质特征分析与研究［J］.昆明理工大学学报（理工版），33（5）：2-6.
杨文亮，金光荣.2017.贵州泗塘温泉成因分析［J］.矿产勘查，8（2）：337-342.
尤伟静，刘延峰，郭明晶.2013.地热资源开发利用过程中的主要环境问题［J］.安全与环境工程，20（2）：25-28.
张保建，刘福义，高宗军，等.2015.鲁西北地区理疗热矿水的形成条件及找矿靶区［J］.中国地质，42（4）：1170-1178.
赵璐，邬立，罗湘赣.2011.贵阳市乌当区地热田成因及水质特征分析［J］.中国地质，38（3）：724-730.
赵璐，邬立，罗湘赣.2011.贵阳市乌当区地热田成因及水质特征分析［J］.中国地质，38（3）：725-729.
赵振，于漂罗，陈惠娟，等.2015.青海省西宁地热田成因分析及资源评价［J］.中国地质，42（3）：803-810.下载本文
