藏南隆子县模麓温泉群水文地球化学特征及成因机制研究_周鹏.pdf

周鹏，孙明露，张云辉，等，2023.藏南隆子县模麓温泉群水文地球化学特征及成因机制研究J.沉积与特提斯地质，43(2)：322339.doi:10.19826/ki.1009-3850.2023.04003ZHOU P，SUN M L，ZHANG Y H，et al.，2023.Hydrogeochemical Characteristics and Genetic Mechanism of theMolu Geothermal Springs in the Longzi County,Southern TibetJ.Sedimentary Geology and Tethyan Geology，43(2)：322339.doi:10.19826/ki.1009-3850.2023.04003藏南隆子县模麓温泉群水文地球化学特征及成因机制研究周鹏1，孙明露2*，张云辉3，荣峰1，达娃1，万忠焱1，刘恭喜1，彭清华4，胡华山4，旦增4，刘振峰4（1.西藏自治区地勘局地热地质大队，西藏拉萨850000；2.西藏大学，西藏拉萨850000；3.西南交通大学，四川成都611756；4.中国地质调查局军民融合地质调查中心，四川成都611732）摘要：藏南地区地热资源丰富，是喜马拉雅地热带的重要组成部分，有望成为新的地热资源开发靶区。本文以藏南桑日-错那活动构造带内模麓温泉群为研究对象，以水化学和氢氧氚同位素为研究方法，分析模麓温泉群的水岩作用、热储温度、补给来源及径流时间，揭示了地热水的成因机制。模麓地热水 pH 在 6.67.2 之间，TDS 为 1 908mg/L2 326 mg/L，水化学类型以 HCO3Cl-Na 型和 HCO3Cl-NaCa 型为主。地热水中主要阴阳离子来源于硅酸盐矿物的溶解和少量地球深部物质。利用硅-焓方程法和硅-焓图解法计算的初始热储温度为 198256，冷水混入比例为 68%85%。此外，对地热水中的 Li、B、F 等微量元素分析得出，研究区温泉水中微量组分除来自水-岩作用外，应该还与深部流体的混入有关，且该地区的氢氧同位素特征表明地下水补给主要来源于大气降水，补给高程为 5 652m5 664m，模麓地热水中的氚含量0.5TU，表明其地热水为老水，有更长的径流时间，为水-岩作用提供了充足的时间，而宿麦郎曲河水为新水，补给径流时间短。研究区地热水与围岩遮拉组砂板岩发生水-岩作用，进行离子交换作用，在地下水运移过程中加热形成地热水，最终在有利构造部位出露形成温泉群。本次研究初步揭示了藏南模麓温泉的成因机制，可为藏南地热资源开发利用提供理论参考。关键词：模麓温泉；水文地球化学；热储温度；补给来源；成因机制中图分类号：P314 文献标识码：AHydrogeochemical Characteristics and Genetic Mechanism of the MoluGeothermal Springs in the Longzi County,Southern TibetZHOU Peng1，SUN Minglu2*，ZHANG Yunhui3，RONG Feng1，DA Wa1，WAN Zhongyan1，LIU Gongxi1，PENG Qinghua4，HU Huashan4，DAN Zeng4，LIU Zhenfeng4（1.Geothermal and Geological Party,Tibet Bureau of Mineral Resource Exploration and Development,Lhasa 850000,China；2.Tibet University,Lhasa 850000,China；3.Southwest Jiaotong University,Chengdu 611756,China；4.Civil-Military IntegratedGeological Survey Center of China Geological Survey,Chengdu 611732,China）Abstract：The geothermal resources in southern Tibet are abundant,being an important part of the Himalayan Geothermal Belt,isexpected to become a new prospective area for geothermal resource development.In this paper,we analyzed the water-rock 收稿日期：2022-01-09；改回日期：2023-03-07；责任编辑：曹华文；科学编辑：唐渊作者简介：周鹏（1987），男，工程师，从事地热地质调查研究。E-mail：通讯作者：孙明露（1996），女，硕士，主要从事地热成因研究。E-mail：资助项目：国家自然科学基金（42072313，42102334）、中国地质调查局项目（ZD20220418）、西藏自治区找矿专项资金项目（GZFCG2022-7078）第 43 卷 第 2 期 Vol.43 No.22023 年 6 月沉 积 与 特 提 斯 地 质 Sedimentary Geology and Tethyan GeologyJun.2023interaction,geothermal reservoir temperature,recharge source and runoff time of the geothermal springs in the active tectonic zone ofthe Sangri-Cuona in southern Tibet,and then revealed the genesis mechanism of geothermal water by hydrochemistry and hydrogen-oxygen-tritium isotopes.The pH values of the Molu geothermal water ranged from 6.6 to 7.2,and the TDS values were 1 908 mg/L to 2 326mg/L.The hydrochemical types were mainly HCO3Cl-Na and HCO3Cl-NaCa types.The main anions and cations in geothermalwater were originated from the weathering of silicate minerals and minor deep materials.The initial geothermal reservoirtemperatures calculated using the silica-enthalpy equation method and silica-enthalpy diagramming method were 198256,andthe cold water mixing percentages were 68%85%.In addition,the analysis of Li,B,F and other trace elements in geothermal watershowed that the trace components in geothermal water in the study area were not only from water-rock interaction,but also related tothe mixing of deep thermal fluids in geothermal water.The hydrogen and oxygen isotope characteristics of the area show that thegroundwater recharge was mainly from atmospheric precipitation,the recharge elevation is 5 652 m5 664 m,and the tritium contentin the geothermal water in the foot of the model was less than 0.5TU,indicated that the geothermal water was old water.It showedthat there was a longer runoff time,which provided sufficient time for water-rock interaction,while the Sumai Langqu River waterwas fresh water and the runoff time was short.The geothermal water in the study area had water-rock interaction in the diabase rocksof the Zhela Formation,and ion exchange was carried out.In the process of groundwater migration,geothermal water formed byheating and then exposed as geothermal springs in beneficial structural positions.This study preliminarily reveals the geneticmechanism of geothermal waters in southern Tibet,which can provide theoretical reference for the development and utilization ofgeothermal resources in southern Tibet.Key words：Molu geothermal spring；Hydrogeochemistry；Geothermal reservoir temperature；Recharge source；Geneticmechanism 0引言随着人口的增长、工业化的加速和生活水平的提高，能源短缺一直是全世界面临的严峻问题（Guo et al.,2017;Chang et al.,2021）。因此，近几十年来世界各地掀起了可再生能源开发利用的热潮（Wang et al.,2021;Erba and Bozda,2022）。地热能与水能、太阳能、风能等其它可再生能源对比，具有清洁、环保、用途多样的特点，且不易受季节、昼夜及气候变化等因素的影响，开发利用更为稳定，并且能源利用效率更高，将为实现“碳达峰、碳中和”目 标 做 出 重 要 贡 献（Zhang and Hu,2018;Moraga et al.,2022;Muther et al.,2022）。地热能开发利用的关键前提是探明地热资源的成因机制。目前水文地球化学、地球物理勘查和数值模拟等方法均被用来分析地热资源的成因机制（郭镜和夏时斌,2022;Gudala et al.,2022;Prez-Zrate et al.,2022;Zhou et al.,2022）。其中，水文地球化学分析在地热资源的成因机制研究中扮演着重要角色。水化学组分可以判定地热水的水化学类型和水岩作用过程，地球化学地热温标（阳离子、二氧化硅和硅-焓模型等）是估算地热储层温度的有效手段，氘氧（D-O）同位素分析能够追溯地热水的补给来源和区域，氚同位素则是分析地热水在深部滞留时间的重要方法（Cheng et al.,2022;Luo etal.,2022;李义曼等,2022;隋丽嫒等,2022）。我国地热资源种类多样、储量丰富，高温地热资源主要集中在西藏、川西和台湾等地区（郭清海,2020;王贵玲和蔺文静,2020;邱楠生等,2022）。其中西藏地热资源储量十分可观，已知温泉显示区（点）677 处，高温地热资源居全国之首，开发利用潜力巨大，数十年来西藏地热资源持续吸引学者们对其开展研究（王贵玲等,2017）。目前西藏地热资源主要集中于羊八井和古堆地热区，其物质来源、热储温度和成因机制被学者们广泛研究，取得了丰硕的成果（许鹏等,2018;Guo et al.,2019;Li et al.,2022a;Su and Tan,2022;Wang et al.,2022;胡志华等,2022;王迎春等,2022;薛帅等,2022）。近年来，在西藏隆子县模麓地区发现了许多天然露头的温泉，本研究根据西藏地热中的温度分类标准：冷泉（水温34），低温泉（水温=37），热泉（水温3742），高温泉（水温42）（佟伟等,2000），认为模麓温泉（出露温度约 3376）属于中-高温地热资源。研究区位于古堆地热区以南，同属南北向桑日-错那活动构造带，具有可观的地热开发利用前景。然而，迄今模麓温泉群的成因机制相关 2023 年（2）藏南隆子县模麓温泉群水文地球化学特征及成因机制研究323 研究较少，其热储岩性、热储温度和补给来源等关键信息仍不明朗，亟需开展针对性研究。因此，本文研究以藏南隆子县模麓温泉群为研究对象，在模麓温泉群出露区域和宿麦郎曲上游采集了 9 个地热水和 1 个河水样品，进行水文地球化学和氘氧氚（D-O-T）同位素分析，阐明其水-岩相互作用、热储温度、补给来源和滞留时间等，进而揭示模麓温泉群的成因机制，以期为藏南隆子县地热资源的勘探、开发和利用提供参考依据。1区域地质背景隆子县（91539306E，28072852N）位于西藏自治区山南市（胡智文，2021），藏南地区位于地中海-喜马拉雅地热带，分布有较为强烈的地热 活 动 区 域（蒙 晖 仁 等，2023），年 降 雨 量 在150300 mm,年平均气温 56（许鹏等，2018），该区属于高原半干旱大陆性季风气候（多吉卫色等,2022 年）。研究区南部主要山峰位于喜马拉雅山脉大“弧形”处，海拔 5 000 m 以上，冰碛可见，终年积雪。模麓温泉群位于青藏高原南部，大地构造位置属拉轨岗日被动陆缘盆地，该构造单元总体以远陆带沉积的不对称褶皱、冲断以及花岗岩穹窿构造为特征（曹华文等,2022），为地热的形成提供了非常有利的背景条件。青藏高原自第四纪以来受南北向强烈的挤压作用，构造和岩浆活动极为频繁，产生了一系列近南北向的张裂或张扭性的活动构造带。在这众多的活动构造带中，最东侧延伸长、规模宏大的，即是著名的桑日-错那活动构造带（图 1a;喻晓等,2023;Cao et al.,2022）。该南北向构造带横穿西瓦里克构造带、喜马拉雅地体及雅鲁藏布江构造带，是青藏高原大规模隆起伸展运动的伴生产物，在西藏境内南北长约 210 km，最宽处达 18 km（吴中海等,2008）。该构造带包含了 3 个相互独立的近南北向或北北东向的半地堑式、地堑式盆地，从南向北依次是错那-拿日雍错地堑、邛多江地堑和沃卡地堑（李光明等,2020;董国臣等,2021）。模麓温泉群即位于桑日-错那活动构造带内，现代地热活动十分强烈，该构造带分布有古堆热田、错那热田及多个温泉显示区，古泉华等地热活动遗迹亦到处可见。模麓温泉及周缘出露地层主要为中侏罗统遮拉组（J2z）及第四系沉积，其中遮拉组主要为砂板岩，第四系主要以砾石、砂、黏土为主（卿成实等,2023）。发育脉幅不等的辉绿岩脉，顺层侵入于遮拉组地层中（马子宁等,2022）。总体构造格架呈近东西向展布，发育近东西和南北向断裂构造，共同控制着区内地层展布及岩浆热液活动。模麓温泉水热活动十分强烈，主要沿宿麦郎曲两侧分布，东西出露长度超 2 km，南北宽度多在 0.2km0.4 km 之间，最宽处可达 0.5 km。显示区内发育多处泉口，温度最高为 76，与西藏温泉志温泉中的 LZLM01（68）、和 LZLM02（64）相比较高，总流量达 400 m3/d（佟伟等,2000）。水热蚀变现象主要表现为钙质泉华、高岭土化，零星可见少量硅质泉华分布，地表可见明显的盐霜。2样品采集及分析测试方法本研究于 2022 年 8 月共采集水样 10 件（图1b），其中宿麦郎曲上游河水样 1 件，编号为 HS1；地热水水样 9 件，编号为 RQ1RQ9。在现场使用德国 Multi3630IDS 便携式多参数水质仪对温度（T）、酸碱度（pH）、溶解总固体（TDS）、电导率（EC）和溶解氧等进行初步测定。全部水样品先使用0.45m 过滤膜过滤，将 550 毫升高密度聚乙烯瓶在现场清洗三次后收集并蜡封样品。随后将水质综合分析样品送至西藏自治区地勘局中心实验室进行检测分析，同位素分析样品送至自然资源部地下水矿泉水及环境监测中心测试。样品中的主要阳离子（K+、Na+、Ca2+和 Mg2+）和主要阴离子（F、Cl、SO42和 HCO3）及微量元素（B、Li、Sr）通过Thermo Icap6300 Duo 电感耦合等离子体发射光谱仪、NexION 300X 电感耦合等离子体质谱仪、AFS-830 原子荧光光谱仪、ICS-1 000 离子色谱仪等进行测定，主要阳离子和阴离子之间的电荷平衡误差低于10%。氢、氧同位素（D-18O）通过 L2130i 水同位素分析仪在温度 25，湿度 50%条件下进行检测，结果以维也纳标准平均海洋水（VSMOW）作为标准，采用传统的（）表示法，D 和 18O 的分析 精 度 分 别 为0.6%和 0.2%；氚 同 位 素 通 过Quantulus 1 220 超低本底液体闪烁谱仪进行检测，测试精度 0.6TU，1TU 相当于 0.119 190.000 21（Bq/kg）。测试结果详见附表 1*，阴阳离子测试结果根据离子电荷平衡原理进行误差分析，样品分析*数据资料联系编辑部或者登录本刊网站获取。324沉积与特提斯地质（2）误差均小于5%，说明本次研究中水化学分析结果可靠。3实验结果研究区河水和温泉水样品的化学参数测试结果见附表 1*，并对这些样品绘制了 Schoeller 图，（图 2a 和 b）显示了水样物理化学参数的变化范围。模麓温泉水的 pH 值在 6.67.2 之间，平均值为 6.9，属中性水。可溶性总固体（TDS）含量在 19082 326 mg/L 之间，平均为 2 132 mg/L，为微咸水。阳离子以 Na+为主（图 2a），其次为 Ca2+离子，其它阳离子为 Mg+离子和 K+离子，其含量较低；阴离子以HCO3为主，次为 Cl和 SO42，不含 CO32。其中阳离子 Na+含量在 334.6430.9 mg/L（平均值为 374.9mg/L）；Ca2+含量在 59.6173.1 mg/L（平均为 122.2mg/L）；Mg2+含 量 在 7.9233.9mg/L（平 均 为 16.3mg/L）；K+含 量 在 39.855.3 mg/L（平 均 为 47.3mg/L）；阴离子中 HCO3含量在 652.51 150 mg/L（平均为 882.4 mg/L）；Cl含量在 255.4299.5 mg/L（平均为 274.3 mg/L）。宿麦郎曲上游河水 pH 为8.3，为弱碱性水；可溶性总固体含量 290 mg/L，为淡水。在常量组分中，阳离子以 Ca2+为主，次为Mg2+和 Na+，K+含量极少，而阴离子则以 HCO3为主，次为 SO42、CO32，Cl含量非常低。根据舒卡列夫 915602282337915733282337282231915602282231915733(b)J2zJ2zT1HS1RQ6RQ7RQ8casRQ5T2RQ4RQ3RQ9RQ2cascascasRQ1QQ(a)公湖怒江缝合带搭格架查布羊八井羊易桑日错那活动断裂带古堆研究区西瓦里克主边界断裂错那朗县墨脱林芝嘉黎那曲索县班戈申扎桑日拉萨谢通门谷露尼木萨迦定结岗巴定日聂拉木高喜马拉雅逆断裂雅鲁藏布 江缝合带5552362628303035N宿麦郎4345QQ1cas0200m234567891011121345HS1RQ1T1T214(a)(a)班J2zJ2zJ2zJ2z015kmN冲1第四系；2遮拉组；3辉绿岩；4泉华区域；5正断层；6推测断层；7地质界线；8产状；9温泉泉口位置；10河水样及编号；11热水样及编号；12河水同位素样品；13热水同位素样品；14研究区大地构造位置图 1研究区大地构造位置(a)和 地质简图和采样点分布图(b)Fig.1Regional tectonic position of the study area(a)and Geological map and sampling point distribution map(b)2023 年（2）藏南隆子县模麓温泉群水文地球化学特征及成因机制研究325 分类法命名，宿麦郎曲上游河水水化学类型为 HCO3SO4-CaMg。从图 2a 可以看出，研究区温泉水中的 Na+、K+、Ca2+、Cl、SO42与 HCO3含量高于地表水中的含量，表明主要离子的浓度越高，热水的TDS 值越高，表明热水在深部滞留时间越长，并发生了一定程度的水-岩相互作用（Aliek et al.,2018）。地热水中常富含较高浓度的 B、F、Li、Sr、SiO2等特征组分。本次研究测试地热水和河水中的微量组分含量（图 2b）。在地热水中，微量组分含量排序为 SiO2BLiFSr，平均浓度依次为84.9、55.9、8.6、6.8 和 1.6 mg/L，其中 SiO2浓度为48.3138.6 mg/L（平均值为 84.9 mg/L）；B 浓度为50.666 mg/L（平 均 值 为 55.9 mg/L）；Li 浓 度 为7.69.6 mg/L（平均值为 8.5 mg/L）；F 浓度为 5.88mg/L（平均值为 6.7 mg/L）；Sr 浓度为 14mg/L（平均值为 1.6 mg/L）。从图 2b 也可以看出，研究区中的 B、F、Li、Sr、SiO2均高于河水中的含量，表明模麓温泉热水发生了强烈的水-岩相互作用。此外，模麓温泉热水和河水中各个水样的化学类型和组分变化趋势一致，与区域含水岩组和水-岩作用类型相似有关。附表 1*显示模麓温泉地下热水的 D 值为143142.9，平均值为143.0，18O 值为17.216.2，平均值为16.7。研究区河水的 D 值为121，18O 值为16.3。河水和地热水的3H 同位素测试结果分别为 4.60.6 TU 和0 时，溶液中矿物处于过饱和状态，多余的矿物将会沉淀析出；当 SI0），而石膏和岩盐则处于溶解未饱和状态，利用这些矿物计算出的热储温度容易偏低，不适合在研究区应用，故选取石英 SiO2地热温标适合计算研究区地热水的热储温度。4.2.3地热水的热储温度计算（1）SiO2地热温标SiO2地热温标是基于不同 SiO2矿物（主要是石英、玉髓）在水中的溶解度，作为储层温度的函数来计算地热水的热储温度。石英地温计适用于150 及以上高温的储层，而当地热水达到 180以下的平衡时，玉髓地温计产生的结果较准确（Liet al.,2020）。在研究区地热水中主要矿物 SI 值计算结果中，SiO2矿物中的石英和玉髓矿物基本处于平衡状态。计算结果（附表 3*）显示使用石英温标计算得到的模麓温泉热储温度为 100157（无蒸汽损失）和 101149（最大蒸汽损失）。log（K2/Mg）与 log（SiO2）比值图可以指示地热流体中的二氧化硅种类（Giggenbach and Glover,1992），如图 8b 所示，全部水样点均落在石英和玉髓线上方，表明石 543210012345678910模麓地热水log(Na+/H+)log(SiO2)(a)高岭石钠长石钠云母氢氧化铝543210012345678910log(K+/H+)log(SiO2)(b)白云母高岭石钾长石氢氧化铝图 7在 100（黑线）和 200（红线）下（a）K2O-Al2O3-SiO2-H2O 系统和（b）Na2O-Al2O3-SiO2-H2O 系统的稳定性图Fig.7Stability plots for(a)K2O-Al2O3-SiO2-H2O system;(b)Na2O-Al2O3-SiO2-H2O system at 100 C(black line)and 200 C(red line)*数据资料联系编辑部或者登录本刊网站获取。330沉积与特提斯地质（2）英和玉髓是控制研究区热储层中常见的二氧化硅类型。而玉髓地温计计算的热储温度为 70132（无蒸汽损失），其中 RQ1 和 RQ9 有几个地热样品的热储温度为 70 和 75，均低于最高出露温度RQ5（76）（附表 3*），加上 SiO2矿物中仅有石英矿物的 SI 值均大于 0，而玉髓中 RQ1、RQ5 和 RQ9矿物的 SI 值均小于 0（附表 3*），因此本次研究选用石英地热温标更加准确。（2）硅-焓混合模型模麓温泉水样位于未成熟水区域，地下热水在循环过程中可能与浅层冷水混合（Wang et al.,2021）。由于热水在向上流动期间，有可能容易受到浅部冷水混合的影响，使地热水中的 SiO2含量减低，导致热储温度的计算结果产生误差。利用硅-焓方程和硅-焓图解的方法消除冷水的份额，从而估算出较为准确的地热水的初始温度（即热储温度）。根据 Fournier 等建立的硅-焓混合模型，结合地热水的温度、焓值和 SiO2含量之间对应的数值关系（附表 4*）来估算冷水混合比例和初始热储温度（Fournier,1977）。本次计算采用的地表冷水为宿麦郎曲河水水样（HS1），温度为 10，SiO2含量为 12.06 mg/L。HcX+Hh(1X)=Hs（6）SiO2cX+SiO2h(1X)=SiO2s（7）上式（6）和（7）中：Hc为冷水焓值（J/g）；Hh为深部热水的初焓（J/g）；Hs为温泉热水焓；SiO2c为冷水的 SiO2含量（mg/L）；SiO2h为深部热水的初始 SiO2含量（mg/L）；X 为冷水混合比例。硅-焓图解法是将研究区温泉与冷水的硅焓值投影到硅-焓曲线中，其中 A 点为冷水投影，本文将宿麦郎曲河水水样作为冷水；再根据泉水焓和SiO2含量投下点 B，延长线 A 和 B 点投入 C 点，即可得到初始温度和热水比例（AB/AC）（Li et al.,2020）。图 9 和图 10a 为绘制的研究区的硅-焓方程法图和硅-焓图解法图。由附表 5*可知，研究区除 RQ6 和 RQ7 之外的水样点，其余水样点（图 9 和图 10a）都可以通过硅-焓方程法图和硅-焓图解法图得到交点温度。而水样点 RQ1 热储层温度为 161164，明显低于RQ2RQ9 点位热储层温度，推测可能由于水样点RQ1 距离其余点位较远，可能来自于浅部热储，并且发生了一定比例的冷水混合。模麓温泉剩余水样点（RQ2RQ9）通过硅-焓方程法计算得到的热储温度为 198248，冷水混合比例为 69%85%；通过硅-焓图解法计算得到的热储温度为 203+Na/10002+Mg+K/100300260220180140100部分平衡或混合水未成熟水120140160180200240300220100320340280240200160120oT(C)Na-KoT(C)K-Mg完全平衡水模麓地热水古堆地热水 羊八井地热水01234560.00.51.01.52.02.53.0 模麓地热水log(SiO2)log(K2/Mg)无定形SiO2玉髓石英(a)(b)图 8(a)模麓地区地热水 Na-K-Mg 三角图（Giggenbach,1988）(地热井数据引自刘昭(2014)和王思琪(2017)(b)SiO2溶解判别图羊八井和古堆Fig.8(a)Na-K-Mg triangle diagram of geothermal water (Giggenbach,1988)(The data of Yangbajing and Guduigeothermal wells are cited from Liu Z(2014)and Wang S Q(2017)(b)SiO2 dissolution discrimination diagram in Molu area*数据资料联系编辑部或者登录本刊网站获取。2023 年（2）藏南隆子县模麓温泉群水文地球化学特征及成因机制研究331 256，冷水混合比例为 68%85%。而模麓温泉的 RQ6 和 RQ7 点位由硅-焓方程法图和硅-焓图解法均无法得到热储的估算值，图 9f，g 中曲线均无交点，可能由于热储温度过高，冷水混入比例过大（赵佳怡等,2019）。同时存在测定的温泉和水化学性质资料不准确，导致其在硅-焓混合模型图中没有形成交点，进一步影响到了热储温度的计算。4.3补给来源分析氢氧稳定同位素是自然界水体中天然的示踪剂，不同来源的水体具有不同的同位素组成特征，利用水体中稳定同位素变化以示踪水循环转化特征，分析地下水的补给来源与循环模式，揭示地下水的形成环境（Bakari et al.,2013）。地热水和地表水相差较大，说明大气降水在入渗地下后被加热升温形成地热水的过程中，同位素成分发生了显著的变化。Craig（1961）通过研究发现，大气降水中 D和 18O 值之间存在密切相关的线性关系，被称为大气降水线，并提出了全球平均大气降水的线性方程为 D=8 18O+10（Craig,1961）。近年来，科研学者根据大气降水同位素分布特征，获得了拉萨及雅鲁藏布江中下游地球雨水方程（宁爱凤等,2000;王军等,2000），与全球大气降水线接近。为进一步通过环境同位素的特征，研究模麓地热水循环运动规律，本文选取羊八井 ZK4001 和古堆 ZK203 的同位素数据并进行 D-18O 关系分析。结果显示，在 D-18O 关系图上（图 10b），模麓热水和河水样品均位 501001502002503003500.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0焓值Enthalpy硅值Silicon冷水混合比例温度()(a)(RQ1)(163.76,0.74)501001502002503003500.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0(b)(RQ2)(217.17,0.81)501001502002503003500.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0(c)(RQ3)(248.09,0.84)501001502002503003500.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0(d)(RQ4)(220.17,0.85)501001502002503003500.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0(e)(RQ5)(216.95,0.69)501001502002503003500.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0(f)(RQ6)501001502002503003500.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0(g)(RQ7)501001502002503003500.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0(h)(RQ8)(247.084,0.80501001502002503003500.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0(i)(RQ9)(197.54,0.83)冷水混合比例冷水混合比例温度()温度()冷水混合比例冷水混合比例温度()温度()冷水混合比例冷水混合比例温度()温度()温度()温度()冷水混合比例冷水混合比例图 9模麓地区地热水硅-焓方程法图Fig.9Silicon enthalpy equation method diagram of geothermal waters in Molu area 332沉积与特提斯地质（2）于雨水线的右边，表明主要来源于大气降水补给。而且模麓热水与羊八井和古堆类似（Guo et al.,2009,Wang and Zheng,2019），均显示了不同程度的“氧漂移”现象，说明地下热水在上升过程中水岩作用明显，并发生了较显著的氧同位素交换作用。研究认为（卫克勤等,1983），“氧漂移”可作为地热系统深部温度的一个定性指标，模麓与羊八井等高温地热系统有相似的现象，暗示深部具有高温流体的特征。由于主要的造岩矿物不含或含有极少的氚，故地热水中氢同位素基本不会受到水岩相互作用的影响，会出现氘盈余（d=D818O）（Jeelani etal.,2015）的现象，可以用来衡量地热水“氧漂移”的程度（Dansgaard,1964）。在本研究区域中，d 值介于13.45.46。根据 d 值定义（苏艳等,2007），研究区 d 值最小达到13.4,说明大多数地下水是由降水补给的（Ayadi et al.,2018）。图 10b 可以看出18O 比较偏右，除了由于部分补给为大气降水外，说明研究区的深部热储较高。同时也说明了地下水在含水层中滞留时间较长，所经历的水岩相互作用强烈。DD本次研究分别采用河水样品 HS1（值为121.0，高程 4 810 m），以我国西南部同位素梯度值为高程梯度，利用下式（8）计算地热水补给高程：H=DD0grad D+H0（8）HDD0Dgrad DDH0式中：为补给区高程（m），D 为地热水（V-SMOW），为地表水（V-SMOW），为我国西南部同位素高程梯度（2.6/100 m）（Yuet al.,1984），为地表水高程（m）。计算结果如附表 6*所示，模麓温泉热水的补给高程范围为 5 652 m5 664 m。4.4地下水年龄分析氚（3H）可用于地下水年龄的测定，对于研究地热系统中地下热水起源、形成时代具有要的意义（Gil-Mrquez et al.,2020）。考虑受水动力条件和不同补给来源的地下水流的汇聚，水样是多种来源的混合体，同时由于核试验的终止，大气降水中氚浓度已经接近天然水平，故本文采用氚定性估算年龄。（顾慰祖等,2011）等根据我国雨水氚分布情况，对地下水氚数据做了定性年龄判断：20TU 以 20 世纪 60 年 0501001502002503003500100200300400500600700模麓地热水宿麦郎曲地热水SiO2含量(mg/L)热储焓值(4.1868J/g)ABC1C2最大蒸汽损失石英溶解度oT=85 C302520151050300250200150100500古堆地热井样品羊八井地热井样品宿麦郎曲河水样品模麓热水样品D()18O()全球大气降水线D=818O+10拉萨地区大气降水线D=7.2818O+12.36雅江流域大气降水线D=7.5418O+15.92(a)(b)图 10(a)模麓地区地热水的硅-焓图解法图(b)D-18O 同位素关系图（羊八井和古堆地热井数据引自刘昭(2014)和王思琪(2017)Fig.10(a)Silicon enthalpy diagram of geothermal water(b)D-18O isotope diagram in Molu area(The data of Yangbajingand Gudui geothermal wells are cited from Liu Z(2014)and Wang S Q(2017)*数据资料联系编辑部或者登录本刊网站获取。2023 年（2）藏南隆子县模麓温泉群水文地球化学特征及成因机制研究333 代补给为主。本次对模麓地热水及宿麦郎曲河