浅议张家口市阳原县三马坊乡澡洗塘村一代温泉形成原因

浅议张家口市阳原县三马坊乡澡洗塘村一代温泉形成原因作者：张志强 2010 年 12 月 8 日摘要：2010 年 11 月 29 日12 月 4 日，本人在阳原县三马坊乡澡洗塘村一代发现有大量热泉涌出，由于我是学水文专业的，对此现象比较敏感。由此引发了我的好奇心，于是我决定一探究竟。在这 5 天时间里我通过自己的亲身观察与思考，通过走访询问和野外工作后回到单位后又查阅了大量的资料，由此写成此文，本文主要通过分析各种成泉要素，最终得出了澡洗塘村一代温泉形成原因。区域概况： 阳原县三马坊乡温泉水区位于阳原县东部，东距北京 250 公里，西连晋蒙 100 多公里。该区域交通便利，除 109国道、宣大高速、大秦铁路外，207 国道和张石高速、京化高速均穿越该区。区域地质简述：本区所处的大地构造位置为中朝准地台北部，包括两个次一级的构造单元：阳原县城以东属燕山台褶带，以西属山西台背斜，本区即属燕山台褶带。自然地理情况概述：本 区 地 处 华 北 平 原 与 蒙 古 高 原 过 渡 带 ，阴 山 余 脉 与 恒 山 余 脉 复 合 处 。 桑 干 河 自 西 向 东 横 贯 本 区 ， 呈 两 山夹 一 川 的 狭 长 盆 地 。 阳 原 县 海 拔 最 高 点 2045.9 米 ， 最 低 点 778米 ， 平 均 海 拔 1100 米 。 本 区 地表径流由裂隙水汇聚而成，水质较好，无污染，纯净甘甜，供当地人们饮水和灌溉之用。区域构造特征与区域稳定性分析：阳原县三马坊地区位于2马市口-松枝口大断裂和桑干河断裂交汇处的西北侧,属四级构造单元天镇台穹内。根据地质分析,马市口-松枝口大断裂具有继承性活动,断层向北东倾,属正断层,其它部位被第四系沉积物覆盖(详见图1),根据河北省地矿局1989年多波段卫星像片资料判释和推测桑干河断裂走向北东,属祁吕系桑干河压性断裂带,控制着阳原盆地的生成与发展,具有南侧上升北侧下降的活动特征,挽近显张性,上覆第四系厚度一般在100 300m。图1 三马坊地区构造略图1-大断裂;2-一般断裂及推测断裂;3-断陷盆地;4-温泉井及编号;5-河流;F1-马市口-松枝口大断裂;F21-桑干河断裂;F22-蔚县-延庆断裂;F23-下花园断裂3由此图可发现本区断层构造特别发育，其中主要有北东至北东东向、北北东向和北北西向三组，它们控制了本区地貌的形成和演变。下面分别介绍一下这几大断层。（一）北东东（或北东）向断层（桑干河断层）桑干河断层：断层走向 70 ，倾向北北西，倾角 70 左右。南盘上升，北盘下降，为正断层。断层面上有擦痕，指示断层有垂向和斜向运动。这一断层控制了阳原盆地的南界。古老地层在本区构成桑干河大背斜，背斜核部为太古界变质岩系，两翼为上元古界、下古生界和中生界沉积岩系。在大背斜南翼，有次一级的蔚县向斜，向斜核部为中生代地层，两翼为上元古界和下古生界沉积岩系。在喜马拉雅运动期间，桑干河大背斜和蔚县向斜核部断落，分别形成大同阳原盆地和浑源蔚县盆地，盆地中堆积巨厚的新生代沉积。（二）北北西向断层（壶流河下游断层）（壶流河下游断层） ：该断层由一系列相互平行的断裂组成，是控制壶流河地堑的断裂系统。图 2 大同阳原盆地断裂系统图 4区域地层特征：0 6m 为粉质粘土；648m 为砂卵砾石,局部夹泥砾石,为河流相沉积；48 149m 为浅灰绿色为主,局部浅棕色粉质粘土与淤泥质粘土互层,为典型的泥河湾组地层；149m以下为泥砾石、角砾石层,其成分主要为燧石块、燧石条带白云岩类以及经变质重结晶的燧石角砾岩类,一般碎块大小25 60mm 左右，(见图3)孔隙较大,可视为裂隙状。角砾岩底界未揭穿,根据以往地震勘探资料,本区底界埋深大于200m,基底为太古界片麻岩。（详见图4）图 3 角砾碎块及岩屑(阳原 ZK1 井淤,2009)5图 4 钻机揭露本区地层情况6区域水文特征：阳原境 内 河 流 属 海 河 流 域 永 定 河 水 系 。 其中 ， 桑 干 河 源 自 山 西 宁 武 县 管 冷 山 下 ， 直 线 流 程 80 km,曲 线 流程 103.75 km， 流 域 面 积 1777 km2； 本 区 钻 深 200 米 左 右 水 温 即达 40左 右 ， 该 含 水 层 为 高 压 承 压 水 ， 单 井 自 流 量 均 在 100m3以上 ， 经北京市水文地质工程公司检测表明：温水矿化度为 1.3 克/升，水中含有钾、钠、钙、镁等 30 多种对人体有益的化学元素和成分，属于偏硅酸、锌、锶型饮用天然矿泉水。温泉成因探讨：形成温泉必须具备地底有热源存在、岩层中具裂隙让温泉涌出、地层中有储存热水的空间三个条件。温 泉 的 形 成 ， 一 般 而 言 可 分 为 两 种 ： 一 种 是 地 壳 内 部 的 岩 浆作 用 所 形 成 ， 所 以 此 种 原 因 形 成 的 泉 多 为 硫 酸 盐 型 。 （ 岩 浆 喷 发含 有 大 量 的 S， S 遇 空 气 易 形 成 SO2 , SO2遇 水 或 水 蒸 气 极 易 形 成H2SO4） 二 则 是 受 地 表 水 渗 透 循 环 作 用 所 形 成 。 也 就 是 说 当 雨 水 降到 地 表 向 下 渗 透 深 入 到 地 壳 深 处 的 含 水 层 形 成 地 下 水 ， 地 下 水 受下 方 的 地 热 加 热 成 为 热 水 ， 深 部 热 水 多 数 含 有 气 体 ， 当 热 水 温 度升 高 ， 上 面 若 有 致 密 、 不 透 水 的 岩 层 阻 挡 去 路 ， 会 使 压 力 愈 来 愈高 ， 以 致 热 水 、 蒸 气 处 于 高 压 状 态 ， 一 有 裂 缝 即 窜 涌 而 上 。 热 水上 升 后 愈 接 近 地 表 压 力 则 逐 渐 减 少 ， 由 于 压 力 渐 减 而 使 所 含 气 体逐 渐 膨 胀 ， 减 轻 热 水 的 密 度 ， 这 些 膨 胀 的 蒸 气 更 有 利 于 热 水 上 升 。上 升 的 热 水 再 与 下 沉 较 迟 受 热 的 冷 水 因 密 度 不 同 所 产 生 的 压 力(静 水 压 力 差 )反 复 循 环 产 生 对 流 ， 在 开 放 性 裂 隙 阻 力 较 小 的 情 况下 ， 循 裂 隙 上 升 涌 出 地 表 ， 热 水 即 可 源 源 不 绝 涌 升 ， 终 至 流 出 地7面 ， 形 成 温 泉 。结 论 ： 根 据 以 上 区 域 地 质 、 水 文 、 自 然 地 理 、 地 层 特 征 等情 况 和 成 泉 的 各 种 因 素 分 析 我 们 可 初 步 得 出 这 样 的 结 论 ： 阳 原 县三 马 坊 一 带 位 于 大 同 阳 原 盆 地 ， 这 样 就 为 泉 水 的 存 在 提 供 了 储水 空 间 ， 而 古 老 地 层 的 变 质 作 用 则 为 温 泉 的 形 成 提 供 了 源 源 不 断的 热 源 ， 本 区 发 育 的 各 种 大 小 断 裂 构 造 则 为 泉 水 的 涌 出 提 供 了 通道 。由 此 我 们 可 以 模 拟 出 温 泉 的 涌 出 过 程 ： 本 区 盆 地 构 造 接 受 大气 降 水 沿 断 裂 破 碎 带 缓 慢 深 循 环 加 热 ， 溢 出 基 岩 后 赋 存 于 第 四 系泥 河 湾 区 砂 砾 石 层 及 断 裂 接 触 带 的 角 砾 岩 堆 积 物 中 ， 由 于 上 部 隔水 层 覆 盖 层 厚 度 大 ， 封 闭 了 基 岩 热 水 的 上 移 ， 形 成 高 压 承 压 水 ，承 压 水 头 可 达 数 十 米 ， 上 部 隔 水 层 顶 板 一 旦 揭 穿 ， 井 水 便 自 流 形成 温