喜马拉雅东构造结高温地热系统成因

In this project, the study area is located in the Western Sichuan region, which is the Himalayan eastern tectonic syntaxis. Using the newfound high-temperature geothermal systems, hot springs and drill holes as field targets, we probe into the key factors in the geothermal system’s genesis, including heat source and heat transfer mechanism. From the regional scale, the geothermal background, the composition of heat with different origins, deep crustal geodynamical processes responsible for the occurrence of high temperature geothermal systems and reservoir temperatures as related to neotectonics will be investigated. From the geothermal system scale, hydro-thermal coupling process of typical geothermal systems, the location and properties of magma heat source at depth will also be studied. By means of a combination of deep and shallow exploration, analysis of geological structures, sampling, testing, and geophysical prospecting, the project aims at establishing coherent relationship between deep geodynamical process in collisional orogenic belt and shallow geothermal systems, which can be used to guide the direction of geothermal exploration and development of high temperature geothermal resources in the future. We strive to improve the understanding of the Himalayan geothermal belt through detailed study of typical geothermal systems in the syntaxis area and to bring out the secrets behind geothermal heterogeneity along the Tethyan tectonic domain.

项目以喜马拉雅东构造结的川西地热区为研究区，开展高温地热系统成因及其地球动力学过程研究，以该区的地表热泉、钻孔和地热勘探最新发现的高温地热系统为对象，研究高温地热系统形成中的热源与传热机制关键因素。从区域尺度上研究地热背景、不同来源的热量构成、区域深部动力学过程、主要地热系统的热储温度分布与新构造关系；从热田尺度上研究典型地热系统水热耦合传热过程、深部岩浆热源体位置与属性。采用深浅结合、地质构造分析、采样测试与地球物理探测、数值模拟分析相结合的研究方法。本项目以建立碰撞造山带深部动力学过程与浅部地热系统之间的内在联系，预测未来地热勘探开发方向为主要的理论与应用目标。期望对喜马拉雅地热带起到解剖麻雀的作用，也期望通过构造结地热研究，对特提斯域地热的不均一性起到画龙点睛的效果。

高温地热显示在青藏高原东南翼横断山区的川西高原强烈而广布。作为地中海-喜马拉雅全球地热带的一个重要节点，高温地热研究尚有不足。本项目以造山带构造结强挤压变形的特殊属性为切入点，开展先进地学综合研究，回答了高温地热成因的主要科学问题。项目选择典型地热系统，特别是沿鲜水河断裂带、甘孜理塘断裂带和金沙江断裂带等分布的沸泉、喷气孔、热泉、地热井等开展详细解剖，发现热显示强度向构造结核心部位变强。在收集地热地质资料的基础上，采集了地热流体和岩石样品共203组；开展了3个地热田地面热通量定点观测，土壤温度测点903个；沿鲜水河断裂带开展大地电磁测深，测点120个，测线总长度400km。基于265个水同位素观测数据建立了降水同位素高程梯度，发现降水深循环是形成高温地热系统的有利因素。基于调查建立了研究区地质结构数字模型，揭示地热系统源、通、储、盖的基本框架；典型地热田的地表热通量测量表明地热资源潜力巨大。基于先进地温计方法获得的地热田热储温度高达200-250°C；基于高质量气体监测发现闭合的古特提斯洋盆中海相碳酸沉积物在造山作用下的变质产物使青藏高原成为隐伏“碳库”；基于大地电磁测深研究发现鲜水河断裂带在深部（>20km）存在高温熔融体，但是其位置与高温地热田并不对应，因此不构成它们的岩浆热源。基于深钻孔热流值标定的地热系统水热耦合模型，预测摩擦生热等构造变形热占地表热流的30%；结合放射性生热率、惰性气体和构造变形热研究提出放射性热-构造热-幔源热的4-3-3热结构模式。与喜马拉雅西构造结进行了对比研究，揭示了相似的高温地热系统成因。作为大陆碰撞造山带构造结型高温地热系统的成因理论，为重新认识青藏高原构造地热学特征以及区域地热资源潜力和川藏铁路沿线工程热害问题提供新的视角。也可为特提斯造山带地球动力学及其碳循环和地热资源研究提供地热学佐证。