断控型温泉形成的主控因素——来自COMSOL Multiphysics数值模拟的约束

摘要

温泉是地球深部对外散热的常见形式之一，而温泉的形成往往伴随着断裂活动。对于温泉型地热资源开发而言，断控型温泉往往作为主体之一，因此深入了解断裂带和温泉间的内在联系对其开发利用有着重要的意义。然而断裂带的不同特征（如宽度、渗透率、倾角等变化）对温泉的形成与影响仍缺乏系统性研究。本文基于三维水-热耦合数值模型，系统性分析了在地形、地层、水文条件及区域热背景不变的情况下，单一断裂带的宽度、渗透率和倾角对温泉形成过程与特征的影响。在此基础上，进一步对2组交汇断裂带对地下水循环过程的影响进行了讨论。研究表明，在断裂方向上高海拔段由于大气降水与地表水的下渗导致了负热异常，而低海拔段则为正热异常与温泉形成的区域。这表明温泉的形成不仅受到断裂带本身的控制，同时也受到地形条件的影响。断裂带的渗透率、倾角与温泉的流量和温度在一定程度上呈正相关关系，其中倾角变化对温泉温度的影响最为明显。然而随着断裂带宽度的增大，温泉温度会呈先上升、再下降的趋势。在断裂带交汇作用下，除各交汇断裂的地形低洼处是温泉形成的主要场所外，断裂带的交汇处也可产出温泉，但这取决于交汇断裂的特征。

关键词

地热资源 / 温泉 / 断裂带 / 地形特征 / 数值模拟