西藏地热区的水热爆炸和间歇喷泉
西藏素有“世界屋脊”之称,天寒地冻,冰雪覆盖,使人望而生畏。但是,就是在这冰雪世界之中,却有一些地区,终年云蒸雾罩,地面滚烫炙人, 湖水热浪翻腾,一股股热蒸气由泉眼中喷薄而出,直冲云霄。这便是西藏著名的地热景观。
西藏的地热由来已久,最早的汉文记载推唐代的《法苑珠林》,其中《王玄策行传》云:“吐蕃国西南有一涌泉,平地涌出,激水高五六尺,甚热,
煮肉即熟,气上冲天,像似气雾。”王玄策为唐太宗右率府长史,曾三次出使印度,这段话就是他途经吐蕃(今西藏)时所记录的地热情况。
南起喜马拉雅山,北抵冈底斯山和念青唐古拉山的强大地热带的形成, 和年轻的喜马拉雅造山运动密切相关。据科学家考察,早在 4000 万年以前, 由于现今印度半岛所在的印度板块从南半球不断北移,并最终与欧亚大陆板块的南侧相撞,使地壳褶皱隆起,地面抬升,形成西藏高原。高原南部的水热活动,就是这一过程中地壳内发生构造变形和岩浆活动的反映。科学家把高原南部的水热活动带命名为喜马拉雅地热带。在这条地热带内有热水湖、热水沼泽、热泉、沸泉、汽泉和各种泉华等地热显示类型,还有世界上罕见、我国仅见于西藏的水热爆炸和间隙喷泉现象。
在喜马拉雅地热带内一共发现了 11 处水热爆炸区。在各种地热显示中,
水热爆炸是最为壮观的。1975 年 11 月 12 日傍晚,阿里地区纳木那尼峰脚下, 突然爆发一阵震撼天地的巨响,牛羊吓得四处惊逃。巨大的灰黑色烟柱腾空而起,上升到大约八九百米的高度,形成一团黑云飘走。从爆炸口抛出来的石块,有平底锅那么大,一直打到一公里以外的地方,爆炸后九个月,穴口依然笼罩在弥漫的蒸气之中。留下了一个直径约 25 米的大坑,称为圆形爆炸穴,穴体充水成热水塘,中心有两个沸泉口,形成沸水滚滚,奔腾不息的湍流区。
水热爆炸是一种极其猛烈的水热活动现象,爆炸后地表留下一个漏斗状的爆炸穴,穴口周围组成的环形垣体堆积物逐渐流散,穴体内壁也彼淀积的泉华衬砌起来,泉口流水量慢慢减少,水质渐清,水温降低。水热爆炸通常无固定的时间和地点,前兆不明显,过程也很短促,约在 10 分钟以内,因此只有少数人有幸亲睹这种奇特的地热现象。高原上水热爆炸的规模较小,但同一地点发生水热爆炸的频率却较高。如苦玛每年四五次,有的年分则多达20 余次。这种罕见的高频水热爆炸活动说明,下覆热源的热能传递速率大, 爆炸点的热量积累快。
在以岩浆热源为背景的浅层含热水层中,当高温热水的温度超过了与压力相适应的沸点时,就会骤然汽化,热水变成蒸气,体积膨胀。它所产主的巨大压力,掀开上层地表,热水热气冲出地面,于是形成了惊心动魄的水热爆炸。
西藏是我国目前发现的唯一间歇泉区,分布在那曲县塔各加,昂仁县查布和谢通门县谷露等三处,以塔各加规模最大。高温间隙喷泉是自然界一种奇特而又罕见的汽水两相显示,它是在特定条件下,地下高温热水作周期性的水汽两相转化,因而泉口能够问断地喷出大量汽水混合物的一种特殊水热活动。相邻的两次喷发之间,有着相对静止的间歇期。
在雅鲁藏布江上游的昂仁县,有一个名叫塔各加的地方,该地热区水温高达 85℃的沸泉口有近百个,其中有四处间歇期不同、喷发形式各异的间歇喷泉。在一个地热区同时出现,景象蔚为壮观,其中最大的一天之中要喷发好几次。每次喷发之前,泉口的水位缓缓抬升,随着一声巨大的吼声,高温汽水流突然冲出泉口,即刻扩展为直径 2 米左右的汽水柱,由低渐高,直上
半空,最高可达 20 余米。喷发时间长短不一,有的一瞬即逝,有的长达 10 余分钟,然后渐渐回落。刚平静下来,猛地,水头又一次冲出泉口,呼啸而出。这样反复几次,直到最后完全平息。
间歇喷泉的猝然喷发,激动人心的声势,令人赞叹不已。这种交替变换
的喷发和休止,决定于它巧妙的地下结构和地热活动过程。打个比方,如同“地下锅炉”把水烧开,热水和蒸气冲开锅盖喷出来,然后地下冷水又注入炉中,等锅炉烧了一段时间,水开了之后,再次冲山来。如此循环,便呈现出这种奇异的地热现象。
西藏的地热资源,其数量之丰富,类型之复杂,热活动之强烈,是我国其他省、区所无法比拟的。开发地热,利用地热,让地热为人类造福,正在逐渐被人们所重视。羊八井地热瞩,就是我国大陆上开发的第一个湿蒸气田。
羊八井位于拉萨西北约 90 公里的山谷盆地中。盆地两则是海拔五六千米的高山,山顶终年积雪,假装素裹,雪山环抱的羊八井,却整日笼罩在热气腾腾的烟雾之中,袅袅升起的气柱,飘逸不绝,引人注目,不时呼啸的井喷, 股股的人的热浪,使这冰天雪地充满温暖热烈的气氛。
羊八井地热田东北有一个面积 7350 平方米,深达 16 米的热水湖,湖水清澈湛蓝,热水不断从下往上翻涌。近年当地军民已在湖边修建了温泉浴室, 人们在这里能洗上舒适的温泉澡。盆地的西北缘还有一个有名的硫磺矿,除了出产晶莹剔透的硫磺晶体外,还有一条热沟,其附近的地面上不能坐人, 即使穿上厚厚的登山皮鞋,站久了也感到烫脚。若在地面戳个几十厘米深的小洞,可见洞口呼呼冒气,温度高达 92℃,比当地水的沸点还要高出 8℃。原来,盆地下面埋藏着温度较高,厚度较大的地下热储层,其最高温度达 172
℃。据估计,仅羊八井地热浅层的热能储藏资源,至少可供发电 15 万千瓦。
目前,羊八井地热田已经建成了 30 多口蒸气喷井,安装了五台发电机
组,总功率为 1.3 万千瓦,从羊八井到拉萨全长 92 公里的我国第一条 11 万伏地热高压输电线路已建成,1983 年向拉萨输送了 2800 多万度电,在拉萨市的电网中发挥了重要作用。利用地热能修建的温室,隆冬季节,室内气温保持在 30℃左右,西红柿、茄子、辣椒等喜温作物长势良好。羊八井电站, 为拉萨市工、农、牧业生产的发展,为附近城镇建设和人民生活的改善,正日益发挥巨大的作用。