西藏自治区萨迦县卡吾地热地质构造特征及成因初步分析

马昭雄，邹俊，谢伟，刘鹏

（四川省地球物理调查研究所，成都 610072）

西藏自“十二五”时期大力实施城镇供暖工程，重点推进高寒高海拔县城的供暖工程建设。萨迦县地处青藏高原高寒山区，取暖问题困扰着广大市民群众。萨迦县具有丰富地热资源（佟伟等，1981；佟伟等，2000；杜少平等，2011；胡先才等，2002），党和国家十分关心藏族同胞们的生产、生活环境以及生活质量，设置“西藏自治区日喀则市萨迦县城清洁能源供暖工程”项目

卡吾地热经历过多次地表调查和水质分析地热调查工作。对地热区构造发育、水热蚀变、地热成因模式等未进行详细研究。本次研究在地热地质调查、米地温测量、氡气测量基础上，开展音频大地电磁测深完成卡吾地热资源调查评价工作，分析了卡吾地热资源的运移、储存、成因模式及富集规律，为地质构造及成因分析提供帮助。

1 区域地质背景

研究区位于申扎-定结地堑带南段，大地构造位置位于青藏高原南部喜马拉雅造山带中段，拉轨岗日构造带北部（图1），地层分区属拉轨岗日地层分区（李德威，2003）。区内构造复杂，变形强烈，岩浆岩发育，晚新生代构造隆升十分显著。拉轨岗日构造带表现为变形变质十分强烈的核部杂岩发育花岗岩体的短轴状热穹窿体系。核部杂岩带由阿马、总布容和普弄抗日三个平面上呈穹状、短轴状的变质核杂岩组成，被后期NNE 向左行平移断层切割，天然剖面显示三层结构型式：①代表中下地壳的拉轨岗日变质杂岩组成变质核，有大量的淡色花岗岩侵入；②围绕变质核顺“层”分布的多层次拆离断层，具有韧脆性转换，顺“层”发育特征；③具有弱变质和轻微变质的上古生界和中生界盖层。

图1 区域地质简图

主要深大断裂：卡吾平移断层（SF1）、普弄抗日变质核杂岩基底拆离断层（DF7）、普弄抗日变质核杂岩盖层拆离断层（DF8）、总布容变质核杂岩基底拆离断层（DF9）、普弄抗日基底韧性剪切带（DS18）。

2 卡吾地热地质特征

2.1 地层及岩浆岩特征

研究区出露地层为三叠系吕村组（T1+2l）、第四系冲积层（Qhal）。

吕村组（T1+2l）分布于卡吾地热四周地区，与下伏二叠系白定浦组（P2b）为平行不整合接触，测区多为拆离断层接触。下部为灰色、深灰色含石榴子石千枚状板岩夹极少的灰色变质粉砂质条带，石榴子石含量可达15%，水平层理；中部为灰色含石榴子石、十字石千枚状板岩夹灰色变质粉砂质条带或微薄层，具水平层理和微波状层理，石榴子石减少，局部以十字石为主；上部为灰色斑点状千枚状板岩夹灰色变质粉砂质条带或微薄层，局部夹灰色薄层变质细-粉砂岩。

第四系冲积层（Qhal）分布在扎依曲、壮波曲、卡吾盆地及其支流，集中在宽谷段，峡谷段较少，宽谷分布全新冲洪积层。在河谷上游和中游宽谷中河床内冲积物分选较好，为砂土层。河漫滩较厚，由砾石层和砂土层组成二元结构，中下游峡谷地段河床、河漫滩以粗大砾石堆积为主，分选性较差。

工作区仅在卡吾村南东侧半山坡出露小片中新世二云二长花岗岩（ηγN1），灰白色，中粒结构，块状构造。矿物成分：石英20%～30%、钾长石30%～35%、斜长石30%～35%、黑云母4%～6%、白云母2%～4%。据音频大地电磁测深显示，卡吾盆地出口处能有隐伏花岗岩岩体，年轻花岗岩岩体具充足热能，可以为地下水不断提供热量。

研究区地层及岩浆岩分布特征见图2。

图2 研究区地质简图

2.2 地层构造特征

测区总体呈倾向北西的单斜构造，地层变形强烈，局部产有小型向斜及背斜构造，断层极发育。与卡吾地热关系最密切为卡吾断裂（SF1）及其次级断层F2、F3，该断裂附近发现一系列推测断裂和破碎带，这些相互交错断裂和破碎带形成大量裂隙，是地下热水较好存储空间，加强了地下热水间水力联系，是寻找地下热水有利部位。

（1）卡吾断层（SF1）：为一左旋平移断层，是卡吾地热的主要控水构造。呈北东—南西向展布，贯穿整个地热区。北段产状130°～150°∠65°～85°，破碎带发育，可见明显挤压、滑动痕迹，破碎带为断层角砾、碎裂岩、碳质板岩、断层泥等（图3）；南段产状从直立逐渐转为倾向北西，地表第四系覆盖较厚，未见明显断层特征。

图3 卡吾断裂（SF1）破碎带特征

（2）F2断层：卡吾断裂（SF1）东侧，与卡吾断裂平行，南西侧与卡吾断裂交汇。断裂区内出露长度4km，断距不大，产状：140°∠60°～70°，上盘极破碎，节理裂隙发育，水热蚀变现象极明显。

（3）F3断层：位于卡吾盆地出口，卡吾断裂SF1与F2间，可见长1 km，切割早期卡吾断裂SF1及F2断层，为正断层，产状：255°∠57°（图4）。上盘为灰黑色薄-中层状炭质板岩，下盘为红褐略带灰绿色砂质板岩，断层面可见明显擦痕。

图4 F3 断层特征

（4）推测断层及破碎带：①F4断层：位于西部错目曲南西侧支沟，断层性质不明。西侧有灰色中-厚层状砂质板岩夹少量粉砂岩；东侧见大量深灰-灰黑色薄层状粉砂质板岩转石，根据两侧岩性差异推测为断层错动引起，规模不大。②F5断层：位于卡吾村正北部一小冲沟处，断层出露长不到1 km。错断早期F2断层及三叠系吕村组（T1+2l）中段灰色略带浅黄绿色薄层状砂质板岩与粉砂岩，两侧岩层产状变化较大。东侧岩层产状40°～50°∠58°，西侧310°∠20°～30°。③F6断层：位于卡吾村正东部约1 km 小村庄附近，规模较小，走向近东西向，倾向向北，地表出露长近百米。西侧被第四系砂砾质掩盖，东侧错断了三叠系吕村组第二段地层。

3 音频大地电磁测深勘查成果

在地表地热地质调查、米地温测量和氡气测量基础上，布置音频大地电磁测深（AMT 法）剖面8 条。其中L10、L70、L80 三条剖面沿错目曲河流方向（南东112°～115°）布置，L20、L40、L50、L60 四条剖面垂直错目曲河方向（北东20°～35°）布置，L30线由于地形限制与错目曲斜交，大致沿北东（方位角60°）布置（图5）。结果显示，音频大地电磁测深反演电阻率断面图具有较明显的电性分带特征。

图5 物探工作布置图

3.1 地层物性特征

音频大地电磁测深法，需充分结合不同岩性地层电性特征（成分、结构、含水度、孔隙度、温度）等进行分析。据本次实测电性结果分析，区内不同岩性电阻率特征见表1。

表1 卡吾地热地层物性特征

3.2 音频大地电磁测深剖面异常特征

结合研究区各剖面异常特征分析，卡吾断层（SF1）、F2断层、F3断层交汇部位以及F2断层上盘下部存在明显低阻异常，范围较宽，厚度较大，推测为破碎岩层、断层破碎带中构造裂隙间存在规模较大地下水体。卡吾村一带地热点出露于F2断层、F3断层交汇部位及其周边，位于低阻异常区上部。综上，可大致推断F2断层、F3断层的交汇部位下部低阻异常为地下热水热储。结合剖面L10、L20、L70 推测在其下部可能存在中新世隐伏花岗岩体，可为地下热水提供一定热源。

图6为典型AMT电阻率反演剖面成果图（L10 线）。

图6 典型AMT 电阻率反演剖面成果图（L10 线）

3.3 音频大地电磁测深空间特征

将本次音频大地电磁测深分别向下延伸100 m、200 m 进行水平横切，形成相应高程平面4 500 m、4 400 m 以及4 200 m 水平面的视电阻率等值线平面图，分析低阻异常空间位置。

H=4 500 m 水平切面：大致以卡吾断裂（SF1）为界，南东侧相对富集，西北部较匮乏。地下水呈团块状和不规则面状分布于F2、F3断裂交汇处，构造有利，出露多个泉眼群和大量喷气、冒泡孔等，推测异常区岩层极破碎，节理裂隙极发育，富水性极好。地下水通过F2、F3断裂及其影响带以上升泉的形式排泄至地表。H=4 400 m 水平切面：地下水在该水平面汇为一体，南侧构成近东西向展布面状异常区，南部富水性优于北部，局部显示为岛状中阻特征。H=4 200 m 水平切面：地下水逐渐分化出现东、西2个区域，且较4 500 m、4 400 m 截面异常区逐渐变小向南移趋势。

综上，卡吾断裂（SF1）与次级断层F2、F3断层的交错以及F2断层上盘部位存在大片的低阻异常区，深度主要集中在海拔H=4 600 m 以下200～500 m，是寻找地下热水的有利部位。

4 地热成因分析

4.1 地热来源

研究区地处青藏高原南部喜马拉雅造山带中段、拉轨岗日构造带北部，测区东部古老基底中的拆离断层DF7、DF8、韧性剪切带DS18及中部左旋平移断层（SF1）深大断裂汇合贯通，成为地下水完成深循环并将地球深部热能带出地表的良好通道。是该区地热主要来源。

4.2 补给来源

年降水量为365.5 mm。发育有扎依曲、壮波曲及其支流，流域面积上百平方公里，主要是大气降水、冰雪融水补给。尤其是深大断裂（卡吾断裂SF1）及其影响带切割深、延伸远，连通了远处水文地质单元，可能存在其它水文地质单元侧向补给。

4.3 热储特征及流体通道

卡吾地热为裂隙式带状热储，断裂破碎带和影响带是主要热储层。地下水沿断层破碎带、构造裂隙下渗，在静水压力作用下，沿有利深大断裂上盘（卡吾断裂SF1）通道及影响带上升，在适宜的地方出露地表，形成温泉。

4.4 成因分析

从现有资料分析：测区东部古老基底中的拆离断层DF7、DF8、韧性剪切带DS18及中部左旋平移断层（SF1）四条深大断裂深部汇合贯通，成为热能带出地表的良好通道。在静水压力作用下，地热水顺着断裂、裂隙等薄“低势点”部位出露于地表，形成“卡吾温泉”（图7）。

图7 卡吾地热成因模式图

5 结论

（1）东部古老基底中的拆离断层DF7、DF8、韧性剪切带DS18及中部左旋平移断层（SF1）这四条深大断裂成为地下水将深部热能带出地表良好通道。

（2）音频大地电磁测深基本查明了卡吾地热的地层岩性、结构变化特征，断裂构造的位置、深度及其在地面以下的通过情况，破碎带的位置和分布规模，地热水资源的运移、储存、富集规律特征。

（3）卡吾地热为裂隙式带状热储，断裂破碎带和影响带是地下热水深部径流通道。

（4）研究区东部和南部大气降水及地表水补给，向地球深部运移，形成地热水，到达卡吾断裂（SF1）形成了良好的通道，沿断裂、裂隙等薄弱部位出露于地表而形成卡吾温泉。

（5）卡吾断裂（SF1）及其次级断层F2、F3断层的交错部位，基岩中发育大量的裂隙，是地下热水较好的存储空间，“低势点”是寻找地下热水有利部位。