青藏科考

到哪里寻找最迷人的温泉?

文章来源 :

2020-02-20 11:44

温泉,

从地下深部自然涌出或喷出的地下热水(简称地热水),

泉口温度比当地多年平均气温高出5℃以上。

超过45℃的温泉又称为热泉,

而温度达到或超过当地沸点的温泉则称为沸泉。

温泉是自然界最常见的地质现象,

有的激喷如柱、气势磅礴,

有的气泡翻滚、雾气缭绕,

有的涓涓细流、清澈透明。


谈到温泉,人们往往会想到美国黄石国家公园的温泉。

如老忠实泉,大约每90分钟喷发一次,

喷发时气势非凡,直冲云霄,高度近60米,

持续时间90秒至5分钟不等,

每次可喷出19000公斤地热水。

1.美国黄石国家公园的老忠实泉,图源:第二次青藏科考队

如蓝宝石热泉,

它就像是一块镶嵌在大地上的蓝宝石,晶莹剔透。

2.美国黄石国家公园的蓝宝石热泉,图源:第二次青藏科考队


又如牵牛花池,它清澈见底,

金黄色为嗜热菌对热泉温度的响应。

3.美国黄石国家公园的牵牛花池,图源:第二次青藏科考队


去过冰岛的人,也许会想到蓝湖温泉,

蓝绿色的温泉水富含硅、硫等矿物质,

湖底的白色温泉泥则是游客所喜爱的美容护肤佳品。

4.冰岛的蓝湖温泉,图源:https://www.bluelagoon.com

国内好多人去过云南腾冲火山国家地质公园,

也一定不会忘记大滚锅那清亮湛蓝的一泓热泉。

5.云南省腾冲县大滚锅沸泉(摄于1998年),图源:第二次青藏科考队


但你若是一位西藏通,

你一定会迷倒在西藏众多美丽的温泉之中。


6.西藏玉龙弄巴温泉的热水汇集成热水湖,褐色藻类在湖底随波摇曳,图源:第二次青藏科考队

7.西藏多布热泉潺潺泉水流经之处一片金黄色,图源:第二次青藏科考队


01

温泉数量冠全球


第一次青藏高原综合科学考察队先后出版了四部有关温泉研究的著作:

《西藏地热》(1981)

《腾冲地热》(1989)

《横断山区温泉志》(1994)

《西藏温泉志》(2000)

这些专著既有详实的科学考察记录,

也汇集了前人的研究成果。

《西藏温泉志》共收录了677个温泉资料,

其中记载了泉口温度的有361处。

8.西藏温泉分布图,图源:第二次青藏科考队

9.西藏不同海拔区间的温泉统计,图源:第二次青藏科考队


10.西藏不同温度范围的温泉统计,图源:第二次青藏科考队

11.西藏不同行政区域的温泉统计,图源:第二次青藏科考队

在这361处温泉中,

位于龙木错东南方位山谷中的热贡温泉海拔最高。


12.中外科考人员在海拔5200米的热贡温泉采样,泉水温度52℃,不远处便是龙木错,图源:第二次青藏科考队

按照泉水(地热水)中所溶解的主要矿物质成分,

温泉可分为三大类:氯化物型、硫酸盐型和碳酸氢盐型。

氯化物温泉多见于高温地热田、海水入侵的地热田以及富含卤水的沉积盆地,

如西藏羊八井热泉、查布热泉等。

13.西藏羊易热泉温度是85℃,持续喷射二十多年未见衰减,图源:第二次青藏科考队

硫酸盐温泉多见于有火山岩出露的中高温地热田,

酸性温泉居多,

也有近中性或碱性的硫酸盐温泉,

如西藏派乡温泉等。


碳酸氢盐温泉最为常见,

出露在各种围岩的中低温地热田,

如西藏洛扎南喷泉等。

14.西藏洛扎南喷泉属于碳酸氢盐热泉,泉口温度82℃,喷高约3m,雨季时河水将泉口淹没,图源:第二次青藏科考队

大多数温泉水是碱性的,

人体浸泡后皮肤上有一种滑溜的感觉,

而近中性或酸性温泉水就没有这种感觉。

少数温泉附近弥漫着臭鸡蛋的气味,

那是因为温泉中含有硫化氢组分,

硫化氢能消炎杀菌,治愈皮肤病。

15.西藏搭格架沸泉85℃,当地居民用热泉水煮奶茶、煮鸡蛋、洗衣物和洗浴,图源:第二次青藏科考队

人们通常将地壳深处储存着热水温度超过150℃的温泉出露区称为高温地热田,

100-150℃称为中温地热田,

而100℃以下则称为低温地热田。

通过分析温泉水中的化学组分和同位素组成,

可以推断出温泉的补给源和运移通道,

计算出温泉的母源温度,

并对地热资源潜力作出评估。

16.西藏查孜热泉水温82℃,纯净无暇,不断涌出一股股串珠状气泡,图源:第二次青藏科考队

02

间歇喷泉显奇景

间歇喷泉,

顾名思义是指不能持续喷发热水和水蒸汽的沸泉。

世界上间歇喷泉喷发周期短的只有几分钟,

长的可以是几个月或更长时间;

喷发持续时间大多数在十分钟以内;

喷发高度一般是8~20米。


在间歇喷泉的泉口壁上,

常常覆有一层致密的泉华,

泉口与地下深部的地热水腔体有封闭性能良好的喉管相连。

当腔体内地热水的温度和压力积蓄达到一定临界条件时,

上涌气泡的减压膨胀将导致静水压力快速失衡,

从而触发地热水在围岩压力的驱动下以喷发形式释放压力,

形成间隙喷泉。

一个典型的、完整的喷发周期由休眠期、涌水期、喷发期和冒汽期四个阶段组成。


在西藏搭格架温泉区南端一大型泉华台地上,

有一个间歇喷泉在激喷时的汽水柱曾喷高至20米,

场面非常壮观,但现在泉口和喉管已遭到破坏,

热泉变成了一个持续喷发的沸泉,

喷射高度时高时低,汽水柱高度不超过5米。


在搭格架长马曲(河)西侧的泉华台地上,

也有一个间歇喷泉斜嵌在河岸的泉华陡壁上,

每天大约喷发两次,激喷时汽水柱以45°角向河对岸斜射。

长马曲(河)东岸的泉华层上,

还有一个规模不大的间歇喷泉,

汽水柱喷高约2米。

除搭格架外,

西藏的查布、古露和芒热等地热田也有间歇喷泉,

但规模和强度都不及搭格架。

17.西藏搭格架大型硅华台上的间歇喷泉,现已改变成连续喷发了,图源:第二次青藏科考队

18.西藏搭格架斜嵌在长马曲西河岸的间歇喷泉及处于休眠期泉口的状况,图源:第二次青藏科考队

19.西藏查布间歇喷泉及处于休眠期泉口的状况,图源:第二次青藏科考队


03

婀娜多姿貌迷人


地下热水从深部储层上涌至泉口以及在溢出地表的流动过程中,

因温度和压力条件发生了变化,

有时会沉淀出一些矿物质,

这些矿物质通常称为泉华。

泉华沉积绚丽多彩,形态上千姿百态。

常见有泉华台、泉华层、泉华脊、泉华柱、泉华锥、泉华丘和泉华蘑菇等。

20.西藏荣玛的泉华柱6-7m高,犹如一柱擎天,柱顶泉口尚未封闭。泉华柱原为地热水运移的上升通道,降温减压过程形成泉华管壁,因周边地层风化剥蚀而露出地面。图源:第二次青藏科考队

21.遇见西藏美丽的泉华柱,美国科考专家显得很兴奋,图源:第二次青藏科考队


22.西藏雪如热泉形似蘑菇的泉华,图源:第二次青藏科考队

23.西藏雪如热泉风化剥蚀后的泉华,好似两只可爱的小动物,图源:第二次青藏科考队


24.西藏格林热泉突兀耸立在一片开阔的湿地之中,泉华台上遍布泉华柱和泉华锥,远远望去像一处古城遗址,热泉的最高温度是56℃,图源:第二次青藏科考队


25.国内规模最大的西藏巴岭泉华脊,长约845米,像一条巨龙蜿蜒行进在藏北高原,图源:第二次青藏科考队


不同种类的嗜热菌附着在泉华和砾石表面,

构成了色彩艳丽的地热景观。

26.西藏曲色泉华上覆盖着翠绿色的微生物群,图源:第二次青藏科考队


27.西藏曲卓木温泉景观是当地新近开发的旅游观光内容,图源:第二次青藏科考队


28.西藏曲色热泉正在生长的乳白色新鲜泉华,图源:第二次青藏科考队


泉华主要有硅华和钙华两大类。

硅华主要出现在高温地热田,

化学成分主要是二氧化硅。

硅华质地坚硬,沉积速度较慢,

有层状、针状、柱状、鲕状等形式,

能形成规模巨大的泉华台地。



钙华出现在中低温水热活动区,

与热水壶水垢的物质组成大体相似,

主要成分是碳酸钙,混有少量的碳酸镁等,

常见矿物是文石、方解石和白云石。


29.西藏马跃温泉的皮壳状钙质泉华,每层皮壳代表一次水热活动事件,图源:第二次青藏科考队


碳酸钙的溶解度是随温度降低而增加的,

当地热水因压力降低而发生沸腾时,

可溶性二氧化碳气体逃脱,

导致碳酸氢钙和碳酸氢镁发生分解,

水中碳酸根含量骤然上升,

碳酸钙、碳酸镁等矿物达到过饱和而沉淀出钙华。

钙华的质地较软,沉积速度较快。


04

容颜美姿谁妆扮


地球是一个从地表向内部逐渐冷却的星球,

从地表往地球内核推进,温度会逐渐上升,

常用地温梯度来描述增温的大小,

大陆地区的平均地温梯度约30℃/km。


温泉的热源主要有三大类:

第一类是岩浆热源,

即地壳深部存在的岩浆熔融体;

第二类是地温梯度高异常区的传导热,

如深大断裂带附近或沉积盆地中高热导率的基岩凸起区;

第三类是地壳中天然放射性同位素铀、钍、钾衰变所释放出来的热能。


大约在65个百万年以前,

印度板块与欧亚板块发生剧烈碰撞。

碰撞发生后,印度板块继续向北俯冲到欧亚板块之下,

陆-陆碰撞导致地壳相叠合,

造就了巨厚的青藏高原地壳。

在强烈的挤压、剪切和摩擦作用下,

青藏高原部分上地壳中出现了岩浆熔融体(动能转变为热能),

深度为15-20km,厚约20km,

这些岩浆熔融体为西藏温泉提供强大的热源。


当少数岩浆熔融体沿着构造活动带上涌并侵位在上地壳5-7 km深度时,

其顶部则可能形成高温地热田,

如西藏的羊八井、羊易、古露、古堆、芒热、查布、搭格架等地热田。


温泉的形成与地质构造条件紧密相关。

位于地势高处的大气降水和冰雪融水沿构造断裂带或裂隙向地下深处渗透,

不断地从岩石中汲取热量。

达到一定深度时,

大气降水和冰雪融水在冷、热水密度差和静水压力差的共同驱动下开始折返,

再沿附近构造通道上升至地表形成温泉。

在全球范围内,

只有极少数地热水中混有来自深部岩浆的水分。

30.高温地热田地热成因模式,图改自IPCC特别报告,详见参考文献2。

05

为民铺开幸福路

从拉萨出发,

沿着青藏公路向西北方向行驶约90公里,

便来到举世闻名的羊八井地热电厂。

羊八井地热田位于谷露-羊八井-亚东大裂谷的中部,

西北侧是念青唐古拉山脉,东南侧是唐山山脉,

区域内水热活动强烈,

有水热爆炸、沸泉、温泉、热水湖、喷气孔、冒汽地面、

水热蚀变带、硅质泉华、钙质泉华和硫酸盐霜等地热显示。


在中国科学院青藏高原综合科学考察队的积极推动下,

1977年,羊八井地热田第一台300kW的发电机组投入运行。

同年,1MW的1号发电机组开始发电。

在1981年至1985年期间,

又先后安装了3台3MW的发电机组,

并正式建立羊八井地热电厂。


西藏地区缺煤、少油、无气,

在大力发展水电之前,

电力供应紧缺。

羊八井地热电厂发电量曾一度占拉萨电网的60%,

被誉为是青藏高原上的一颗明珠。


1993年,羊八井ZK4002井在2006.8m深度记录到329.8℃的温度,

这也是我国最早的、温度最高的一口干热岩井。

1996年,ZK4001井在1495m深度揭露出251℃的地热水,

放喷试验时的井口温度和压力分别稳定在200℃和15 kg/cm2,

每小时流量高达300吨。

31.1996年,ZK4001井正在做放喷试验,图源:第二次青藏科考队


如今,羊八井地热电厂的总装机容量为25.18MW。

截至2019年12月底,

累计发电34.1亿千瓦小时,减少CO2排放约275万吨,

为西藏经济社会发展和节能减排做出了重要贡献。

2018年10月,装机容量为16MW的羊易地热电厂也正式并网发电。

32.羊八井地热电厂的发电机组已安全运行三十多年,图源:第二次青藏科考队


在温泉直接利用方面,

西藏羊八井、宁中、日多和那不如等地都建有规模不等的游泳池,

羊八井还利用地热水建立了蔬菜温室大棚,养殖了罗非鱼。

错那县和当雄县人民政府利用地热水实施了大规模的集中供暖,

解决当地居民冬季取暖的问题。

在西藏,温泉洗浴更是不计其数,

日多温泉还提取了温泉矿物质结晶粉,

可让游客回家后自行配制温泉水,将温泉带回家。

33.西藏日多温泉游泳池。热泉位于墨竹曲北岸,最高温度是81.4℃,降温后供游客洗浴和游泳。相传藏传佛教格鲁派创始人宗喀巴大师曾在此温泉修炼、加持,图源:第二次青藏科考队

在辽阔的藏北高原构造断陷盆地,

温泉和咸水湖/盐湖常常相伴显现,

如热贡温泉与龙木错、荣玛热泉与依布茶卡、齐吾贡巴热泉与玛旁雍错等。

这些温泉和咸水湖/盐湖都具有富含硼和碱金属元素组分的特征,

温泉水可能是这些咸水湖/盐湖成矿物质的重要来源。

34.西藏兹格塘错(咸水湖)中的温泉及泉华,湖岸上热泉最高温度达68℃,图源:第二次青藏科考队

此外,在羊八井地热田周边已开采出高品质的硫磺矿和高岭土矿,

这些矿产资源都是高温水热蚀变的产物,

而昂仁县搭格架和那曲市色尼区古露大面积出露的富铯硅华,

被认定为具有很高的铯矿开采价值。

近来,科研人员在阿里地区多处温泉发现,

温泉气体中的氦气浓度明显超过了百分之一,

而大气中的氦气浓度只有百万分之五点二。

因此,这些富氦温泉也具有潜在的开发利用前景。


在念青唐古拉山脉南麓当雄县公堂乡的北侧,

有几条近南北走向的“V”字型构造山谷。

沿着这些山谷,分布着大面积的钙华沉积,有温泉出露。

其中一个温泉的泉口温度是24℃,涌水量大,泉水纯净清澈,口感柔和,

这便是5100西藏冰川矿泉水的水源地。

泉水起源于念青唐古拉山脉5100米附近的大气降水和冰雪融水,

这些冷水沿着深大断裂进行深循环,

在从岩石中吸收热量的同时,

溶解了岩石矿物中的锂、锶、偏硅酸等组分,

返回至地面后便成为优质天然矿泉水。

除5100冰川矿泉水外,

西藏类似的矿泉水还有很多,

如位于聂拉木县(年平均气温3.5℃)境内的雪域露珠矿泉水,

海拔高度4352米,出水温度14.2℃;

位于安多县(年平均气温-2.1℃)境内的夏木拉冰川矿泉水,

海拔高度4808米,出水温度11.9℃。


随着第二次青藏高原综合科学考察研究的深入开展,

将会有越来越多的温泉胜境为人们所认知,

将揭示更多的隐藏在温泉之中的秘密,

也将会为我们

打开更多的幸福之门,

铺就更广的幸福之路。



- 全文完 -

感谢阅读


创作团队

策划|姚檀栋、安宝晟、刘勇勤、

姚汝桢、陈文锋、王伟财、周蕾蕾、戴玉凤


撰文|赵 平


审核|姚檀栋、赵 平、刘勇勤

编辑|戴玉凤、姚汝桢、周蕾蕾


参考文献:

【1】佟伟,廖志杰,刘时彬,张知非,由懋正,章铭陶. 2000. 西藏温泉志.北京:科学出版社,1-300.

【2】Ottmar Edenhofer, Ramon Pichs-Madrga.Youba Sokona, et al. 2011. Special report on renewable energy sources and climate change mitigation-summary for policy makers. IPCC, p74.




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