西藏羊八井地?zé)崽锼疅嵛g變的時(shí)空演化特征

胡志華，高洪雷，萬漢平，張松，郝偉林，吳儒杰

1)核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京， 100029；2)中核集團(tuán)地?zé)峥辈榧夹g(shù)研究中心，北京，100029

內(nèi)容提要: 西藏亞東—谷露裂谷中—北段的羊八井地?zé)崽锸俏覈?guó)著名的高溫地?zé)崽?，研究其水熱蝕變的時(shí)空演化有助于更好地認(rèn)識(shí)藏南地?zé)岬陌l(fā)育特征。通過對(duì)羊八井地?zé)崽锛捌渌疅嵛g變巖開展地表調(diào)查、顯微特征與X衍射分析等工作，總結(jié)了其主要蝕變類型特征，劃分出黃褐色蝕變中心帶、灰白色中強(qiáng)蝕變帶、灰白色中等蝕變帶和淺灰白色弱蝕變帶4個(gè)不同的水熱蝕變帶，并區(qū)分出紅褐色—黃褐色蝕變期、灰白色蝕變期和淡黃色—灰色蝕變期共3期蝕變。研究結(jié)果揭示，羊八井地?zé)崽锔邷氐責(zé)峄顒?dòng)中心一直在北區(qū)硫磺溝區(qū)域，其水熱蝕變活動(dòng)主要受亞東—谷露裂谷內(nèi)部的活動(dòng)斷裂構(gòu)造控制，并與斷裂構(gòu)造活動(dòng)具同步性；地?zé)崴呐判狗绞皆缙跒檠乇睎|向斷裂構(gòu)造直接排泄，晚期為經(jīng)淺層第四系徑流后再排泄，由直接排泄向間接排泄轉(zhuǎn)變；中高溫地?zé)崴呐判箙^(qū)由北區(qū)硫磺溝地區(qū)向南區(qū)藏布曲遷移。根據(jù)研究結(jié)果推斷，硫磺溝區(qū)域的北東向斷裂與北西向斷裂交匯區(qū)可作為羊八井熱田北區(qū)深部地?zé)峥辈榈闹饕较颉?/p>

西藏地區(qū)是我國(guó)高溫地?zé)峄顒?dòng)的主要集中分布區(qū)，其高溫地?zé)豳Y源占我國(guó)高溫地?zé)豳Y源的80%(孫紅麗等，2015)。西藏地?zé)峄顒?dòng)嚴(yán)格受近南北向裂谷的邊界斷裂控制(韓同林等，1990；Wang Xiao et al.，2018; Su Jinbao et al.,2020)。西藏羊八井地?zé)崽锸俏覈?guó)著名的高溫地?zé)崽?廖志杰和趙平，1999；多吉，2003)，處于藏南近南北向的亞東—谷露裂谷中北段(吳中海等，2006)，其地?zé)峄顒?dòng)受羊八井盆地的邊界斷裂控制(吳中海等，2006)。前人對(duì)羊八井地?zé)崽镩_展了深入的研究，在地?zé)岬刭|(zhì)、構(gòu)造特征、水文地球化學(xué)特征、熱儲(chǔ)模型、資源評(píng)價(jià)、水熱蝕變等方面取得了豐碩的成果(多吉等? ? ?；穆鐸，1980；康文華等，1985；朱梅湘和徐勇，1989；鄭灼華，1983；楊期隆和辛奎德，1991； 楊期隆， 1994；多吉，2003；孟憲剛等，2006；Guo Qinghai et al.,2007；呂苑苑等，2012；Yuan Jianfei et al.，2014)，其中水熱蝕變特征在上述各方面研究中都有涉及，但對(duì)羊八井地?zé)崽锼疅嵛g變的活動(dòng)期次和空間演化特征研究較薄弱。水熱蝕變是地?zé)崽锼疅峄顒?dòng)的遺跡，也受到斷裂構(gòu)造的控制，其空間分布和分帶特征是控?zé)針?gòu)造、熱水排泄區(qū)和熱儲(chǔ)空間分布的表現(xiàn)，其時(shí)空演化特征是控?zé)釘嗔褬?gòu)造活動(dòng)的結(jié)果。羊八井地?zé)崽锏乃疅嵛g變規(guī)模大、類型多，水熱蝕變具有明顯的分帶性(朱梅湘等，1989)，是中高溫地?zé)崽锼疅嵛g變研究的典型代表。同時(shí)，羊八井地?zé)崽锾幱诓啬蟻問|—谷露裂谷中—北段(吳中海等，2006)，是藏南高溫地?zé)峄顒?dòng)的典型實(shí)例。羊八井地?zé)崽锼疅嵛g變時(shí)空演化特征如何？水熱蝕變的時(shí)空演化與活動(dòng)斷裂構(gòu)造的關(guān)系如何？依據(jù)水熱蝕變時(shí)空演化特征，其深部熱儲(chǔ)的勘查方向在哪？本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，通過對(duì)羊八井地?zé)崽镩_展地表地質(zhì)調(diào)查、顯微鏡觀察、X射線衍射分析等工作，對(duì)羊八井地?zé)崽锼疅嵛g變的分帶特征、空間分布和期次進(jìn)行研究，旨在闡明地?zé)崽锼疅嵛g變的時(shí)空演化特征，闡明水熱蝕變與控?zé)針?gòu)造關(guān)系，指出深部熱儲(chǔ)的勘查方向。

1 地質(zhì)背景

1.1 大地構(gòu)造背景

羊八井地?zé)崽镂挥谖鞑刈灾螀^(qū)拉薩市當(dāng)雄縣羊八井鎮(zhèn)，是地中?！柴R拉雅地?zé)釒е械拇箨懛腔鹕叫透邷責(zé)崽镏?多吉，2003)。熱田位于青藏高原念青唐古拉山東南麓的羊八井?dāng)嘞菖璧貎?nèi)(楊期隆和辛奎德，1991)，同時(shí)也處于近南北向展布的亞東—谷露裂谷系的中—北部(吳中海等，2006)(圖1)。亞東—谷露裂陷是新生代時(shí)期青藏高原巖石圈伸展拉張作用形成的規(guī)模最大、延伸最長(zhǎng)的裂陷(廖志杰和趙平，1999；Liu Qisheng et al.，2004)，也是高溫地?zé)峄顒?dòng)強(qiáng)烈的地段。沿裂谷分布有系列地?zé)崽?，羊八井地?zé)崽锛词瞧渲械牡湫蜔崽镏弧?/p>

1.2 區(qū)域活動(dòng)斷裂帶特征

念青唐古拉東南麓活動(dòng)斷裂帶控制了當(dāng)雄—羊八井?dāng)嘞菖璧氐男纬裳莼?孟憲剛等，2006)，控制了包括羊八井地?zé)崽镌趦?nèi)的地?zé)峄顒?dòng)和空間展布(吳中海等，2006；李明禮，2018)。

念青唐古拉山東南麓斷裂帶由低角度韌性剪切帶和高角度活動(dòng)斷層構(gòu)成(吳章明等，1990； 吳章明， 1992)。低角度韌性剪切帶為在念青唐古拉花崗巖巖體東部發(fā)育的糜棱巖帶，寬1000～4500 m，呈北東走向，傾向東南，傾角24°～30°，為當(dāng)雄—羊八井地塹的伸展滑脫型低角度韌性剪切帶，其開始發(fā)生伸展韌性剪切變形時(shí)代為8.29±0.21 Ma(吳珍漢等，2004，2005)，主變形時(shí)代為8～5 Ma(Harrison et al.，1995)。

在1.5～2.0 Ma期間，北東向高角度正斷層活動(dòng)并切割了早期北東向低角度韌性剪切帶，階梯狀分布的F1、F2、F3三條次級(jí)斷裂是斷裂帶從山前向盆地逐漸遷移過程中逐漸形成的(吳中海等，2006)。念青唐古拉山南東麓高角度活動(dòng)斷層是正斷層和走滑斷裂組合而成的張扭性變形帶(吳中海等，2006)，早期具左旋壓扭性質(zhì)，現(xiàn)今為張剪性質(zhì)，其性質(zhì)轉(zhuǎn)變時(shí)代為早更新世或早更新世晚期(吳章明等，1990)。該斷層主要發(fā)育于第四紀(jì)冰積物中，局部斷層切割基巖，冰積物最老年代為中更新世(吳中海等，2006)。自晚第四紀(jì)以來斷裂帶曾多次活動(dòng)，達(dá)6～7次之多(吳章明等，1990)。中更新世以來北東向斷裂帶向盆地方向遷移，在700～500ka BP、350～220 ka BP、140 ka BP和70～50 ka BP發(fā)生重要的活動(dòng)(吳中海等，2006)。在中晚更新世(0～1.4 Ma)，北西向斷層發(fā)生活動(dòng)，大部分為右旋走滑斷裂，切割北東向斷裂(吳珍漢等，2002)。

1.3 羊八井地?zé)崽锏刭|(zhì)特征

羊八井地?zé)崽镂挥谘虬司璧刂斜辈俊Ｑ虬司璧厥?±3 Ma以來區(qū)域發(fā)生EW向伸展變形的產(chǎn)物(Harrison et al.，1995；Pan and Kidd，1992；吳中海等，2006)。盆地中堆積的地層主要為中更新統(tǒng)冰磧層、上更新統(tǒng)冰磧層、全新統(tǒng)洪積層、沖積層和沼澤堆積，以及上更新統(tǒng)硅化礫巖。其中中更新世以來的沖洪積礫石層和冰川與冰水沉積物大面積出露(吳中海等，2006)?；子上柴R拉雅早期花崗巖、部分凝灰?guī)r、念青唐古拉變質(zhì)雜巖體和喜馬拉雅晚期花崗巖構(gòu)造(多吉，2003)。

表1 羊八井北區(qū)蝕變帶X射線衍射礦物分析結(jié)果Table 1 X-ray diffraction mineral analysis results of alteration zone in the north of Yangbajing Geothermal Field

熱田地勢(shì)上具有北西高、南東低的特征，海拔位于4290～4500 m(廖志杰等，1999)。地?zé)崽镆灾心峁窞榻绶譃楸眳^(qū)和南區(qū)(圖2)。熱田內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要為北東向、北西向斷裂，局部近南北向斷裂。NE向斷裂構(gòu)造為念青唐古拉山東南斷裂帶的次級(jí)斷裂，由山前至盆地呈階梯狀排列(多吉，2003)，錯(cuò)斷中更新統(tǒng)冰磧層，斷裂傾向東南，以正斷層為主，屬?gòu)埿曰顒?dòng)斷層(多吉，2003)。NW向斷裂為左旋錯(cuò)斷NE向斷裂，其形成時(shí)代晚于NE向斷裂，臭溝斷裂傾向南西，其余NW向斷裂傾向北東，為正斷層，屬?gòu)埿曰顒?dòng)斷層(多吉，2003)。近SN向斷裂為次級(jí)張性裂隙帶，以傾向東為主。

羊八井地?zé)崽餆醿?chǔ)主要有淺層熱儲(chǔ)和深層熱儲(chǔ)(多吉，2003)。淺層熱儲(chǔ)為第四系層狀孔隙型熱儲(chǔ)，主要分布于南區(qū)，巖性為第四系沖洪積砂礫石層、冰磧層、巖基頂部花崗巖風(fēng)化殼(多吉，2003)。深部熱儲(chǔ)為帶狀裂隙型熱儲(chǔ)，主要位于北區(qū)，巖性為糜棱巖化花崗巖、花崗質(zhì)糜棱巖和碎裂花崗巖(多吉，2003；趙平等，2003)。

羊八井盆地的邊界斷裂在第四紀(jì)期間的活動(dòng)非常強(qiáng)烈，是高原內(nèi)部一條強(qiáng)烈的地震活動(dòng)帶，并控制著盆地中的地?zé)峄顒?dòng)(吳中海等，2006)。裂谷帶地?zé)岬臒嵩淳哂械貧げ糠秩廴隗w來源(Guo Qinghai et al.，2007；Yuan Jianfei et al.，2014；Wang Xiao et al.，2018)。

羊八井地?zé)崽锏責(zé)峄顒?dòng)具有多階段性，與區(qū)域地?zé)峄顒?dòng)一致。藏南地?zé)峄顒?dòng)具有多階段性，地?zé)崛A年齡范圍為690～4 ka與現(xiàn)代(鄭綿平等，1995；侯增謙等，2001；吳珍漢等，2005；趙元藝等，2006a，2006b)，主要集中于500～470 ka，400～350 ka，270～200 ka和150 ka以來(李振清，2014)。羊八井地?zé)崽锏娜A年齡為266±33 ka BP(侯增謙等，2001；李振清，2002)，155.58 ka BP，與區(qū)域地?zé)峄顒?dòng)時(shí)間一致，存在多階段性。

2 水熱蝕變類型

羊八井地?zé)崽锼疅嵛g變類型多，主要有硅化、明礬石化、綠泥石化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、綠簾石化、自然硫以及黏土化(高嶺石、伊利石、蒙脫石、伊利石/蒙脫石混層、綠泥石)等(多吉等? ? ?；多吉，2003；呂苑苑等，2012)，并發(fā)育了與之相關(guān)的、以沉淀膠結(jié)形式存在的硅華、鈣華、硅質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié)物等類型沉積物。其中不同類型的水熱蝕變特征如下：

硅化：指硅華和起膠結(jié)作用的硅質(zhì)成分，主要由蛋白石、玉髓、石英等礦物組成，以脈狀、薄膜狀、殼層狀充填在裂隙、空洞中，與來自熱儲(chǔ)富SiO2成分的熱液有關(guān)(多吉等? ? ?)。在北區(qū)ZK4002的高溫層段巖芯中普遍見硅質(zhì)充填物沿裂隙面呈脈狀產(chǎn)出；地表第四系冰磧砂礫石層被熱水中硅質(zhì)充填或交代而形成堅(jiān)硬的巖層(多吉等?)(圖3a)，表現(xiàn)為正地形。在鉆孔中常以石英脈的形式出現(xiàn)。顯微鏡下觀察顯示，微晶石英膠結(jié)原生石英顆粒、膠結(jié)巖屑(圖3b)，沿原生石英顆粒生長(zhǎng)形成次生石英邊(圖3c)，也見呈微晶石英脈充填裂隙中。在南區(qū)，硅化主要是熱水中硅質(zhì)交代、充填冰水沉積砂礫層而成，以蛋白石為主、少量玉髓(康文華等，1985)。上述特征表明，硅化是富硅地?zé)崴械墓栀|(zhì)交代圍巖、析出沉淀的結(jié)果，而不是酸性地?zé)嵴羝饔孟聨r石中的石英、硅殘留所形成(后期存在酸性地?zé)嵴羝c硅化巖石反應(yīng))，這就意味著硅化帶是地?zé)崴畯纳畈颗判怪恋乇淼倪^程中所形成的，指示硅化帶是地?zé)崴呐判箙^(qū)。這也就解釋了硅化往往發(fā)育于水熱蝕變中心帶，凡是硅化程度較高的層位或硅化帶都是高溫?zé)醿?chǔ)層位或水熱活動(dòng)強(qiáng)烈地段(鄭灼華，1983；多吉等?)。

明礬石化：主要見于羊八井北區(qū)臭溝、硫磺溝、熱溝等地，多呈淺紫色，常與硅化伴生，集中分布于斷裂附近和不同方向的裂隙面。北區(qū)蝕變巖石X射線衍射全巖分析結(jié)果顯示，明礬石化在蝕變帶中較普遍發(fā)育(表1)，主要分布于蝕變中心帶和強(qiáng)蝕變帶中，常伴生有硅化、黃鐵礦化和黏土化等。

黏土化：羊八井北區(qū)黏土化十分發(fā)育，分布面積可達(dá)8 km2以上，鉆孔資料顯示厚度可達(dá)700 m以上(多吉等? ?)。黏土化蝕變往往沿?cái)嗔褞С善?、成帶分布。冰磧層中花崗巖礫石強(qiáng)烈蝕變，新生成大量黏土礦物。顯微鏡觀察(圖3d、e)顯示，原生礦物鉀長(zhǎng)石強(qiáng)烈黏土化，黏土礦物與絹云母共生，黏土充填于石英裂隙中。X射線衍射黏土礦物分析顯示，黏土礦物主要為高嶺石、伊利石，局部發(fā)育綠泥石、蒙脫石和伊利石/蒙脫石混層礦物(表2)。

黃鐵礦化：在羊八井北區(qū)地表及鉆孔中發(fā)育，黃鐵礦呈分散狀和團(tuán)塊狀、脈狀集合體，主要為半自形—自形晶，自形晶主要為五角十二面體(圖3f、g)。

表2 羊八井地?zé)崽镂g變巖石的黏土X射線衍射分析結(jié)果Table 2 Analysis results of clay X-ray diffraction of altered rocks in Yangbajing Geothermal Field

綠泥石化：主要見于地表及鉆孔中，呈淡綠色及暗綠色，鉆孔巖芯中常呈細(xì)脈狀產(chǎn)于巖石裂隙中。羊八井地表蝕變樣品顯微鏡觀察顯示，黑云母發(fā)生較強(qiáng)的綠泥石化(圖3h、i)。

自然硫：自然硫?yàn)樯畈亢驓怏w上升至淺地表分解而形成，長(zhǎng)期的積累致使在硫磺溝地區(qū)形成了硫磺礦，呈淡黃色，與硅化共(伴)生。在現(xiàn)代冒汽孔附近一般都發(fā)育自然硫(表1)，常見白色文石、鹽華。

3 水熱蝕變分布特征

3.1 水熱蝕變總體分布特征

羊八井地?zé)崽锬?、北區(qū)水熱蝕變存在較大差異，以北區(qū)最為發(fā)育，在南區(qū)主要為硅質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)和硅華、鈣華(圖4)。北區(qū)水熱蝕變東起盧子曲，西止賞木溝，海拔在4350～4600 m之間，蝕變區(qū)面積8 km2，地貌上呈正地形。蝕變地層主要為Qp2冰磧層(圖6a、b、d、e、f)，且出露于海拔較高部位，Q3地層未見蝕變，少量Q4地層有水熱蝕變(圖6c)。南區(qū)水熱蝕變分布于強(qiáng)瑪果、地?zé)崾卟舜笈镏裂╂毓麞|南范圍內(nèi)，海拔4300 m左右，局部硅質(zhì)泉膠砂巖呈丘狀，發(fā)育的地層主要為全新統(tǒng)(Q4)洪積層、沖積層和沼澤堆積(圖2)，在鉆孔中揭露到中更新統(tǒng)硅質(zhì)泉膠礫巖(鄭灼華，1983)。

北區(qū)水熱蝕變主要沿NE、NW及SN向斷裂構(gòu)造展布，水熱蝕變呈北東、北西或近南北向帶狀分布，受斷裂構(gòu)造控制，尤以兩組斷裂的交匯處為甚(康文華等，1985)。硅化一般分布在斷裂帶的中心部位，自然硫和硫酸鹽類礦物分布在裂隙壁上及其附近，向兩側(cè)過渡為以黏土化為主的蝕變。南區(qū)由于斷裂構(gòu)造被隱伏，其水熱蝕變呈分散狀，但總體具有呈NE向帶狀分布的趨勢(shì)，單個(gè)硅質(zhì)泉膠砂礫巖呈隴狀。

北區(qū)水熱蝕變以交代、充填作用為主，主要蝕變類型為硅化(華)、明礬石化、綠泥石化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、綠簾石化、自然硫和黏土化(高嶺石、伊利石、蒙脫石、伊利石/蒙脫石混層礦物)等；南區(qū)水熱蝕變以沉淀、膠結(jié)為主，主要蝕變類型為硅華、硅質(zhì)泉膠、鈣質(zhì)泉膠、鈣華。從北區(qū)往南區(qū)，蝕變類型由硅化(華)、高嶺土化向硅質(zhì)泉膠、鈣質(zhì)泉膠、鈣華蝕變演變(圖4)，在成分上具有硅質(zhì)降低、鈣質(zhì)增高的趨勢(shì)(朱梅湘和徐勇，1989)。

3.2 水熱蝕變的分帶特征

3.2.1水熱蝕變分帶

羊八井北區(qū)水熱蝕變非常發(fā)育，水熱蝕變分布具有較好的分帶性。由蝕變中心向圍巖，將北區(qū)水熱蝕變帶劃分為：黃褐色蝕變中心帶、灰白色中強(qiáng)蝕變帶、灰白色中等蝕變帶、淺灰白色弱蝕變帶和圍巖。

海龍溝構(gòu)造蝕變帶具有良好的蝕變分帶(圖5)，該蝕變帶主要受北東向斷裂控制。由蝕變中心帶向兩側(cè)可劃分出5個(gè)蝕變帶：蝕變中心帶、灰白色—淺黃褐色強(qiáng)蝕變帶(灰白色強(qiáng)高嶺土化帶、中強(qiáng)高嶺土化帶)、灰白色中等蝕變帶、灰白色弱蝕變帶和正常圍巖等5個(gè)帶，寬達(dá)300 m左右。

3.2.2蝕變帶礦物組合

經(jīng)顯微鏡觀察、X射線衍射全巖分析和黏土分析結(jié)果(表2、表3)，以水熱蝕變主要新生礦物為蝕變帶礦物組合，總結(jié)羊八井北區(qū)水熱蝕變帶礦物組合如下：

圖4 羊八井地?zé)崽锼疅嵛g變分布圖Fig. 4 Distribution of hydrothermal alteration in Yangbajing Geothermal Field

黃褐色蝕變中心帶：黃鐵礦、明礬石、微晶或粗粒石英、高嶺石、伊利石；

灰白色—淺黃褐色強(qiáng)蝕變帶：明礬石、微晶或粗粒石英、高嶺石、伊利石；

表3 羊八井地?zé)崽镂g變巖石X射線衍射全巖分析結(jié)果(%)Table 3 X-ray diffraction whole rock analysis results of altered rocks in Yangbajing Geothermal Field

灰白色中等蝕變帶：蒙脫石、伊利石、高嶺石、綠泥石；

淺灰白色弱蝕變帶：高嶺石。

蝕變中心帶中原巖礦物只殘留石英，其他礦物幾乎全蝕變成高嶺石、伊利石等黏土礦物；強(qiáng)蝕變帶殘余石英、鉀長(zhǎng)石，大部分其他礦物蝕變成高嶺石、伊利石，局部見白云石；中等蝕變帶、弱蝕變帶殘余石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石，黏土礦物含量也降低，以蒙脫石、伊利石為主，少量高嶺石、綠泥石。

4 水熱蝕變期次

依據(jù)水熱蝕變?cè)诟鲿r(shí)期地層中的分布特征、沿各時(shí)期斷裂的展布特征和不同時(shí)期水熱蝕變的空間疊加關(guān)系，羊八井地?zé)崽锉眳^(qū)水熱蝕變總體可劃分為三個(gè)期次：①紅褐色—黃褐色蝕變期，蝕變礦物主要為：褐鐵礦、赤鐵礦、微晶或粗粒石英、高嶺石、明礬石；②灰白色蝕變期，蝕變礦物主要為：高嶺石、微晶或粗粒石英或硅化；③淡黃色—灰色蝕變期，蝕變礦物主要為：淡黃色硫磺、白色束狀文石、灰色硅(鈣)質(zhì)微脈(或薄膜)、灰白色高嶺石、白色鹽華。與多吉等(1997)劃分的中更新世、晚更新世和全新世三期水熱蝕變相對(duì)應(yīng)。

4.1 水熱蝕變?cè)诟鲿r(shí)期地層中的分布特征

羊八井地?zé)崽锼疅嵛g變主要分布于中更新統(tǒng)冰磧層、全新統(tǒng)沖洪積層，而上更新統(tǒng)冰磧層水熱蝕變不發(fā)育。中更新統(tǒng)發(fā)育的水熱蝕變主要是以黃褐色硅化為主的蝕變和以灰白色黏土化為主的蝕變(圖6)，以及現(xiàn)代正活動(dòng)的淡黃色—灰色蝕變。在全新統(tǒng)沖洪積層中，北區(qū)局部地區(qū)見到發(fā)育灰白色黏土化蝕變，未見到以黃褐色硅化為主的蝕變；南區(qū)為硅質(zhì)、鈣質(zhì)泉膠砂巖和硅華、鈣華，以及北區(qū)現(xiàn)代正活動(dòng)的淡黃色—灰色蝕變。中更新統(tǒng)中以黃褐色硅化為主的蝕變是最早的水熱蝕變，全新統(tǒng)的灰白色黏土化蝕變和淡黃色—灰色蝕變?yōu)橥砥谖g變。

4.2 水熱蝕變沿各時(shí)期斷裂的分布特征

在北區(qū)水熱蝕變沿?cái)嗔褬?gòu)造分布的特征明顯。北東向斷裂發(fā)育以黃褐色硅化為主的蝕變帶，呈凸起正地形(圖5)，硅質(zhì)交代、膠結(jié)斷裂破碎帶呈脈狀，在地表呈蘑菇狀向斷裂兩側(cè)交代、膠結(jié)中更新統(tǒng)冰磧層。NW向斷裂主要發(fā)育以灰白色黏土化為主的水熱蝕變，且水熱蝕變發(fā)育于北東向斷裂帶的一定距離內(nèi)，并不是沿NW向斷裂都發(fā)育黏土化蝕變帶。近NS向斷裂主要發(fā)育現(xiàn)代淡黃色—灰色蝕變，常疊加于黃褐色蝕變帶上。由于NW向斷裂晚于NE向斷裂，指示以黃褐色硅化為主的蝕變?cè)缬谝曰野咨ね粱癁橹鞯奈g變，淡黃色—灰色蝕變?yōu)楝F(xiàn)代正活動(dòng)、最新的水熱蝕變。

4.3 水熱蝕變空間疊加關(guān)系

羊八井地?zé)崽锏乃疅嵛g變具有疊加現(xiàn)象，顯示具有三期水熱蝕變。

圖5 羊八井地?zé)崽锖｝垳衔g變分帶圖(圖2中的A—B剖面)Fig. 5 Alteration zoning map of Hailonggou in Yangbajing Geothermal Field

圖6 羊八井地?zé)崽镂g變期次劃分: (a)灰白色高嶺土化硅化蝕變疊加于早期黃褐色褐鐵礦化硅化高嶺土化帶之上；(b) 灰白色高嶺土化硅化疊加于早期黃褐色赤鐵礦硅化高嶺土化之上；(c)第四系坡積沙土層中發(fā)育最新期火焰狀灰白色高嶺土化；(d)現(xiàn)代地?zé)釟馊?，發(fā)育淡黃色硫磺、白色束狀文石、灰白色高嶺土化、硅化、鹽華；(e)現(xiàn)代灰色蝕變疊加于早期黃鐵礦硅化帶上；(f)早期黃鐵礦硅化帶裂隙中發(fā)育冒汽孔和灰色蝕變Fig. 6 Division of alteration periods in Yangbajing Geothermal Field: (a) gray white kaolinization silicification alteration superimposed on the early yellowish brown ferritization silicified kaolinization zone; (b) gray white kaolinization silicification superimposed on early yellowish brown hematite silicification; (c) the latest flame gray white kaolinization is developed in the Quaternary deluvial sandy soil layer; (d) modern geothermal gas springs develop light yellow sulfur, white tufted aragonite, gray white kaolinization, silicification and salt bloom; (e) modern gray alteration superimposed on the early pyrite silicification zone; (f) steam holes and gray alteration are developed in the fissures of early pyrite silicified zone

在海龍溝山頭上，灰白色強(qiáng)高嶺土化硅化蝕變疊加于早期黃褐色褐鐵礦化硅化高嶺土化蝕變帶上(圖6a)，在灰白色強(qiáng)高嶺土化硅化蝕變帶中見殘余的早期脈狀黃褐色褐鐵礦(黃鐵礦)強(qiáng)硅化花崗巖(圖6b)。在硫磺溝中，第四系坡積沙土層與強(qiáng)高嶺土化中更新世冰磧巖界線清晰截然，指示高嶺土化早于第四系坡積沙土沉積層；在熱溝中見到第四系坡積沙土層中發(fā)育火焰狀灰白色高嶺土化，指示高嶺土化晚于第四系坡積沙土層，應(yīng)為現(xiàn)代地?zé)峄顒?dòng)顯示(圖6c)；在臭溝口東側(cè)見灰白色高嶺土化硅化蝕變帶上疊加現(xiàn)代地?zé)峄顒?dòng)，發(fā)育淡黃色硫磺、白色束狀文石、灰白色高嶺土化、硅化，見白色鹽華，有H2S氣味(圖6d)。上述現(xiàn)象指示存在一期以灰白色高嶺土化為主的蝕變，晚于黃褐色硅化蝕變，早于正活動(dòng)的淡黃色—灰色蝕變。

在熱溝北東側(cè)(圖6e)，在淺黃褐色強(qiáng)硅化帶上疊加后期淡黃色硫磺、灰色蝕變。硅化帶總體走向北東向，由多條產(chǎn)狀105°∠59°的硅化帶斜列構(gòu)造，淡黃色、灰色蝕變帶產(chǎn)狀75°∠30°、65°∠55°，灰色蝕變帶寬1～1.5 m，近等間距分布。上述現(xiàn)象指示淺黃褐色硅化蝕變?cè)缬诘S色—灰色蝕變。

在熱溝北東側(cè)山頂，出露巖石為中更新統(tǒng)冰磧層，發(fā)育兩期蝕變(圖6f)。早期蝕變?yōu)闇\黃褐色強(qiáng)硅化、高嶺土化，硅質(zhì)膠結(jié)花崗巖角礫，角礫強(qiáng)高嶺土化，硅化帶總體呈北東向展布。晚期灰色蝕變沿硅化帶上110°∠68°、90°∠55°、80°∠60°等系列近南北向裂隙發(fā)育，主要為灰色蝕變、白色鹽華，伴有冒熱氣、H2S氣味。

4.4 流體包裹體特征

前人對(duì)羊八井地?zé)徙@井巖芯開展了流體包裹體研究，所測(cè)的均一溫度高于實(shí)際測(cè)井溫度50～70℃，推算的流體包裹體礦化度比熱田所產(chǎn)流體礦化度高約5倍(朱梅湘和徐勇，1989)，顯示存在至少兩期地?zé)峄顒?dòng)，早期地?zé)崃黧w溫度、鹽度明顯高于現(xiàn)代地?zé)崃黧w。

綜合上述地層、斷裂構(gòu)造、蝕變疊加關(guān)系、流體包裹體等研究成果，羊八井地?zé)崽锇l(fā)育三期水熱活動(dòng)是比較可靠的，早期發(fā)育以黃褐色硅化為主的蝕變，伴有赤鐵礦(黃鐵礦)化、高嶺土化和綠泥石化；中期以灰白色高嶺土化為主的蝕變，伴有硅化；晚期為現(xiàn)代地?zé)嵝纬傻牡S色硫磺、白色鹽華和灰色蝕變。

5 討論

5.1 水熱蝕變與斷裂構(gòu)造空間關(guān)系

亞東—谷露地區(qū)的地?zé)豳Y源在空間上的分布主要受亞東—谷露活動(dòng)構(gòu)造帶中的斷陷帶所控制(韓同林等，1990)。地?zé)峄顒?dòng)強(qiáng)度與現(xiàn)今活動(dòng)構(gòu)造表現(xiàn)的強(qiáng)度、斷陷帶的力學(xué)性質(zhì)及所處構(gòu)造部位有關(guān)(韓同林等，1990)。

亞東—谷露裂谷系至少存在兩期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，中新世早期—上新世晚期的近東西向擠壓應(yīng)力場(chǎng)，上新世晚期—第四紀(jì)的近南北向擠壓應(yīng)力場(chǎng)(石劍岳，2015)。羊八井盆地為亞東—谷露裂谷中的次級(jí)半地塹，其主邊界斷裂位于盆地的西北側(cè)(吳中海等，2006)。地?zé)崽锇l(fā)育于主邊界斷裂帶的上盤(吳中海等，2006)。熱田北區(qū)的北東向、北西向、近南北向次級(jí)斷裂、裂隙帶控制了地?zé)崴ǖ篮退疅嵛g變的分布。

北區(qū)水熱蝕變嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制，黃褐色硅化帶沿北東向、北北東向斷裂構(gòu)造呈條帶狀分布，在斷裂上、下盤都發(fā)育，近似對(duì)稱發(fā)育。早期灰白色高嶺土化蝕變帶分布于黃褐色硅化帶中及其外圍，總體展布特征與黃褐色硅化帶一致。早期以黃褐色硅化為主的水熱蝕變受北東向斷裂構(gòu)造控制。

中期灰白色高嶺土化帶分布于北東向斷裂帶與北西向斷裂交匯區(qū)域，其走向與北西向斷裂構(gòu)造一致，分布于北西向斷裂上下盤呈近似對(duì)稱分布，遠(yuǎn)離北西向斷裂蝕變強(qiáng)度由強(qiáng)減弱，同時(shí)遠(yuǎn)離北東向斷裂帶其蝕變強(qiáng)度總體減弱，該期灰白色高嶺土化并不是沿北西向斷裂連續(xù)、一直發(fā)育的，指示中期高嶺土化蝕變受北西向、北東向斷裂聯(lián)合控制。

晚期淡黃色—灰色蝕變主要分布于北東向硅化帶的近南北向斷裂、裂隙帶上，指示淡黃色—灰色蝕變具體展布受近南北向斷裂和北東向斷裂的聯(lián)合控制。

總之，水熱蝕變與斷裂構(gòu)造具密切空間關(guān)系，具體表現(xiàn)為：①水熱蝕變受斷裂構(gòu)造控制，按照羊八井地?zé)崽锉眳^(qū)不同方向系構(gòu)造，可以劃分出若干相對(duì)獨(dú)立的構(gòu)造—蝕變分帶；②水熱蝕變?cè)诓煌较驑?gòu)造疊合部位活動(dòng)最為強(qiáng)烈。早期以硅化高嶺土化為主的蝕變受北東向斷裂控制，中期以高嶺土化為主的蝕變受北東向斷裂和北西向斷裂聯(lián)合控制，晚期正活動(dòng)的以硫磺、灰色蝕變?yōu)橹鞯乃疅嵛g變受北東向、北西向和近南北向斷裂聯(lián)合控制。

5.2 水熱蝕變與斷裂構(gòu)造活動(dòng)的時(shí)間關(guān)系

羊八井地?zé)崽锼疅嵛g變?cè)诳臻g上嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制，即地?zé)峄顒?dòng)受斷裂構(gòu)造活動(dòng)控制，指示兩者存在密切的時(shí)間關(guān)系。

前人羊八井地?zé)崽锶A測(cè)年結(jié)果顯示，其地?zé)峄顒?dòng)至少存在三期：266±33 ka BP(侯增謙等，2001)，155.58 ka BP(吳中海，2004)和全新統(tǒng)至今。與水熱蝕變?cè)谥懈陆y(tǒng)冰磧層(678～593 ka BP、315～112 ka BP(吳中海，2004))發(fā)育，上更新統(tǒng)冰磧層(72～25 ka BP(吳中海，2004))不發(fā)育，全新統(tǒng)沖洪積地層(10 ka BP以來)發(fā)育的水熱蝕變分布特征相符。

羊八井盆地?cái)鄬幽挲g有676.32 ka BP、244.29 ka BP、59±31 ka BP、54±16 ka BP(吳中海，2004)，分為三期：676.32 ka BP、244.29 ka BP、59～54 ka BP。念青唐古拉山東南麓斷裂帶中更新世以來，斷裂活動(dòng)劃分為：700～500 ka BP、350～220 ka BP、140 ka BP、70～50 ka BP、全新世等5個(gè)階段(吳中海，2004)。羊八井地?zé)崽锼疅嵛g變年齡與第二階段、第三階段、第五階段斷裂活動(dòng)同步。

5.3 水熱蝕變的時(shí)空演化特征

熱泉流體受到高原隆升所伴隨的張裂事件控制(侯增謙等，2001)。水熱蝕變與盆地構(gòu)造活動(dòng)、盆地演化具有密切的時(shí)空、成因聯(lián)系。

前人對(duì)亞東—谷露裂谷帶開始裂陷的時(shí)代的大量測(cè)年結(jié)果(Coleman et al.，1995；Harrison et al.，1995；陳文寄等，1996；Stockli et al.2002；Dewane et al,2006；Maheo et al.,2007；吳中海等，2006)顯示，羊八井盆地最晚在8 Ma開始伸展裂陷，以低角度韌性剪切帶發(fā)育為特征；700 ka BP以來，以高角度正斷層活動(dòng)為主，在盆地西北形成由F1、F2、F3等三條呈階梯狀排列的次級(jí)斷裂構(gòu)成的念青唐古拉山東南麓斷裂帶。F1斷層構(gòu)成念青唐古拉山與當(dāng)雄羊八井盆地分界線(吳珍漢等，2002)，是其中的主斷裂(吳中海，2004)，包含4～5條呈階梯狀平行分布的次級(jí)斷層。F1斷裂經(jīng)歷了2期活動(dòng)，在中更新世之前，斷層活動(dòng)控制了盆地早期的發(fā)育；中更新世以來，F(xiàn)1斷裂活動(dòng)控制了中更新統(tǒng)冰磧層的分布，是山前高冰磧或冰水臺(tái)地的邊界，形成時(shí)間為700～500 ka BP以來(吳中海等，2006)，最近一次強(qiáng)烈活動(dòng)在59～48 ka BP左右(吳中海等，2006)，累積垂直斷距達(dá)490 m(吳中海，2004)。F2斷裂分布于葉巴果一帶，北東30°走向，在向盆地遷移時(shí)形成階梯狀斷裂結(jié)構(gòu)。F3斷裂構(gòu)成盆地中低洼的沼澤濕地的邊界，分布于雪尕果—軍馬場(chǎng)，北東走向，其最近一次強(qiáng)烈活動(dòng)時(shí)間為244 ka BP(吳中海等，2006)，在羊井學(xué)附近垂直斷距40～60 m，錯(cuò)斷中更新統(tǒng)冰磧層，未錯(cuò)動(dòng)晚更新世以來地層(吳中海，2004)。晚更新世以來，F(xiàn)1斷裂活動(dòng)速率增加，F(xiàn)2、F3斷裂的垂直活動(dòng)性逐漸減弱。

羊八井盆地不僅斷裂構(gòu)造由山前向盆地遷移，而且地層發(fā)生強(qiáng)烈的差異隆升—?jiǎng)兾g作用，形成由山前至盆地呈階梯狀排列的臺(tái)地。隨著斷裂構(gòu)造的多期次活動(dòng)，熱田北區(qū)與南區(qū)海拔高差逐漸增加。水熱蝕變的時(shí)空演化大致可劃分為四個(gè)階段(圖7)：① 在350～220 ka BP斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)期間，早期高溫地?zé)崴谾1斷裂、F2斷裂的破碎帶上升，由于南區(qū)、北區(qū)無明顯高差，地?zé)崴苯訌腇1、F2斷裂破碎帶排泄出地表，在中更新統(tǒng)冰磧層中形成系列北東向展布的、蘑菇狀的黃褐色硅化蝕變帶(圖6a)。② 140 ka BP斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈時(shí)，念青唐古拉山與盆地存在一定的高差，淺部大氣降水順北西向斷裂快速補(bǔ)給到北區(qū)，熱儲(chǔ)溫度有所降低，發(fā)育中期灰白色黏土化蝕變，并疊加于早期黃褐色硅化蝕變帶上，在中更新統(tǒng)冰磧層中形成北西向展布、受北東向斷裂控制的灰白色高嶺土化蝕變帶。③ 隨著70～50 ka BP期間斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)，山脈繼續(xù)抬升，上更新統(tǒng)冰磧層形成，地?zé)崴诒眳^(qū)沿北東向斷裂、北西向斷裂從深部上升后并不直接排泄，而是經(jīng)北西向斷裂、中更新統(tǒng)地層向南區(qū)徑流、在南區(qū)低洼地區(qū)和藏布曲排泄形成泉華、泉膠砂礫巖，北區(qū)上更新統(tǒng)不發(fā)育水熱蝕變。④ 自全新統(tǒng)以來，北區(qū)強(qiáng)烈抬升，部分中更新統(tǒng)地層剝蝕出露地表，北東向斷裂一直為地?zé)嵴羝纳仙鲄^(qū)，在北東向斷裂與北西向斷裂、近南北向裂隙交匯區(qū)域發(fā)育現(xiàn)代地?zé)犸@示，高溫地?zé)崴畯谋睎|向斷裂深部上升至淺地表后，沿北西向斷裂、第四紀(jì)地層向南區(qū)徑流，在南區(qū)全新統(tǒng)薄弱帶、藏布曲排泄形成泉華、泉膠砂礫巖，北區(qū)部分全新統(tǒng)地層發(fā)育灰白色高嶺土化蝕變。

羊八井水熱蝕變作用與斷裂構(gòu)造活動(dòng)具同步性，水熱蝕變具有階段性，各階段蝕變沿?cái)嗔褬?gòu)造形成相對(duì)獨(dú)立的構(gòu)造蝕變帶。淺灰色—淡黃色蝕變是深部含H2S、CO2等還原性氣體作用于淺地表的結(jié)果，是深源高溫流體的組成成分，該蝕變帶分布于北東向斷裂與北西向斷裂交匯區(qū)域，持續(xù)活動(dòng)至今，是深源高溫地?zé)崤判雇ǖ赖臉?biāo)志之一(多吉等?)。北區(qū)硫磺溝區(qū)域常見到到三期水熱蝕變疊加，是羊八井地?zé)崽锏責(zé)峄顒?dòng)中心(楊期隆和辛奎德，1991)，該區(qū)為深源高溫流體上升流區(qū)，也是早期地?zé)崴判箙^(qū)域，致使多期次的水熱蝕變疊加發(fā)育；中高溫地?zé)崴呐判箙^(qū)隨著構(gòu)造活動(dòng)、盆地的演化由北區(qū)硫磺溝區(qū)域向南區(qū)遷移；中高溫地?zé)崴呐判狗绞接杀眳^(qū)斷裂構(gòu)造直接排泄向經(jīng)第四紀(jì)地層徑流再排泄的間接排泄方式轉(zhuǎn)變。

羊八井地?zé)崽锼疅嵛g變時(shí)空演化特征反映了熱田高溫地?zé)峄顒?dòng)主要集中于硫磺溝區(qū)域，深源高溫地?zé)崴饕鼙睎|向斷裂控制，北西向斷裂為導(dǎo)水構(gòu)造、為地?zé)峄顒?dòng)提供充足的淺部水。羊八井地?zé)崽锷畈繜崴闹饕ǖ罏楸睎|向斷裂與北西向斷裂交匯區(qū)域的破碎帶。深部熱儲(chǔ)定位于北東向斷裂與北西向斷裂的交匯區(qū)域。因此，羊八井地?zé)崽锷畈扛邷氐責(zé)峥辈榉较蚴潜眳^(qū)硫磺溝區(qū)域，重點(diǎn)目標(biāo)是受北東向斷裂和北西向斷裂交匯區(qū)控制的深部熱儲(chǔ)。

6 結(jié)論

(1)羊八井地?zé)崽锼疅嵛g變類型復(fù)雜多樣，水熱蝕變具有分帶性和多階段性，由中心向兩側(cè)劃分為黃褐色蝕變中心帶、灰白色中強(qiáng)蝕變帶、灰白色中等蝕變帶、淺灰白色弱蝕變帶和圍巖。總體劃分為三期：早期黃褐色—灰白色蝕變期，蝕變礦物主要為：黃鐵礦(褐鐵礦、赤鐵礦)、微晶或粗粒石英、高嶺石、明礬石、伊利石；中期灰白色蝕變期，蝕變礦物主要為：高嶺石、伊利石、微晶或粗粒石英或硅化；晚期淡黃色—灰色蝕變期，蝕變礦物主要為：淡黃色硫磺、白色束狀文石、灰色硅(鈣)質(zhì)微脈(或薄膜)、灰白色高嶺石、白色鹽華。

(2)羊八井熱田各階段水熱蝕變受斷裂構(gòu)造控制，水熱蝕變活動(dòng)與斷裂構(gòu)造活動(dòng)具同步性。早期黃褐色—灰白色蝕變帶沿北東向斷裂展布，中期灰白色蝕變帶沿北西向斷裂、北東向斷裂展布，晚期灰色—淡黃色蝕變帶沿北東向斷裂、北西向斷裂交匯部位分布。高溫地?zé)峄顒?dòng)中心一直在北區(qū)硫磺溝區(qū)域。

(3)水熱蝕變具有時(shí)空演化特征。中高溫地?zé)崴呐判狗绞接杀眳^(qū)斷裂構(gòu)造直接排泄向東南區(qū)經(jīng)淺層第四系徑流再排泄的方式轉(zhuǎn)變；中高溫地?zé)崴呐判箙^(qū)隨著構(gòu)造活動(dòng)、盆地的演化由北區(qū)硫磺溝區(qū)域向南區(qū)藏布曲遷移。北區(qū)北東向斷裂與北西向斷裂交匯區(qū)域是高溫?zé)崴闹饕ǖ?，同時(shí)也控制了深部熱儲(chǔ)的空間定位。熱田深部高溫地?zé)嶂饕辈榉较蚴潜眳^(qū)硫磺溝區(qū)域北東向斷裂與北西向斷裂交匯區(qū)域控制的深部熱儲(chǔ)。

致謝:本文在野外調(diào)查和采樣過程中得到西藏地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì)榮峰研究員、西藏國(guó)網(wǎng)羊八井發(fā)電公司王華彬工程師的指導(dǎo)與協(xié)助，分析測(cè)試得到核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試中心李婷高級(jí)工程師的幫助，在撰寫過程中得到西藏地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì)胡先才研究員的指導(dǎo)，論文評(píng)審專家提出了非常寶貴的意見，作者向他們表示衷心的感謝。

注 釋/Notes

? 多吉，張登全，梁廷立，陳琳，譚慶元，杜少平. 1995. 西藏自治區(qū)當(dāng)雄縣羊八井地?zé)崽锉眳^(qū)深部地?zé)豳Y源普查報(bào)告. 西藏地勘局地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì).

? Duoji, Zhang Dengquan, Liang Tingli, Chen Lin, Tan Qingyuan, Du Shaoping. 1995. General survey report on deep geothermal resources in the north area of Yangbajing Geothermal field, Dangxiong County, Tibet Autonomous Region. Geothermal geology brigade of Tibet Geological Exploration Bureau.

? 多吉，梁廷立，顏吉林，謝鄂軍，范小平.1996. 西藏自治區(qū)當(dāng)雄縣羊八井地?zé)崽锉眳^(qū)深部資源開發(fā)性勘探ZK4001勘查地質(zhì)報(bào)告. 西藏地勘局地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì).

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? 多吉，譚慶元，趙平，徐創(chuàng)祿，范小平.1997. 西藏自治區(qū)當(dāng)雄縣羊八井熱田深部高溫?zé)醿?chǔ)形成機(jī)制研究報(bào)告. 西藏地勘局地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì).

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