大瑞鐵路高黎貢山越嶺段熱水形成機理及地溫場特征分析.pdf

1、新建鐵路大理至瑞麗線將以隧道形式通過水熱活動強烈的高黎貢山區(qū)域,隧道可能會遇到高溫水熱危害。論文對隧址區(qū)水熱活動規(guī)律和地溫場特征進行研究,這不僅能解決該區(qū)的基礎地熱地質問題,同時也可預測線路工程遇到的熱害問題,具有實際意義。2010年5～6月完成了高黎貢山越嶺段的野外地質調查,收集了84組熱泉水、135組冷泉水、9組溪溝水和7組水庫水樣品的簡分析、微量元素和同位素測試結果,3組氣體的成分測試結果,50個鉆孔測溫資料,96塊巖石的熱導率測

2、試結果,作為研究地下熱水形成機理和地溫場空間分布的基礎資料。得到結論如下:
　　 (1)熱水的出露及水化學特征:研究區(qū)共出露122處溫泉,分為五大水熱活動帶,包括Ⅰ怒江南北向構造水熱活動帶、Ⅱ黃草壩水熱活動帶、Ⅲ朝陽-平達水熱活動帶、Ⅳ潞西盆地水熱活動帶和Ⅴ龍川江水熱活動帶,水溫Ⅱ>Ⅲ>Ⅴ>Ⅰ>Ⅳ,礦化度隨溫度增大而增大。除個別含NO3-較高的泉為強酸性,其余泉點pH介于6.1～9.2。Ⅰ和Ⅳ熱水以HCO3-Ca·Mg型為主,Ⅱ

3、、Ⅲ和Ⅴ熱水以HCO3-Na型為主。
　　 (2)熱水補給、徑流、排泄:地下熱水的主要補給來源為大氣降雨,其徑流與排泄主要受構造的控制,熱水在南北向導水斷裂中徑流,在斷裂交匯處或雜巖體與圍巖接觸面處排泄；黃草壩斷層具有阻水性質,斷層南北兩側的熱水聯系微弱；淺部循環(huán)的冷水與深部循環(huán)熱水分別是相對獨立的地下水流動系統(tǒng)。利用δ18O和δD同位素的高程效應,計算得到Ⅰ～Ⅴ區(qū)的熱水補給高程分別為750～1400m、1500～2300m、1

4、400～2700m、1050～1350m、1500～2200m。Ⅱ和Ⅲ區(qū)深部循環(huán)型地下熱水由古代大氣降水補給,年齡在50年以上,Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ熱水主要源于現代水,年齡<5～10年。
　　 (3)熱水成因:各水熱活動帶的溫泉成因模式各不相同。Ⅱ帶中熱水屬斷裂深循環(huán)加熱成因,Ⅲ和Ⅴ帶中熱水屬巖漿型加熱模式,Ⅱ和Ⅲ中部分泉點屬深循環(huán)加熱-巖漿混合型加熱成因模式；Ⅰ和Ⅳ中熱水屬深循環(huán)加熱-淺層混合成因模式。
　　 (4)地熱系統(tǒng)類型

5、:研究區(qū)水熱系統(tǒng)屬中低溫對流系統(tǒng),Ⅰ和Ⅳ帶熱儲溫度均低于90℃,屬低溫水熱系統(tǒng)；Ⅱ帶熱儲溫度均高于90℃,邦臘掌溫泉的熱儲溫度為143～167℃,為全區(qū)最高；Ⅲ帶熱儲溫度為93～122℃,屬中溫地熱系統(tǒng),Ⅴ帶熱儲溫度為63～108℃,屬中～低溫地熱系統(tǒng)。硅-焓混合模型表明,怒江沿岸和潞西盆地Q地層里出露的部分熱水受淺表冷水混合,冷水混入比例介于60％～78％,通過混合作用計算得到的熱水端元溫度明顯高于SiO2溫標的計算值。
　　

6、 (5)地溫場特征:500m深處和1000m深處地溫分布表明,高黎貢山越嶺段的兩大塊高地溫帶(>50℃)分別位于黃草壩斷裂的南北兩側,前者以邦臘掌、熱水塘高溫熱泉群以及龍川江右岸五合溫泉為中心區(qū)域,后者為朝陽-平達雜巖體區(qū)。同時考慮熱傳導和熱對流作用時,以黃草壩斷裂為界,南北各形成了兩大高地溫梯度區(qū),地溫梯度大于6℃/100m,在怒江沿岸、潞西盆地和黃草壩斷裂區(qū)域的地溫梯度則相對較低。熱傳導作用下高黎貢山越嶺段大地熱流平均值為39.24

7、mW/m2,均處于正常至略低的范圍。兩個高地溫異常區(qū)位于南北向瀘水瑞麗斷裂密集帶和黃草壩斷層以北靠近斷層的部位,大地熱流分別為78.9 mW/m2和126.1 mW/m2。
　　 (6)對擬定隧道線路的熱害進行預測評價:擬定隧道位于黃草壩斷層以南1km的位置,從地熱角度考慮,為一條較優(yōu)的線路布置。隧道避開了高地溫和高大地熱流的地段,經過區(qū)域的地溫梯度相對較低。隧道底面巖溫<28℃的段占全長的25％,28～37℃的段占68％,37