內蒙古自治區阿爾山地熱原理

吳潔 侯曉敏

【摘 ?要】溫泉的形成與所在地區的自然環境具有較大關系，阿爾山溫泉是我國最具有代表性的幾個溫泉之一。本文在分析闡述內蒙古自治區阿爾山溫泉自然地理、水文氣象、地貌環境、地層及區域構造的基礎上，對阿爾山地熱溫泉的形成原理展開分析，研究指出，阿爾山溫泉為一典型的斷裂構造型帶狀熱水，該溫泉位于正斷層和逆斷層的交界處，該交界處隱伏潛火山巖和邊緣巖漿房的余熱會對地下水造成影響，地下水上升與第四紀孔隙潛水循環對流發生混合后，形成獨具特色的溫泉，期望該研究能為阿爾山溫泉區地熱資源的開發利用提供參考。

【關鍵詞】阿爾山溫泉;地熱資源;自然環境;原理分析

阿爾山溫泉前來沐浴者絡繹不絕，水質清澈、透明，微量元素豐富，對人體的心血、腦血、皮膚等頑疾均有療效，近年來，隨著旅游業的發展、開發力度的增加，溫泉區地熱資源開發利用已提到議事日程，但是多年來的利用方面取得了經濟效益、社會效益和環境效益，但是對地熱的形成及其他的地質構造、形成條件、形成機理研究者甚少，本人經過多方面的資料收集和實地考察論證，對阿爾山溫泉的形成機理提出了自己粗淺的認識和看法。

一、阿爾山溫泉區自然環境概況

（一）自然地理

阿爾山西與蒙古國接壤，北與呼倫貝爾市新巴爾虎左旗、鄂溫克族自治旗毗鄰，東與扎蘭屯市的柴河鎮接壤，西部與蒙古國為鄰。阿爾山市屬興安盟管轄的縣級市，地域面積7408.7km2。

阿爾山地形東高西低，山區海拔高度大于1100m，河谷洼地海拔高度在800m左右，洼地內有常年流水河流。植被覆蓋率東部、南部高于西部，且山地陰坡植被覆蓋率大于陽坡，植被覆蓋率在65～85%[1]。樹種均為闊葉林，針葉林，大部為次生林，只有局部地段有原始林。河谷洼地內林草茂盛，喜水植被發育，局部分布有沼澤濕地。

（二）水文氣象

工作區地處我國北疆高寒山區，屬北溫帶大陸性季風氣候，并處于大陸型高山氣候區，具有夏季短暫、春秋相連、冬季漫長而寒冷、冬夏寒暑懸殊、早晚溫差大獨特的四季氣候特征。年最高氣溫34.1℃（7月），年平均最高氣溫16.6℃;年最低氣溫-45.7℃（1月），年平均最低氣溫-25.6℃，年平均氣溫-3.1℃，每年9月20日至翌年5月10日為寒凍期。年降水量445.5mm，降水多集中在7、8月，積雪覆蓋期152.2天，全年蒸發量1010.7mm（見圖2-3）。年平均風速2.7m/s，以西北風和偏西風為主。

（三）地貌特征

工作區位于大興安嶺中段，由于受地質構造、地層及地表水系的影響和控制，可將工作區按地貌成因類型分為構造剝蝕地形和剝蝕堆積地形兩大類，按地貌形態類型分為中低山和河谷洼地二個形態類型[2]。

1、中低山

分布在各河谷洼地兩側，山脈走向同河谷洼地走向一致，呈北西—南東向或近東西向，中低山海拔高程在1294～1060m之間，相對高差134m，最高點位于阿爾山市東北處中低山，海拔高程1294.2m。山頂多呈渾圓狀、長脊狀，山體坡度多在20°～30°之間，局部坡度可達40°。總體地形東南高，西北低。山體巖性為侏羅系火山碎屑巖類和燕山期花崗巖類，局部發育有志留系變質巖類和泥盆系火山碎屑巖類，在侏羅系地層中發育有花崗巖巖脈。山體無基巖出露，局部人為開挖坡面后有基巖出露可見基巖風化裂隙較發育。山體表面多被森林植被覆蓋，山體陽坡森林植被覆蓋率低于陰坡，植被種類多為落葉松，局部有樺樹林。

2、河谷洼地

分布在中低山山間，較大的河谷洼地分別是哈拉哈河河谷洼地、阿爾山河谷洼地、銀江溝河谷洼地，其他均為小型河谷洼地。河谷洼地海拔高程約863～1050m。主溝洼地呈“U”型，支溝溝谷呈“V”型。

（四）地層

地層主要有古生界奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系;中生界侏羅系;新生界第三系、第四系[3]。

（五）區域構造

區域上巖漿活動非常強烈，晚加里東末期為閃長巖侵入;早華力西期為基性、超基性巖漿侵入;中華力西期主要表現為大量的花崗巖漿侵入;燕山期主要表現為強烈的火山活動和花崗巖漿、偏堿性巖漿的侵入;喜山期沿北東向斷裂有玄武巖巖漿的噴溢活動。復背斜主構造線方向為北東向，構造變動表現為強烈的褶皺變形和斷裂作用。構造變動可分為晚加里東期、早華力西期和燕山期、喜山期，其中褶皺作用以早華力西期最為強烈，而斷裂活動燕山期最為活躍。

斷裂構造以北東向—北北東向為主，北西向、近東西向次之。中生代表現為早期基底斷裂發生繼承性活動及形成晚侏羅世北北東向斷裂構造;新生界主要表現為前新生代斷裂的復活。斷裂構造形成于古生代—中生代，寬度一般數十公里，小者幾百米至數公里，其中北東向（包括北東東向）斷裂構造為區內主要構造線;而部分北西向斷裂是主要構造的次生斷裂構造。阿爾山附近、金江溝一帶地熱異常區均受新生代發育起來的大興安嶺中部棋盤格式基底斷裂構造控制，溫泉出露位于張扭性斷層和壓扭性斷層交叉部位，張扭性斷層為儲水構造，壓扭性斷層為隔水構造。

另外，阿爾山地區是自治區火山活動較強烈地區，火山口展布方向為北東—南西向，火山活動帶走向同區域構造線走向大體一致，為此可以斷定區內斷裂構造與火山活動密切相關，沿構造線兩側次生斷裂較發育，次生斷裂走向多為北西—南東向。

二、阿爾山溫泉區地熱資源形成原理

阿爾山上侏羅系復活破火山口的中部，由上侏羅統寶石組酸性碎屑巖、熔巖、熔結凝灰巖、黑曜巖、流紋巖組成。破火山口周圍由環狀斷裂和環狀脈巖（閃長玢巖）所限定，并發育有放射狀脈巖，平行脈巖，其內有數個噴發中心，有發育在環狀斷裂上的火山頂，也有發生在破火山口內部的圓形火山錐、熔巖鐘，其中與阿爾山溫泉有成因聯系者，是由熔結凝灰巖、熔結角礫巖、黑曜巖、松脂巖組成的東西向裂隙式復活火山口和沿新華夏系北北東向主壓性結構面侵入噴發的裂隙式火山管道，此外在破火山口中央，由于后期破火山口的塌陷，形成阿爾山地塹，兩側為走向345°的張扭性斷層。阿爾山溫泉正好位于張扭性斷層與北北東向裂隙式火山管道交叉部位。阿爾山破火山口經歷了早期噴發，破火山口的塌陷，破火山口復活，環狀斷裂的火山活動和脈巖侵入等階段，溫泉是火山活動的休眠階段的產物。

阿爾山溫泉附近地質構造為阿爾山地塹，呈北西—南東向，在垂直阿爾山地塹發育有北北東向裂隙式火山管道，有向斜式儲水承壓構造。大氣降水及地表水，沿阿爾山河谷洼地邊緣，張性斷裂和破火山環狀斷裂滲透、運移、匯集于北北西向張扭性斷裂，繼續向北徑流，在徑流過程由地下水受到隱伏潛火山巖和邊緣巖漿房的余熱使水溫增高，當遇到北北東向壓扭性斷裂“隔水墻”時，地下水由于受阻，在靜水壓力作用下，迫使原北流之地下水，沿該隔水墻上升，循環對流，在近地表處與第四紀孔隙潛水發生混合，形成具有不同溫度和成分的冷、熱礦泉。

阿爾山河西河岸與中低山接觸地帶，斷裂走向近南北向，長度約5km，同區域構造阿爾山地塹位置基本相符。經過對阿爾山西部地塹物探工作的分析，有近南北向斷裂分布，在阿爾山地塹西側起阻水和阻熱作用，而阿爾山地塹東側斷裂則是張性斷裂，在阿爾山地塹東側起導熱和導水作用。

三、結論

豐富的地熱資源是地熱溫泉形成的基礎，而地熱資源的形成與本地區自然地理、水文氣象、地貌環境、地層及區域構造等因素具有較大關系。目前，尋找斷裂構造地熱水的深部地熱有待進一步研究，本文經過資料的收集和研究，指出阿爾山溫泉為一典型的斷裂構造型帶狀熱水，其帶狀構造熱水有別于其他省區斷裂構造熱水，即阿爾山溫泉區溫泉主要是在正斷層和逆斷層的交界處，受隱伏潛火山巖和邊緣巖漿房的余熱影響，地下水水溫增高，并且在靜壓水作用下，該區域北流地下水該隔水墻上升，在近地表處與第四紀孔隙潛水發生混合，進而循環對流形成溫泉。

參考文獻：

[1]金榮，烏恩圖，白雪瑩.阿爾山森林生態系統生態服務功能價值評估探究[J].內蒙古林業調查設計，2019，42（5）：72-75，27.

[2]劉志龍，胡志明，邵炳松，等.研究綜合物探方法在尋找地熱溫泉中的應用[J].有色金屬設計，2019，46（2）：103-104

[3]白云，其日嘎.氡溫泉與阿爾山療法結合的探討[J].中國民族醫藥雜志，2018，24（8）：48-50.