川西高温水热系统的热源构成与深部热演化机制研究

There are a few high-temperature hydrothermal activity strips which attached to the faults of Jinshajiang, Ganzi-litang, Derg-Xiangcheng and Xianshuihe along the northwest-southeast direction distribution in western Sichuan plateau mountain area. They have a similar geodynamics background with squeezing and twisting by the Tibet plateau tectonic knot, but have different heat source composition and formation mechanism. Based on thermal simulation method and geophysical inversion method，this application will research the deep-heat constitution and dynamic evolution mechanism of western Sichuan high temperature geothermal resource belt. 1) For different rate and magmatic size, the gravity-magnetic method will be used inversion the structure of magma and fault, and the thermal simulation method will compute the thermal evolution pattern and control factors under the condition of different structure combinations. 2) According to the characteristics of fault hydrothermal systems, we will calculate the fault parameters, concealed granite body shape and crust-mantle structure using inversion of gravity and magnetic. And then, we will analyze the distribution of heat source temperature under the condition of active tectonic, the magmatic heat source body melting depth and duration, as well as the thermal structure of different thermal evolution system through thermal simulation method. The goal of this research is that to provide important theoretical support for geothermal evolution mechanism of western Sichuan plateau mountain area, and to establish necessary scientific basis for heat source composition exploration as well exploitation of high temperature geothermal system.

川西高原沿金沙江断裂、德格-乡城断裂、甘孜-理塘断裂、鲜水河断裂集中出现几个北西-南东向条带状高温水热活动区，它们共处于青藏高原东构造结东北缘挤压、扭转的地球动力学背景，但却具有不同的热源构成与成因机制。本申请将对川西地热带高温地热资源区的深部热源构成与动力学演化机制开展综合地球物理反演与数值模拟研究：1）针对不同断层活动速率、岩浆活动规模，利用重磁反演，计算岩浆热源与断层摩擦热源的结构特点与分布规律；利用热模拟，分析岩浆热源与摩擦热源不同结构组合条件下的热演化模式与主控因素。2）针对断裂带水热系统、盆地水热系统，利用重磁反演，计算断裂带断层参数、隐伏岩体规模、壳幔结构；利用热模拟，分析活动构造条件下热源温度分布、岩浆热源体熔融深度和持续时间、不同热演化体系的热结构。为川西高原地热区动力学过程和机制、地热活动规律研究，热源构成、高温地热资源的勘探开发利用，提供重要的理论支撑和科学依据。

川西高原康定、理塘、巴塘的高温地热活动十分活跃，是地热资源开发利用的有利区。课题组自2016年至2019年，在野外调查基础上，利用热泉点的水文资料、区域构造及重磁资料、深部地球物理资料，针对川西地热带高温地热资源的热源结构和形成演化机制，开展综合地球物理反演与数值模拟研究。利用并行重-磁反演方法，结合深部构造的地震学研究结果，计算断裂带断层参数、隐伏岩体规模、壳幔结构，获取区域构造背景下热源分布及热结构特征。利用热模拟方法，分析岩浆热源与摩擦热源不同结构组合条件下的热演化模式与主控因素，研究岩浆热源与断层摩擦热源的结构特点与分布规律。主要成果如下：1）针对德格-巴塘-乡城地热带、甘孜-理塘地热带、炉霍-康定地热带的深部热结构计算表明，川西水热活动区15-30km深度存在850-1000℃高温层，分布范围与地表水热活动区相关，推测其为川西高温水热活动的地壳热源区；2)不同热水区温泉水样氦同位素计算的壳幔热流比例不同，巴塘热水区Qc/Qm=0.94-1.2，理塘热水区Qc/Qm=0.94-1.54，康定热水区Qc/Qm=0.65-0.71。最低值为Qc/Qm=0.54在康定榆林河，最高值Qc/Qm=1.56在理塘卡辉。表明，理塘、巴塘水热活动区局部地段，如卡辉、热坑等地来自地壳的热量多于来自地幔的热量；3）综合野外调查结果、地球物理反演解释、水文-同位素地球化学分析，将该区水热系统分为“巴塘型”和“康定型”2种类型。“巴塘型”水热系统以理塘盆地为典型代表，盆地中出露多处温泉群；“康定型”水热系统受控于鲜水河断裂带，沿断裂带出露多个大型水热活动区。二者均主要依靠大气降水、地表水沿断裂带裂隙渗入，经深循环、地壳热源加热后回升至地表形成高温热泉。