青海省木里煤田吾切曲果礦區永凍層的特征研究

鄧敏玲　王莎　劉曉康　吳鴻梅　汪成萍

摘要：青海省木里煤田吾切曲果礦區永凍層分布及特征研究，對評價該礦區及周邊礦區天然氣水合物潛在分布區及成藏潛力具備深刻影響，本文圍繞青海省木里煤田吾切曲果礦區永凍層的特征，擇取兩個具體方面展開了簡要的分析論述。

關鍵詞：青海；木里煤田吾切曲果礦區；永凍層；水合物；特征；研究

青海省木里煤田吾切曲果礦區行政區劃隸屬中國青海省天峻縣木里鎮管轄，其地理方位介于東經98.00度15.0分-東經99.00度20.00分之間，以及北緯38.00度07.00分至38.00度11.00分之間。在復雜多樣的地質地理環境因素和氣候環境因素的共同影響作用之下，吾切曲果礦區保存、生成了終年凍土即永凍層。按照陸域凍土區天然氣水合物的成礦背景成礦機制成藏過程后期改造找礦前景預測等為研究思路，對吾切曲果礦區永凍層進行分析研究，可以對評價該礦區及周邊礦區天然氣水合物潛在分布區及成藏潛力提供重要依據。鑒于此，本文將會圍繞青海省木里煤田吾切曲果礦區永凍層的特征展開簡要闡釋。

一、青海省木里煤田吾切曲果礦區的地溫特征分析

地溫的基本內涵是指地表和以下不同深度處土壤溫度的統稱。地溫的高低對是高原凍土區修建鐵路，地下礦產和地熱資源的開采等有著重要的影響。

木里煤田吾切曲果礦區永凍層，位于海拔高度水平介于3500.00m-4500.00m的中國青藏高原常年穩定性凍土覆蓋空間區域之中。有關這里不同深度較為準確的巖溫數據，目前檢索到的有關文獻皆是依據地表淺層點數據按理論地溫梯度值推斷的。

地球儲存的熱能主要來源于巖漿活動產生的地熱，酸性火成巖中放射性元素蛻變產生強度較大的放射性熱，還有地球自轉時角速度的變更引起的非均質地殼巖層水平位移和擠壓面產生的機械熱，這種地球轉動熱在地溫中占有較大的比重。地殼中地溫隨深度的分布狀態大致分為三帶即變溫帶、恒溫帶和增溫帶，而高原凍土覆蓋區稱為季節凍土帶、常年凍土帶和增溫帶，其中恒溫帶由常年凍土帶取代。由于太陽輻射強度的改變，使地殼表層溫度發生周期變化（季節、晝夜）改變的深度范圍稱之變溫帶，而在常年凍土覆蓋區呈季節性變化，此層夏季融化，冬季凍結，其冬季與常年凍土混在一起不易區分而夏季則與常年凍土有明顯的分層點。因為受到探測井溫儀感溫靈敏度和巖溫與井液熱交換平衡時間雙重影響，依據測溫不同精度的要求，目前將鉆井井溫測量方法分三種類型即簡易、近穩態、穩態三種。吾切曲果礦區布設了15個鉆孔進行了近似穩態地溫專項測井，為準確評價分析該礦區縱橫向地溫分布規律與特征，合理利用簡易測溫資料和評價研究區天然氣水合物成礦聚集期與成礦保存期的地溫條件提供了實測的可靠數據。

地溫梯度又稱“地熱梯度”、“地熱增溫率”。指地球不受大氣溫度影響的地層溫度隨深度增加的增長率。是表示地球內部溫度不均勻分布程度的參數。針對礦區內各施工鉆孔地溫梯度進行統計發現，地溫梯度平均值小于2.8℃/百m。隨著深度的增加各別鉆孔地溫梯度也增加至3℃/百m以上，最高增加到了42℃/百m。

二、青海省木里煤田吾切曲果礦區永凍層凍土分布特征分析

吾切曲果礦區由西北向東南與山脈基本平行展布，隨著緯度降低，高度也呈下降趨勢。在高度和緯度共同作用下，常年凍土分布表現出明顯的地帶性分異。沿天峻-木里-江倉-熱水公路線，最南端從剛察縣熱水鎮北1km處開始，存在凍土島，此處海拔3600m，緯度為37°36′N。沿公路向北，緯度升高，海拔亦升高，凍土島之間的水平距離變小，逐漸過渡為片狀凍土區（島狀融區），再進入連續常年凍土區。同時，吳吉春（2007）等研究認為祁連山常年凍土屬青藏凍土區，阿爾金山-祁連山亞區，分布在海拔3400m以上的高山、谷地、盆地中。海拔3400m以上存在島狀多年凍土，海拔3600m以上發育連續常年凍土。礦區海拔基本在3600m以上，根據吳吉春（2007）等研究成果判斷吾切曲果礦區是常年連續凍土分布區，根據煤炭勘查鉆孔成果，與吳吉春（2007）的研究成果吻合，礦區內普遍存在厚度15m以上的凍土。

青藏高原上凍土類型多種多樣，在祁連地區主要凍土類型以島狀常年凍土為主，地形起伏大的高山區發育山地常年凍土（周幼吾等，2000）。區內凍土類型屬于存在了幾萬年時間的常年凍土，季節性凍土層（指近地表每年冬季凍結、夏季融化的土層）一般厚約在1-2m之間。吾切曲果礦區主要發育土質凍土，凍土地貌形態有凍融泥沼、凍脹丘、寒凍裂縫、凍脹草環及少量凍巖等，凍土厚度最大為135m，常年凍土（巖）在區內均有分布，但厚度變化較大，主要原因為前述氣候和地質地理因素綜合作用的結果。根據目前研究和掌握的數據分析，礦區的凍土分布特征有兩個特點：一是凍土層厚度變化不大，向被子一樣分布在地層淺表，形狀受地形控制；另一種是向楔子一樣楔入地下，厚度很大。后一種的凍土厚度增大往往與構造關系密切。

根據吾切曲果礦區內凍土厚度統計分析可以看出，凍土厚度增厚區域，基本上與斷裂破碎帶的分布較吻合，受斷裂控制較明顯。分析其原因：斷裂附近往往形成寬度較大的破碎帶，帶內巖石破碎，裂縫、裂隙增大，含冰率增高，隨青藏高原海拔的增高，凍土逐漸向深部遞進和各類條件向有利于凍土形成的方向發展，造成破碎蝕變帶處凍土層厚度增大。

結束語：本文從青海省木里煤田吾切曲果礦區的地溫特征和凍土分布特征兩方面對永凍層進行分析。依據各施工鉆孔測溫數據顯示，恒溫帶即常年凍土帶，地溫梯度平均值小于2.8℃/百m：凍土普遍厚度在15m以上，最大厚度為135m，凍土厚度增厚區域受斷裂控制明顯，為評價天然氣水合物潛在分布及成藏潛力提供了重要依據。