青藏高原与特提斯洋的演化密切相关, 主要由不同块体在不同地质历史时期拼合而成, 包括华北板块(阿拉善和柴达木)、塔里木板块(塔里木盆地及其南缘)、华南板块(羌塘、巴颜喀拉、松潘— 甘孜等地区)和印度-冈瓦纳板块(冈底斯— 念青唐古拉山和喜马拉雅等地区)。这些块体边界现今表现为几条重要的缝合带, 自北向南分别是阿尔泰走滑断裂(ATF)、喀喇昆仑断裂(KF)、阿尼玛卿— 昆仑— 木孜塔格缝合带(AKMS)、金沙江缝合带(JSS)、班公湖— 怒江缝合带(BNS)和雅鲁藏布江缝合带(IYZS)(图1)。

图1

Fig.1

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	图1 青藏高原大地构造简图[35] ATF.阿尔泰左旋走滑断裂; KF.喀喇昆仑断裂; AKMS.阿尼玛卿— 昆仑— 木孜塔格缝合带; JSS.金沙江缝合带; BNS.班公湖— 怒江缝合带; IYZS.雅鲁藏布江缝合带Fig.1 Tectonic sketch of Tibetan Plateau[35]

青藏高原地热资源丰富, 中、高温地热资源主要分布在青藏高原南部, 北部以中、低温地热为主。已发现各类地热显示区(点)近700处, 仅西藏地区就发现水热显示点664 处^[18]。据统计, 西藏地区高温地热系统(温度≥ 150 ℃)共57个, 蕴藏地热能为86 EJ, 发电潜力为1.92 GW; 准高温地热系统72个, 蕴藏地热能为53.9 EJ, 发电潜力为1.11 GW; 中温地热系统共31个; 低温地热系统共135个。青藏高原地热资源具有巨大的发电潜力(表1), 1977年建成的羊八井地热发电站是我国第一台高温湿蒸汽地热发电站, 发电量占拉萨电网的40 %以上^[36]。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 西藏主要地热显示区30 a发电潜力一览表[15] Tab.1 30 years’ power generation potential of main geothermal display areas in Tibet[15] 地热显示区 温度/ ° C 泉水总流量/ (L· s-1) 30 a发电潜力/ (104 kW) 竹墨沙 69.0 2.18 1.08 古堆 80.4 60.00 18.58 错那 51.3 25.00 9.03 谷露 86.5 11.00 6.30 曲才 84.0 13.30 5.49 羊易 77.5 27.20 12.79 尼木 70.8 20.10 6.98 谢通门 73.1 141.50 15.91 郎久 70.0 10.00 4.40 玉寨 45.0 16.10 13.20

表1 西藏主要地热显示区30 a发电潜力一览表[15] Tab.1 30 years’ power generation potential of main geothermal display areas in Tibet[15]

该区岩浆岩发育的地层有上白垩统、始新统、渐新统、中新统及上新统。沿雅鲁藏布缝合带分布的岩浆岩形成环境有岛弧型和碰撞造山型2种, 是青藏高原碰撞造山活动的有利证据。罗照华等^[37]认为拆沉作用使欧亚板块岩石圈的力学性质发生弱化, 导致印度岩石圈的进一步俯冲和软流圈的迅速闭合, 这是喜马拉雅浅色花岗岩和藏南拆离带形成的原因; 由于拆离作用所触及的圈层仅限于镁铁质榴辉岩层, 所以该区新生代火山显示出类似埃达克岩的地球化学特征。

该区岩浆活动规模比雅鲁藏布江地区的岩浆活动规模小, 主要分布在芒康、贡觉、类乌齐等地区, 以安山岩、流纹岩和中酸性火山碎屑岩为主, 常产于砂砾岩中, 以新近系最为集中。在走滑构造体制下, 青藏高原块体旋转产生拉张构造环境, 与走滑拉张相配套的岩石圈拆沉作用成为软流圈减压上涌的重要因素。所以, 该区岩浆岩中往往含有较高的碱含量, 特别是K₂O含量较高。

该区新生代岩浆岩的分布具有离散特点, 以安山岩、玄武安山岩为主, 含有少量玄武岩、英安岩、粗面岩、安山粗面岩等, 韵律明显。该区岩浆活动与印度-欧亚板块的俯冲、碰撞关系不大, 可能由岩石圈增厚拆沉作用引起。已有报道^{[38, 39]}表明, 该区火山岩以富钾的中性岩浆岩类为主, 部分岩类具有埃达克岩的地质特征。

青藏高原水热活动严格受构造控制, 与活动构造密切相关, 呈现“ 南北呈带、东西呈条” 的特点。根据水热显示区的疏密、类型及活动构造的发育情况, 可划分为藏南高温水热活动区、藏中中温水热活动区、藏北低温水热活动区和藏东低— 中温水热活动区^[29]。水热活动“ 南强北弱、南新北老” , 藏南是青藏高原水热活动最集中的区域, 地热温泉沿雅鲁藏布江及其南北两岸密集分布, 类型多样, 包括水热爆炸、间歇喷泉、高温沸泉、热泉等, 泉华、水热蚀变岩发育; 藏北热水活动相对较弱, 以低温热泉居多, 但发育一些大规模的泉华^[27], 表明历史上藏北水热活动剧烈(图3)。

图3

Fig.3

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	图3 青藏高原地热泉水分布图[23] Ⅰ .藏南高温水热活动区; Ⅱ .藏中中温水热活动区; Ⅲ .藏北低温水热活动区; Ⅳ .藏东低— 中温水热活动区; 1.与碰撞有关的深成岩; 2.与碰撞有关的岩浆岩; 3.与走滑断裂有关的岩浆岩; 4~8.与拆沉体制有关的岩浆岩; 9.中高温地热泉; 10.低温地热泉; 11.地热区划; 12.喜马拉雅山脉; 13.断裂Fig.3 Distribution of geothermal springs in Tibetan Plateau[23]

藏南水热活动与岩浆活动具有良好的对应关系, 地热由西向东可划分为4个带^[14]。

(1)狮泉河— 玛旁雍地热带。主要包括朗久地热田(86 ℃)、门色热泉(71.5 ℃)、阿布隆巴沸泉(85 ℃)、当果其沙沸泉(86 ℃)和曲普热泉(78.2 ℃)等。

(2)措勤— 搭格架地热带。主要包括撒嘎朗嘎沸泉(85.5 ℃)、曲珍门波热泉(75.5 ℃)、擦虐曲灿(85 ℃)、绒玛热泉(72 ℃)和搭格架间歇喷泉(85.5 ℃)等。

(3)当雄— 羊八井— 定日地热带。主要包括谷露间歇喷泉(85.5 ℃)、宁中热泉(83.9 ℃)、羊八井热田(97.64 ℃)、苦玛热泉(85.7 ℃)和科作沸泉(80 ℃)等。

(4)雅鲁藏布江大拐弯地热带。包括茶卡沸泉(83 ℃)、拉康热泉(67 ℃)、本堆热泉(63 ℃)、布宗热泉(73 ℃)和札曲热泉(85 ℃)等(图4)。

图4

Fig. 4

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	图4 雅鲁藏布缝合带附近岩浆岩分布与地热区划图[39] A.狮泉河— 玛旁雍地热带; B.措勤— 搭格架地热带; C.当雄— 羊八井— 定日地热带; D.雅鲁藏布江大拐弯地热带; BNS.班公湖— 怒江缝合带; SNMZ.狮泉河— 纳木错蛇绿混杂岩带; LMF.洛巴堆— 米拉山断裂; IYZS.雅鲁藏布缝合带; KF.喀喇昆仑断裂; STDS.藏南拆离系; MCT.主中央断裂; MBT.主边界断裂Fig. 4 Magmatic rock distribution and geothermal regionalization of Yarlung Zangbo Suture Zone[39]

地热理论界普遍认为高焓地热流体的热能主要来源于岩浆型热源, 主要指近代至现代火山活动和时代不早于上新世的岩浆侵入体; 低焓地热流体的热源多数来源于地壳地热梯度的加热, 也可能是高焓地热流体的副产品, 或是高温地热系统的衰老阶段^{[3, 7, 9, 10, 22]}。青藏高原广泛分布的新生代火山岩是在水热活动活跃的背景下产生的。

前人在青藏高原做过大量的地球物理勘探工作^{[40, 41, 42, 43, 44, 45, 46]}, 发现那曲一线以南地区受印度板块向欧亚大陆俯冲的影响, 沿俯冲带发生了广泛的熔融, 构成一个低阻带; 上覆的中生代地层形成高阻带, 高阻带在横向剪切作用下, 发生碎块化, 呈断续状分布, 并受俯冲影响向北倾斜; 青藏高原地热活动集中发生在区域性EW向深大断裂与SN向深大断裂的交汇部位, 断裂活动为深部热量的上移提供了通道, 部分熔融的低阻体是热量的来源。

藏南新生代后碰撞钾质— 超钾质火山岩类大量分布在南冈底斯, 由西向东沿狮泉河、邦巴— 雄巴、扎布耶察卡、贡木潭、雍错— 许如错、打加错、乌郁、羊八井、麻江分布, 年龄集中在12~28 Ma^[47]; 在谢通门、尼木至拉萨一带广泛分布规模较小的花岗岩和花岗质斑岩体, 侵位于晚白垩世— 古近纪岩体中, 具有埃达克岩的地球化学属性, 年龄集中在10~20 Ma^{[47, 48, 49, 50]}。而该区水热活动往往集中分布于活动构造或活化的古构造附近, 具有与新生代岩浆活动相关的特点。

藏南主要分布4个地热带(图4)。狮泉河— 玛旁雍地热带(A)走向为NW向, 雅鲁藏布江大拐弯地热带(D)走向为近SN向, 与雅鲁藏布缝合带、洛巴堆— 米拉山断裂延展一致。该区分布大量与板块陆-陆碰撞有关的岩浆岩, 年龄为25~12 Ma^[39], 表明新近系以来该区岩浆活动强烈; 以洛巴堆— 米拉山断裂为界, 狮泉河— 玛旁雍地热带(A)和雅鲁藏布江大拐弯地热带(D)南部以埃达克质岩石为主, 北部以钾质— 超钾质岩石为主。综上, 狮泉河— 玛旁雍地热带(A)和雅鲁藏布江大拐弯地热带(D)的成因与热源类似, 新近纪岩浆活动为该区地热提供了充足的热量。

措勤— 搭格架地热带(B)被NWW向雅鲁藏布江缝合带、狮泉河— 纳木错蛇绿混杂岩带和班公湖— 怒江缝合带切割, SN向断裂发育。该区碰撞岩浆岩较发育, 南部岩浆岩活动时间约为18 Ma^[39], 北部以白垩纪花岗岩类为主; 地热活动南强北弱, 表现出既受控于构造又与岩浆活动密切相关的特点, 新生代岩浆活动是该区地热活动的热源。

当雄— 羊八井— 定日地热带(C)长轴沿NE向展布, 地热田沿那曲— 当雄— 乌郁— 谢门通一线分布, 与区内NE向构造展布方向一致; 洛巴堆— 米拉山断裂带南部分布以新近纪埃达克质岩石为主的岩浆岩, 年龄以18~12 Ma^[39]为主, 北部出露与拆沉作用相关的古近纪花岗岩类岩浆岩; NE向构造是拉萨地块重要的活动构造, 沿NE向构造往北, 岩浆岩类型从埃达克质向高钾质过渡。该带南部地热热源主要为与碰撞有关的岩浆活动, 向北至那曲、安多一带热源过渡为与NE向走滑断裂有关的岩浆活动。