地熱能是一種綠色低碳、可循環(huán)利用的可再生能源,具有儲量大、分布廣、清潔環(huán)保、穩定可靠等特點(diǎn),是一種現實(shí)可行且具有競爭性的清潔能源。合理開(kāi)發(fā)利用地熱資源,在改善生態(tài)環(huán)境,提高人們健康水平,推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展等方面具有重要意義, 是構建“資源節約型、環(huán)境友好型”社會(huì )提倡的礦產(chǎn)資源,地熱資源的綜合開(kāi)發(fā)利用,其社會(huì )、經(jīng)濟和環(huán)境效益顯著(zhù)。

本次研究以日土縣溫泉點(diǎn)為研究對象,對研究區溫泉點(diǎn)進(jìn)行基本的水化學(xué)特征調查,利用水化學(xué)特征、區內開(kāi)發(fā)利用現狀和前人在此區域的研究,對研究區溫泉點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)潛力和開(kāi)發(fā)利用現狀的研究,并對研究區提出開(kāi)發(fā)利用建議。本次研究成果為科學(xué)管理開(kāi)發(fā)溫泉,提高當地經(jīng)濟提供科學(xué)依據。日土縣的鄉村振興、生態(tài)文明建設對優(yōu)質(zhì)的溫泉資源、清潔能源綜合開(kāi)發(fā)利用需求也極為迫切,但當前對日土縣地熱水研究還不夠充分,深入對該地區的地熱水成因研究對西藏地熱能的開(kāi)發(fā)與利用以及對服務(wù)國家戰略需求和可持續發(fā)展都具有最重要意義,這不僅帶來(lái)區內經(jīng)濟效益的增長(cháng),還會(huì )帶來(lái)生態(tài)和社會(huì )效益。

1 研究區概況

日土縣位于西藏西部,阿里地區西北部,是邊境縣之一,見(jiàn)圖1。日土縣土地總面積8.03萬(wàn)km2,約占全自治區土地總面積的1/15[ 1]。日土縣地處高原亞寒帶季風(fēng)半干旱氣候區,氣候具有氣壓低、輻射強、 寒冷干燥、降水稀少等特點(diǎn)。日土縣內流的河流多以?xún)汝懞礊闅w宿,形成閉合的流域,大小湖泊星羅棋布,有曲龍、日松、烏江、扎普4條河流。主要湖泊有班公錯等,班公湖位于縣城以北約13km處,東西長(cháng)約1 10km,南北平均寬約4km,湖水面積604km2。

日土縣地貌類(lèi)型屬高原湖盆區,喀喇昆侖崇山峻嶺和崗底斯山支脈橫穿全境,平均海拔4300m,高寒缺氧,由于氣候干旱,流水作用弱,高原面保存完整,總的地勢是南北高,中間低,沿班公錯-怒江斷裂帶形成高原地勢最低的巨大集水洼地,在四周山脈之間沿斷裂帶則為寬谷或串珠狀湖盆洼地。日土縣地層從前震旦系到第四系均有出露,沉積巨厚。其中侏羅系、三疊系、二疊系和石炭系分布范圍較廣泛。研究區出露最老地層為石炭一二疊系,以海相碳酸鹽巖砂泥質(zhì)巖組合為主。中生界三疊系不發(fā)育,侏羅一白堊系分布極廣,侏羅系以海相碳酸鹽巖和砂泥質(zhì)巖組合為主,白堊系以碳酸鹽、砂泥質(zhì)和火山巖組合為主。中生界不整合在石炭一二疊系之上。新生界為陸相碎屑堆積,不整合在下伏各時(shí)代地層之上。

日土縣主要飼養牦牛、犏牛、綿羊、山羊、馬等牲畜,其中山羊飼養比例較大,白絨山羊是該縣的特色資源,被稱(chēng)為“金色的頭羊”。日土縣是藏西北白絨山羊基地之一,白絨山羊占西藏山羊總數的 3.69%,具有品種純度高、絨細度高、單產(chǎn)高、毛囊密度高、纖維細、絨質(zhì)優(yōu)良等特點(diǎn),被稱(chēng)為日土的 “軟黃金”。

 2 樣品采集

本次研究是圍繞日土縣的地熱顯示區展開(kāi)的,一共采集了8個(gè)熱水點(diǎn)。地下熱水采樣點(diǎn)位置見(jiàn)圖1。在取樣過(guò)程中遵守GB/T 8538-2022?飲用天然礦泉水檢測方法?、GB/T 1 1615-2010?地熱資源地質(zhì)勘查規范?的相關(guān)要求,所有水樣均在現場(chǎng)用0.45μm 濾膜過(guò)濾,采樣前要反復洗滌瓶子,直到達到要求, 并按要求裝瓶。在這過(guò)程中認真記錄水樣編號、采樣時(shí)間等。海拔、溫度、流量、總溶解性固體(TDS) 和pH等在現場(chǎng)使用便攜式測定儀測定。

為了使用水樣檢測結果對水文地球化學(xué)問(wèn)題進(jìn)行解釋,需要對結果進(jìn)行可靠性檢驗。8個(gè)溫泉點(diǎn)陰陽(yáng)離子平衡檢驗的平衡誤差分別為1%、2%、2%、1%、 2%,均小于5%,故本次檢驗結果滿(mǎn)足此次工作的需求,最終得到日土縣地熱顯示區部分水化學(xué)組分測試,見(jiàn)表1。

3 結果分析與討論

3.1水化學(xué)特征分析

水化學(xué)Piper三線(xiàn)圖與Durov圖常用來(lái)分析水化學(xué)離子分布特征。Piper三線(xiàn)圖有助于揭示水體中主要陰陽(yáng)離子及水化學(xué)類(lèi)型的差異,分析水化學(xué)離子分布特征,直觀(guān)反映水化學(xué)類(lèi)型。Piper三線(xiàn)圖是由2個(gè)三角形和1個(gè)菱形組成,從三角形中可以看出各種離子的相對含量,從菱形中可以看出水樣中的一般化學(xué)特征,將研究區水樣標在圖上,可以較直觀(guān)地揭示各泉點(diǎn)陰、陽(yáng)離子含量及交換等有關(guān)地下水演化現象。本次研究的研究區水樣一共8個(gè)水樣點(diǎn),通過(guò)利用本次研究區的水化學(xué)數據,繪制對應的水化學(xué) Piper三線(xiàn)圖與Durov圖,如圖2、圖3所示。

本次研究的8個(gè)水樣分別是泉水湖西微溫泉、龍木錯微溫泉、曲真熱貢溫泉、秋嘎江低溫溫泉、日松橋南微溫泉、郭扎錯東微溫泉、扎普低溫溫泉、木司曲燦熱泉,圖中分別對應的是ZRT1、ZRT2、ZRT3 (5)、ZRT5(7)、ZRT6、ZRT8、ZRT9(8)、ZRT10 (23),結合舒卡列夫水化學(xué)類(lèi)型和Piper三角圖可以得出,泉水湖西微溫泉(ZRT1)的水化學(xué)類(lèi)型是HCO3·SO 4 --Mg·Ca型,主要的陽(yáng)離子是Ca2 + ,主621要的陰離子是HCO3-。而龍木錯微溫泉(ZRT2)的水化學(xué)類(lèi)型是Cl·HCO3·SO 4 --Na·Mg·Ca型,主要的陽(yáng)離子是Na+,主要的陰離子是HCO3 - 。曲真熱貢溫泉(ZRT3(5))的水化學(xué)類(lèi)型是HCO3·Cl·SO4 Na·Ca·Mg型,主要的陽(yáng)離子是Na+,主要的陰離子是HCO3-。秋嘎江低溫溫泉(ZRT5(7))的水化學(xué)類(lèi)型是HCO3·Cl-Ca·Mg·Na型,主要的陽(yáng)離子是Ca2+,主要的陰離子是HCO3 -。日松橋南微溫泉 (ZRT6)的水化學(xué)類(lèi)型是HCO3-Ca·Mg型,主要的陽(yáng)離子是Ca2+,主要的陰離子是HCO3 - 。郭扎錯東微溫泉(ZRT8)的水化學(xué)類(lèi)型是HCO3·Cl-Na型,主要的陽(yáng)離子是Na+,主要的陰離子是HCO3 - 。扎普低溫溫泉(ZRT9(8))的水化學(xué)類(lèi)型是HCO3·SO4 ·Cl-Ca·Mg·Na型,主要的陽(yáng)離子是Ca2+,主要的陰離子是HCO3-。木司曲燦熱泉(ZRT10(23))的主要水化學(xué)類(lèi)型是HCO3·Cl-Na型,主要的陽(yáng)離子是Na+,主要的陰離子是HCO3 - 。由此可以看出,該研究區的8個(gè)水樣點(diǎn)的主要陰離子都是HCO3-離子。

根據圖4可知,地熱水的主要離子濃度變化趨勢基本相似,反映地熱水化學(xué)組分來(lái)源的相似性。

Schoeller圖還可以反應溫泉的水化學(xué)賦存環(huán)境是否相同。如果地熱水曲線(xiàn)變化趨勢相同,說(shuō)明來(lái)自相同的賦存環(huán)境。如果地熱水曲線(xiàn)變化趨勢不相同,說(shuō)明來(lái)自不相同的賦存環(huán)境。從圖4可知,圖中的變化趨勢有2種,說(shuō)明研究區地熱水分別來(lái)自2種不同的賦存環(huán)境。ZRT10(23)、ZRT8、ZRT3(5)和ZRT2來(lái)自相同的賦存環(huán)境。ZRT9(8)、ZRT6、ZRT5(7)和 ZRT1來(lái)自相同的賦存環(huán)境。

根據GB/T 13727-2016?天然礦泉水地質(zhì)勘探規范?與GB/T 1 1615-2010?地熱資源地質(zhì)勘查規范?,8個(gè)地熱水樣品中,ZRT1、ZRT10(23)所含的偏硅酸達到了50mg·L-1,ZRT10(23)偏硼酸達到了35mg·L-1,氟達到了1mg·L -1,3項指標達到了命名標準,溫度超過(guò)了熱水的最低值,可命名為氟、偏硅酸偏硼酸復合型理療地熱水。溫浴水可起到擴張血管的作用,促進(jìn)血液循環(huán),對人體神經(jīng)系統有一定的鎮定作用;熱水有一定的礦化度,因此水的壓力,浮力和滲透壓等較大,其洗浴清潔作用較好,也起到一定的消腫止痛作用;氟是人體必需的微量元素。適量氟的攝入,有利于對鈣和磷的利用,也有利于骨骼的發(fā)育和增加骨骼硬度。大量研究表明,礦水中的偏硅酸達到了50mg·L-1及以上時(shí),對防治皮膚病,外傷,以及心血管系統疾病等具有明顯的醫療效果。水中的偏硼酸達到了35mg·L-1及以上時(shí),對消炎,抗過(guò)敏,眼疾等具有醫療作用。因此,該地熱水具有良好的醫療保健功效,應用價(jià)值高于一般的礦泉水,適宜溫泉洗浴和醫療用水等。

3.2 熱儲溫度估算分析

地熱資源在進(jìn)行評價(jià)之前,對研究區地熱田的熱儲溫度進(jìn)行正確的計算是重要的前提條件。通常在進(jìn)行野外溫泉點(diǎn)水樣采集時(shí),所測出的泉口溫度只是出露溫度,地下熱水的實(shí)際溫度還需要進(jìn)一步利用其他工具或者方法得出結果。這對研究地熱資源的成因機理、估算地熱資源儲藏量、評價(jià)地熱資源開(kāi)發(fā)潛力、 決策地熱資源利用方式等具有決定性作用。常用來(lái)測量地熱田溫泉點(diǎn)熱儲溫度的方法包括二氧化硅溫度計、陽(yáng)離子溫度計、混合模型法等。

在深部熱儲層的地下熱水中,如石英、玉髓、無(wú)定型二氧化硅等二氧化硅礦物組分會(huì )溶解于流體中。利用地熱流體中二氧化硅組分的特性可以進(jìn)行熱儲溫度計算。陽(yáng)離子溫度計主要包括鈉鉀溫度計、鈉鉀鈣溫度計、鉀鎂溫度計等,屬于地球化學(xué)溫度計的范疇?，F利用溫泉SiO2含量計算出各種溫度計的溫度,由于ZRT2和ZRT8的SiO2含量未檢出,所以在進(jìn)行計算地熱水溫度時(shí)進(jìn)行忽略,溫度估算表見(jiàn)表2。

通過(guò)圖5可知,研究區溫泉基本落到了未平衡區,有一個(gè)點(diǎn)落到了部分平衡區。就說(shuō)明地熱水在上移的過(guò)程中有冷水混入的現象。所以在進(jìn)行地熱水溫標估算的時(shí)候不能選用陽(yáng)離子溫度進(jìn)行估算,因為陽(yáng)離子溫度計使用的前提條件是必須達到平衡狀態(tài)。應該用K-Mg溫度計和二氧化硅溫度估算研究區熱儲溫度。結合K-Mg溫度計和二氧化硅溫度以及表2數據,可以得出研究區熱儲溫度在19~98℃。

4 溫泉開(kāi)發(fā)利用前景及現狀

4.1 開(kāi)發(fā)利用前景

西藏阿里日土縣地貌類(lèi)型屬高原湖盆區,喀喇昆侖崇山峻嶺和崗底斯山支脈橫穿全境,平均海拔 4300m,高寒缺氧,由于氣候干旱,流水作用弱,高原面保存完整,總的地勢是南北高,中間低,沿班公錯-怒江斷裂帶形成高原地勢最低的巨大集水洼地, 在四周山脈之間沿斷裂帶則為寬谷或串珠狀湖盆洼地。因此在這樣得天獨厚的條件下,日土縣地熱資源豐富,具有溫度高、類(lèi)型多、分布廣等特點(diǎn),為地熱能的開(kāi)發(fā)利用提供了得天獨厚的條件。在調查的溫泉點(diǎn)中,有些溫泉利于人們的生活理療等,如位于松西鄉西北,龍木錯西南側,新藏公路東側的秋嘎低溫溫泉, 泉口最高溫度為17℃,年天然流量為772915.824m3·a-1, 每天該溫泉釋放的熱量為1.49×10J,根據GB/T 1 1615-2016?地熱資源地質(zhì)勘查規范?,對地熱流體的利用方向、方式、熱水供暖、供熱、理療、洗浴規模提出了要求,見(jiàn)表3,該溫泉可直接利用,溫泉可供洗浴2576386人次·a-1,可供理療7729床·a -1,供生活熱水5 1527人·a-1,地熱供暖約34553m2。若后期進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用,可修建洗浴房夏季進(jìn)行微溫泉洗浴理療開(kāi)發(fā),溫度低于34℃為冷水浴,具有促進(jìn)腎上腺能效應、興奮交感神經(jīng)、皮膚血管收縮等作用。該溫泉交通條件便利,夏季可集水開(kāi)發(fā)冷水浴進(jìn)行洗浴理療。與之類(lèi)似的還有位于松西鄉東,龍木措東南叢山山谷中的曲珍熱貢溫泉,溫泉為硅酸型理療熱礦水, 對人體有一定保健功效,溫度為34℃,年天然流量為 441.504m3·a-1,每天該溫泉釋放的熱量為1.34×108J, 根據?地熱資源地質(zhì)勘查規范?GB/T 1 1615-2016, 對地熱流體的利用方向、方式、熱水供暖、供熱、理療、洗浴規模提出了要求,該溫泉可直接利用,溫泉可供洗浴1471人次·a-1,可供理療4床·a -1,供生活熱水 29人·a-1,地熱供暖約30m2。還有位于松西鄉西北,龍木錯西南側,新藏公路東側的龍木錯西微溫泉,該溫泉最高溫度為4℃,年天然流量為78125331.168m3·a-1,每天該溫泉釋放的熱量為3.55×1012J,流量較大,該溫泉匯總流量每天可以裝滿(mǎn)容積為28m3(4m×7m×1m)洗浴池7644個(gè)。

隨著(zhù)西藏阿里地區日土縣的地熱資源被大量探索,更加豐富了西藏阿里地區的地熱資源信息,也進(jìn)一步加強了對西藏阿里日土縣地熱資源的勘查工作, 為地熱能的開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據。由此可知,西藏阿里日土縣地熱開(kāi)發(fā)利用前景廣闊,具有巨大的發(fā)展潛力。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步、政策的支持和市場(chǎng)需求的增長(cháng),該地區地熱資源的開(kāi)發(fā)利用將取得更加顯著(zhù)的成果。

4.2 開(kāi)發(fā)利用現狀

雖然日土地區地熱資源相當豐富,但根據實(shí)地調查,由于該秋嘎低溫溫泉溫度較低,屬于微溫泉,但流量可觀(guān),該溫泉匯總流量每天可以裝滿(mǎn)容積為28m3 (4m×7m×1m)洗浴池76個(gè),雖然目前為自然流出, 但尚未進(jìn)行任何開(kāi)發(fā)利用,更多的還是需要對此溫泉實(shí)地調研,從而制定良好的開(kāi)采及利用計劃。而曲珍熱貢溫泉由于溫度較低、流量較小且溫泉處于衰退階段,雖然交通條件極其便利,但周?chē)o(wú)住戶(hù),總體開(kāi)發(fā)利用潛力較小。所以目前對此溫泉不做開(kāi)發(fā)利用,可對其進(jìn)行保護及研究調查。龍木錯西微溫泉目前為自然流出,開(kāi)發(fā)利用程度較低。雖然交通條件便利,但泉口溫度較低且周?chē)鸁o(wú)居民居住,開(kāi)發(fā)利用率較小。根據實(shí)地研究統計其他溫泉點(diǎn)基本與此相似, 故綜上所述,目前日土地區的地熱資源主要用于發(fā)電、供暖、洗浴、理療等領(lǐng)域。通過(guò)近幾年對日土地區地熱資源水質(zhì)的全方位分析評價(jià),研究查明了不同溫度的各項水質(zhì)特征,為日土地區地熱資源的合理開(kāi)發(fā)及科學(xué)有效利用提供了可靠依據。同時(shí),政府對清潔能源的支持和環(huán)保政策的出臺也推動(dòng)了地熱能利用市場(chǎng)的發(fā)展,還可以帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,提高地方經(jīng)濟水平。

5 結論

研究區的8個(gè)水樣點(diǎn)的主要陽(yáng)離子是Na+,主要陰離子是HCO3-。水化學(xué)類(lèi)型較復雜。地熱水具有良好的醫療保健功效,應用價(jià)值高于一般的礦泉水,適宜溫泉洗浴和醫療用水等。

通過(guò)Schoeller圖發(fā)現,研究區溫泉水來(lái)自2種不同的水化學(xué)賦存環(huán)境。利用地熱溫標估算出研究區地熱水初始溫度在19~98℃。

研究區溫泉點(diǎn)尚未進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用,只是當地村民搭建簡(jiǎn)易的棚子用來(lái)洗浴。通過(guò)對研究區溫泉點(diǎn)供暖、生活熱水、理療和溫泉洗浴的估算,得出西藏阿里日土縣地熱開(kāi)發(fā)利用前景廣闊,具有巨大的發(fā)展潛力。

通過(guò)對以上研究區溫泉點(diǎn)的分析討論,發(fā)現研究區地熱資源豐富,適合開(kāi)發(fā)利用地熱資源,應將地熱資源與當地旅游業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)相結合,帶動(dòng)當地經(jīng)濟發(fā)展。