神奇的高原地熱現象

在雄偉的岡底斯山念青唐古拉山山下,常常能見到山峰白雪皚皚,山腳熱氣騰騰,藍天雪峰的背景與冉冉升起的白色汽柱交相輝映,蔚為壯觀。在青藏高原范圍內共有1000余處地熱區(qū)。以西藏南部的地熱帶為最強盛。青藏高原地熱資源之豐富,類型之復雜,水熱活動之強烈為全球罕見。

南起喜馬拉雅山,北抵岡底斯山和念青唐古拉山,從西陲阿里向東經過藏南延伸至橫斷山脈折向南,迄于云南西部的強大地熱帶的形成,和年輕的喜馬拉雅造山運動密切相關。我國科學工作者把它叫做喜馬拉雅地熱帶。在這條地熱帶內有熱水湖、熱水沼澤、熱泉、沸泉、汽泉和各種泉華等地熱顯示類型,還有世界上罕見的水熱爆炸和間歇噴泉現象,是什么原因導致了這些現象呢?

在喜馬拉雅地熱帶內一共找到11處水熱爆炸區(qū),其中以瑪旁雍熱田最為典型。據目睹者介紹,1975年11月在西藏普蘭縣曲普地區(qū)發(fā)生了一次水熱爆炸,震天巨響嚇得牛羊四處逃散。巨大的黑灰色煙柱沖上天空,上升到大約八九百米的高度,形成一團黑云飄走。爆炸時拋出的石塊直徑大的達30厘米,爆炸后9個月,穴口依然籠罩在彌漫的蒸汽之中。留下了一個直徑約25米的大坑,稱為圓形爆炸穴,穴體充水成熱水塘,中心有兩個沸泉口,形成沸水滾滾、翻涌不息的湍流區(qū)。泉口溫度無法測量,但熱水塘岸邊的水下溫度已高達78℃。

有人認為,水熱爆炸屬于火山活動的范疇,這是因為目前僅有美國、日本、新西蘭意大利等少數國家發(fā)現過水熱爆炸,但幾乎都出現在近代火山區(qū)內。然而,青藏高原上的水熱爆炸活動和現代火山似乎沒有什么聯系。它是在以巖漿熱源為背景的淺層含熱水層中,當高溫熱水的溫度超過了與壓力相適應的沸點而驟然汽化,體積膨脹數百倍所產生的巨大壓力掀開了上面的蓋層而發(fā)生的爆炸。高原上水熱爆炸的規(guī)模較小,但同一地點發(fā)生水熱爆炸的頻率卻較高。如苦瑪每年四五次,有的年份則多達20余次。

這種罕見的高頻水熱爆炸活動說明,下覆熱源的熱能傳遞速率大,爆炸點的熱量積累快。從地熱帶內其他各種跡象判斷,這個熱源可能是十分年輕的巖漿侵入體。19世紀末葉以來,涉足高原的任何外國探險家都沒有報道過這里的水熱爆炸活動,已經發(fā)現的水熱爆炸活動大都發(fā)生在20世紀50年代以后,它們形成的垣體中也不見泉華碎塊,這不僅說明這些水熱區(qū)形成的年代較新,而且還暗示這里作為熱源的殼內巖漿體很年輕,正處在初期階段。

西藏是目前我國境內發(fā)現間歇噴泉的唯一地區(qū),共有間歇噴泉區(qū)三處。高溫間歇噴泉是自然界一種奇特而又罕見的汽水兩相顯示,它是在特定條件下,地下高溫熱水作周期性的水汽兩相轉化,因而使泉口間斷地噴出大量汽水混合物的一種水熱活動。相鄰的兩次噴發(fā)之間,有著相對靜止的間歇期。

岡底斯山南麓的昂仁縣搭各加間歇泉區(qū)位于多雄藏布河源,海拔大約5000米,共有四處間歇噴泉,都坐落在高15~30米的大型泉華臺地上。最大的一處泉口直徑只有30厘米,泉口東面有直徑兩米的熱水塘由一條裂隙連通。這個間歇泉活動比較頻繁,每次噴發(fā)高度由一兩米至十余米不等。噴發(fā)延續(xù)時間也很不一致,短的一瞬即逝,長的可達10余分鐘。每次較大的噴發(fā)來臨之前,泉口及旁邊的熱水塘的水位緩緩抬升,隨后泉口開始噴發(fā),水柱自低而高,然后回落。有時則經過幾次反復才達到激噴,汽水柱一下子上升到10米左右,持續(xù)片刻后漸漸下降,有時則又回折,幾經反復直至停息。其中有一次特大噴發(fā),隨著一聲巨響,高溫汽、水流突然沖出泉口,即刻擴展成直徑2米以上的蒸汽水柱,高達20米左右,柱頂的蒸汽團不斷騰躍翻滾,直搗藍天。

這種奇特的、交替變幻的噴發(fā)和休止,決定于它奇妙的地下結構和熱活動過程。

間歇噴泉通常位于堅固的泉華臺地上,其下有體積龐大的“水室”和四周的給水系統(tǒng),底部有高溫熱水或天然蒸汽加熱,還有細長喉管直達地面的抽送系統(tǒng),酷似一個完整的天然“地下鍋爐”。隨著水室受熱升溫,汽化上下蔓延,至水室內具備全面沸騰的條件時,驟然汽化所產生的膨脹壓力通過抽送系統(tǒng)把全部汽水混合物拋擲出去構成激噴。水室排空后重又蓄水、加熱,孕育著再一次噴發(fā)。

位于拉薩西北90千米的羊八井盆地海拔4200米左右,也是典型水熱爆炸類型的熱田之一。這里一些巨大溫泉和熱水湖蒸汽升騰而成高10余米的幾座白色汽柱,十分壯觀。

羊八井地熱田的發(fā)電潛力為17.9萬千瓦,如果全部開發(fā)出來完全可以滿足拉薩市及其附近地區(qū)的電力需求。

西藏地熱之謎仍有待于進一步研究。

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