腾冲火山和地热

腾冲县境面积约5700 km2,晚新生代喷出的火山岩约50 km3,占 据面积约1100 km2。以早更新世喷出的中—酸性熔岩规模最大,全新世火山活动已呈强弩之末。但是,晚新生代的地热活动无疑构成腾冲县境强烈地热活动的地质背景。县境共有58个水热活动区,温度高于45℃的热泉区占24个,其中还有3个沸泉群。热海地热田排放氯\|重碳酸\|钠型水,热储温度可望达到270℃,其岩浆热源埋藏深度约7 km,是最有开发前景的一个高温地热田     

腾冲地热区高温热泉水中稀土元素特征

腾冲地热区位于印度-欧亚板块碰撞带东北缘,构造和岩浆活动频繁,地热作用明显,热泉广泛分布,是现代热泉研究的天然实验室。热泉水中的稀土元素特征是指示浅层水岩反应的重要指标。由于热泉水中稀土元素含量较低且变化范围大,腾冲地区热泉水稀土元素组成的报道比较罕见。本文尝试研究了腾冲高温热泉水中稀土元素组成特征,并与美国内华达州贝奥沃韦地热田和加利福尼亚希伯地热田热泉水的稀土元素特征进行了对比。本文选取腾冲地区的高温热泉,应用ICP-MS,测试了热泉水中稀土元素。分析结果表明热泉水中稀土元素含量相对较低且变化范围较大,其变化范围为球粒陨石的10-5～10-2倍。稀土元素球粒陨石标准化配分模式整体为轻微右倾型或平坦型,显示轻重稀土分异不明显;δEu既有正异常也有负异常;各热泉点热泉水稀土配分模式之间存在差异。虽然腾冲地热区热泉水的REE含量比美国贝奥沃韦地热田和希伯地热田热泉水的高10倍,两者之间的稀土元素分布特征具有一致性。热泉水中的δEu负异常为深循环的大气降水与具有负铕异常火山岩水岩反应的结果,正铕异常可能是由快速上返的大气降水与蒸发岩中的石膏反应导致。     

由相对地热梯度推断的腾冲火山区现存岩浆囊

为利用温泉来研究和监测腾冲火山区的现今岩浆分布并探讨其活动性，提出相对地热梯度的概念：假设各热田或水热活动区的热储深度相等，则热储温度与地表温泉温度之差为该地相对地热梯度。通过对前人在该地区获得的温泉的基本要素和温泉水化学分析数据分析，选取了159个温泉计算相对地热梯度。用这159个数据，通过克里金插值方法获得了腾冲火山区的相对地热梯度平面分布。结果发现腾冲火山区有3个相对地热梯度在100℃以上的高值区域。结合其他资料，认为腾冲火山区现今存在3个岩浆囊，它们的几何尺度为19～28kin，深度为4～12km或更深，并且目前的活动性各不相同。     

河南省地矿局中标云南腾冲火山地热构造带科学钻探项目

本刊讯2012年1月6日,中国地质科学院组织的财务、技术等专家评审组在北京对＂云南腾冲火山—地热—构造带科学钻探工程＂项目进行了评标,河南省地矿局最终以绝对优势一举中标。同时,该局也将成为中国＂深部探测计划＂的参与者。＂云南腾冲火山—地热—构造带科学钻探工程＂项目,     

沉积型和火山型地热流体的同位素水文地球化学对比研究

地热资源按地质构造及成因的不同可划分为火山型及沉积盆地型两种类型。国内外许多学者对沉积型地热系统的同位素水文地球化学研究较多,而火山型地热系统研究不足,且沉积型和火山型地热流体的同位素水文地球化学对比研究还有待进一步深入。文章以关中盆地腹部沉积型地热系统及腾冲火山地热系统为代表,应用同位素水文地球化学方法对不同类型地热流体的地质构造、地热流体起源及成因、热储开放程度等进行系统对比研究,进而揭示其异同之处,为我国不同类型地热资源的可持续开发利用提供科学依据。关中盆地与腾冲热海地热系统在热储空间、构造条件、热源方面均存在较大差异,前者热储更为封闭,热储层更厚,后者热储通道更为畅通,热源更为丰富;腾冲热海地热系统热储温度高,埋藏更浅,热水循环更快,更易于开发利用。关中盆地与腾冲热海地热系统均存在比较明显的δ18O富集现象,关中盆地地热流体滞留时间更长是δ18O富集的主控因素,腾冲较高的热储温度是δ18O富集的主控因素;关中盆地腹部为沉积-半封闭型、封闭型,腾冲热海地热系统为火山-半封闭型;在漫长的地质历史时期,水岩反应的程度是决定热储流体水化学类型的主控因素。     

腾冲火山构造区马站岩浆囊地球物理特征的再探讨

云南腾冲火山盆地深部存在岩浆囊是人们关注的问题,多方面进行了大量的研究且存在不同意见。作者此前依据低电阻异常推断出位于小空山、大空山、黑空山等火山口的下部,深13~30 km范围内东西向25 km,南北向30km的低电阻率的岩浆囊,其东侧为大盈江断裂。文章利用反射地震、重力、航空磁测资料进一步探讨了岩浆囊的其他地球物理特征。由于火山喷发,不仅在火山口附近形成了局部物质亏损,而且,岩浆囊本身也亏损了岩浆物质,在重力上延图中滤去了表层的火山局部负重力异常后,呈现出大空山北侧的与低阻体相对应的负重力异常,这与岩浆囊高温熔融状态含水低密度物质有密切关系。整体的重力负异常印证了低阻岩浆囊的存在。腾冲马站岩浆囊的温度为397~651°C,平均温度为524°C,其主体中心部位不可能存在磁性体。对航磁资料的处理,消除表层火山岩影响后,仍然发现有较强磁异常,其平面投影范围与低阻体相近,推断磁异常是岩浆囊顶层,在15 km深度以上范围内,随着岩浆囊体温度逐步下降,当低于480°C以后会形成新的铁磁性矿物,因此,在囊体上层出现了范围与囊体相近的较强的磁性体。反射地震仅仅在浅部较清楚地观测到较连续的反射波界面,是浅部火山岩、含水层、以及花岗岩顶界面的反映。向深部反射界面很不连续推测是由于多次岩浆上涌,其喷发时间有先后,成分有差异,故岩浆囊物质的不均匀性,虽然由于含水、矿化、熔融体构成了低电阻的共性,可温度的不均匀,却又显示了不同期次岩浆成分有变化,由岩浆囊向地表的通道上,东部花岗岩下为高速,相对于较低温度的物质,在小空山、大空山和黑空山深部沿大盈江断裂带有东西两个大的隐伏花岗岩体之间是最新的火山喷发通道,具有相对低速的通道。     

云南腾冲火山构造区马站—固东岩浆囊的地球物理模式

位于青藏高原东南边缘的云南腾冲火山构造区岩浆活动频繁强烈,火山活动规模宏大.为配合国家深部探测专项科学钻探选址,在腾冲盆地北部马站到固东、曲石乡一带进行了大地电磁测深、可控源音频大地电磁测深、反射地震和重磁测量的工作.本文依据电磁法取得的成果划分出了盆地地壳内的2个低阻低速层,其中浅部的低阻层由含水(热水)的火山岩下部、花岗岩上部与花岗砂砾岩组成,构成了腾冲盆地的地热资源的热储层,其主要层位在300到1500 m范围内;深部的低阻体是作为热源的岩浆囊,位于马站—固东—曲石乡三镇的深12~30 km,东西宽25 km以上,向南可能与腾冲北的岩浆囊相连.小空山、大空山和黑空山火山口具有典型的火山口重磁场特征,特别是由于喷发造成物质亏损形成的重力负异常与火山地形呈清晰的镜像对应关系.     

云南腾冲火山构造区的电性结构特征及其地质意义

为配合科学钻探选址,在云南腾冲县城以北至固东镇之间沿东西向布设了4条可控源音频大地电磁测深剖面和2条大地电磁测深剖面,对6条剖面的电磁测深资料进行了预处理和二维反演,获得了6条剖面的电阻率模型.这些剖面具有的主要电性结构特征为:盆地地壳内存在2套低阻,其中浅部的低阻层沿南北向稳定存在,由含水(热水)的火山岩下部、花岗岩上部与花岗砂砾岩组成,构成了腾冲盆地的地热资源的热储层,其主要层位在300～1500 m范围内:深部的低阻体是作为热源的岩浆囊,位于马站一曲石乡之间的部分深12～30 km,东西宽25 km以上.以上电性特征为研究云南腾冲火山构造区岩浆和火山活动提供了地球物理依据.     

非火山地热区玛旁雍热田土壤CO_2脱气研究

地热活动是地球脱气的重要形式之一,其过程常伴随大量温室气体排放。选取非火山地热区西藏玛旁雍热田作为研究对象,基于菲克扩散定律对地热田区土壤CO_2脱气量进行评估。结果表明:该区一般土壤CO_2脱气通量为0.167~0.771 kg/(m2·a),含喷气孔区域土壤CO_2脱气通量为2.054~7.877 kg/(m2·a),含喷气孔地区的土壤CO_2脱气通量是一般土壤脱气量的18.9倍;与全球火山区土壤脱气量(0.001~2.25 Mt/(m2·a))相比,其值显著偏低;但比青藏高原高寒草原生态系统土壤的CO_2排放量(187.46 g/(m2·a))大。结合区域地质背景推测地热系统中的CO_2含量主要来源于岩浆脱气和热液同长石等围岩矿物的蚀变反应。区内土壤CO_2的低脱气通量受透水性较差的碎屑岩沉积盖层约束。     

云南腾冲地区地热流体的地球化学特征

对云南热海和瑞滇地区地热流体的地球化学特征进行了分析和探讨,并据此评估了地热流体对环境的影响.结果显示,研究区的碱性热泉中K、Na、F、Cl、SiO_2的含量高,而只存在于热海地区的酸性热泉中SO_4~(2-)、Mn、Fe的含量高.热泉中As、Sb的含量范围分别在43.6～687μg/L和0.38～23.8 μg/L之间.热泉中以As(Ⅲ)为主,占了总砷的91%.地热流体中的As、Sb一部分被固定在泉华中,而另一部分则释放到了环境中,从而进入地下水和下游的田地中,对当地居民的健康造成威胁.     

云南腾冲火山岩岩石学特征

腾冲火山岩群是我国著名的新生代火山岩群之一。岩相学特征表明,该火山群为典型的钙碱性系列玄武岩安山岩英安岩弧火山岩组合。它喷发于晚上新世-晚更新世,但这一时期腾冲地区已为大陆板内环境,腾冲弧火山岩的形成至少在俯冲作用停止以后60Ma,属于一种滞后型弧火山。     

云南腾冲全新世火山岩地球化学特征及其成因

通过对腾冲火山群的黑空山、打莺山和马鞍山火山岩主量元素、微量元素、Sr-Nd-Pb同位素地球化学的研究表明,腾冲全新世火山岩为高钾钙碱性系列,包括粗面玄武岩、玄武粗安岩、粗面安山岩和英安岩。该套火山岩富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损Nb-Ta-Ti不相容元素,具有高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值(0.705862～0.710614),低的¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值(0.511941～0.512526)和较高的放射性成因Pb同位素组成(²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.962～39.155;²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.620～15.659;²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17.872～18.269)。主量、微量和同位素地球化学研究表明,腾冲全新世三座火山的岩浆源区为富集地幔,地幔富集与古洋壳俯冲有关。它们是由相同的地幔源区经历了不同的岩浆演化阶段的产物,打莺山岩浆演化程度最高,黑空山次之,马鞍山岩浆演化程度最弱。通过腾冲全新世火山岩与藏南碰撞后钾质火山岩的地球化学成分对比,Sr-Nd-Pb同位素地球化学成分存在着明显的不同,暗示两者的源区存在差异。     

贵州省水热型地热资源分布及流体水化学特征

为分析总结贵州省水热型地热资源分布特征和水化学特征,对省内天然温泉和地热井流体进行调查和采样测试,在全面收集已有最新地热勘查资料的基础上,通过地热资源地质勘查、评价相关标准和规范以及流体水化学Piper三线图分析等,划分地热资源类型,分析资源分布、资源富集和热储特征,研究不同构造区、不同热储中流体水文地球化学、微量元素等特征。结果表明: 贵州省水热型地热资源主要分布于黔中及黔北地区,属低温地热资源,类型以隆起(褶皱)断裂型为主,以层状兼带状热储分布最广; 地热流体富集和出露受构造控制明显,在石阡、遵义、贵阳、息烽等地形成以震旦系、寒武系白云岩热储为主的4大地热资源富集区,动态较稳定; 相同构造区和热储中流体水化学特征基本相似,水化学类型总体以重碳酸盐型为主,具有矿化度低、富含锶、偏硅酸、氟、氡等对人体有益的微量元素和放射性成分等特征。     

Crustal structure in the Tengchong volcanic area and position of the magma chambers

In this paper, we extract 1500 P receiver functions in the Tengchong volcanic area from 211 teleseismic events recorded at nine digital seismic stations. A common conversion point stacking technique is used to improve the signal-to-noise ratio and to get the time delays of the Ps, PpPs, PsPs + PpSs phases within grids of 10 km × 10 km. Finally, the crustal thickness and Poisson’s ratio are calculated. The results show that the crustal thickness ranges from 28 to 40 km and the Poisson’s ratio ranges from 0.28 to 0.36. There exist two mantle-uplifting sites each with a horizontal scale of about 30 km × 30 km, one in Mazhan–Tengchong–Maanshan and the other in Wuhe–Longjiang–Tuantian. The high Poisson’s ratio is consistently located within these two sites. Recorded shocks with Ms > 2.0 reveal that most of the shocks are distributed around the two sites and few are located at the centers. The shocks, the geothermal distribution, and the crustal structure suggest that the magma is still active, and the two mantle-uplifting sites detected may be the positions of two magma chambers in the crust.     

滇西地区腾冲火山机构的综合地球物理解释推断

以腾冲地区1:20万区域重力调查资料为基础,结合航空磁测、人工地震、地热等资料,综合分析了腾冲地区的火山机构、喷发机制。推测在曲石-蒲川的重力高下面存在壳内浅成高位基性岩浆房。整个火山机构包括曲石-蒲川下伏的基性岩浆房和通过两侧龙川江断裂与腾冲-盈江断裂,以及通过断裂喷出地表的火山岩。     

云南腾冲全新世火山岩岩浆演化和岩石成因

腾冲火山岩区是我国全新世以来记载火山喷发的少数地区之一,该地区岩浆作用的性质与成因是揭示青藏高原东缘的现今侧向生长过程与深部作用的重要依据。本文对腾冲火山岩区的马鞍山、黑空山、打鹰山全新世火山岩开展了矿物化学和岩石地球化学研究,以期揭示岩石成因和深部动力学过程。腾冲全新世火山岩主体岩性为高钾钙碱性系列的玄武粗安岩和粗安岩。岩石的Ca O、Fe_2O_3~T、Ti O_2与Si O_2负相关,而K_2O与Si O_2正相关,表明岩浆演化过程中可能存在橄榄石、辉石和斜长石的分离结晶作用。岩石中存在酸性斜长石(更长石,An=28)大颗粒捕掳晶,其边部发育了基性斜长石(拉长石,An=65)增生边;在大颗粒石英捕掳晶的边部发育了辉石的反应边,这些结构表明在岩浆上升到地壳浅部时,曾受到了花岗岩围岩的混染,但岩石的Th/Nb值均小于1.16,表明地壳混染总体不显著。腾冲全新世火山岩大离子亲石元素富集、高场强元素相对亏损,高Th/U、低Ba/La,富集Sr-Nd同位素,其岩浆源区应为经历过洋壳沉积物交代后的富集地幔。腾冲火山岩属于大陆板内环境,是印度与亚洲大陆碰撞后岩浆作用的产物。火山岩是沿着腾冲盆地南北向展布,且熔岩分布面积有限。由于高原侧向生长过程中的区域性走滑断裂会引起局部的伸展,腾冲火山岩产出可能与富集岩石圈地幔的减压熔融有关。     

Influence of the Chuxiong Yao’an Earthquake on the Mineralization of Hot Springs in the Tengchong Geothermal Area, Southwestern China

<正>The Tengchong geothermal area,an active tectonic region with frequent earthquakes,is located in Yunnan Province of southwestern China.This area contains abundant active hot springs, which often display high metal concentrations and obvious mineralization phenomena.At 19:19 on 9 July 2009,an earthquake occurred in Yao'an,Chuxiong,Yunnan Province,which is 300 km to the northeast of the Tengchong geothermal area.We sampled water in the hot springs in the Tengchong area from 4 July to 9 July 2009 and from 10 July to 15 July 2009 to study the changes of elemental concentrations before and after the earthquake and discuss the influence of the earthquake on the mineralization of the hot springs.The concentrations of most trace elements increased slightly,but the concentration of REE(rare earth elements) decreased by 50%after the earthquake in the hot springs around a NS-trending fault.The elemental concentrations remained unchanged in Longtan and Suanshuigou,which are related to an inactive crater.The elemental concentrations in other springs controlled by superficial and small-scale faults decreased after the earthquake.The earthquake can stimulate the activity of deep faults and magma chambers,as is responsible for the increase of metal concentrations in the hot springs along the NS-trending deep fault;whereas it can decrease the porosity of permeable rocks,resulting in the decline of the flux of ore-bearing fluids and the corresponding mineralization in the hot springs related to superficial faults.