青海省木里煤田吾切曲果矿区永冻层的特征研究

邓敏玲　王莎　刘晓康　吴鸿梅　汪成萍

摘要：青海省木里煤田吾切曲果矿区永冻层分布及特征研究，对评价该矿区及周边矿区天然气水合物潜在分布区及成藏潜力具备深刻影响，本文围绕青海省木里煤田吾切曲果矿区永冻层的特征，择取两个具体方面展开了简要的分析论述。

关键词：青海；木里煤田吾切曲果矿区；永冻层；水合物；特征；研究

青海省木里煤田吾切曲果矿区行政区划隶属中国青海省天峻县木里镇管辖，其地理方位介于东经98.00度15.0分-东经99.00度20.00分之间，以及北纬38.00度07.00分至38.00度11.00分之间。在复杂多样的地质地理环境因素和气候环境因素的共同影响作用之下，吾切曲果矿区保存、生成了终年冻土即永冻层。按照陆域冻土区天然气水合物的成矿背景成矿机制成藏过程后期改造找矿前景预测等为研究思路，对吾切曲果矿区永冻层进行分析研究，可以对评价该矿区及周边矿区天然气水合物潜在分布区及成藏潜力提供重要依据。鉴于此，本文将会围绕青海省木里煤田吾切曲果矿区永冻层的特征展开简要阐释。

一、青海省木里煤田吾切曲果矿区的地温特征分析

地温的基本内涵是指地表和以下不同深度处土壤温度的统称。地温的高低对是高原冻土区修建铁路，地下矿产和地热资源的开采等有着重要的影响。

木里煤田吾切曲果矿区永冻层，位于海拔高度水平介于3500.00m-4500.00m的中国青藏高原常年稳定性冻土覆盖空间区域之中。有关这里不同深度较为准确的岩温数据，目前检索到的有关文献皆是依据地表浅层点数据按理论地温梯度值推断的。

地球储存的热能主要来源于岩浆活动产生的地热，酸性火成岩中放射性元素蜕变产生强度较大的放射性热，还有地球自转时角速度的变更引起的非均质地壳岩层水平位移和挤压面产生的机械热，这种地球转动热在地温中占有较大的比重。地壳中地温随深度的分布状态大致分为三带即变温带、恒温带和增温带，而高原冻土覆盖区称为季节冻土带、常年冻土带和增温带，其中恒温带由常年冻土带取代。由于太阳辐射强度的改变，使地壳表层温度发生周期变化（季节、昼夜）改变的深度范围称之变温带，而在常年冻土覆盖区呈季节性变化，此层夏季融化，冬季冻结，其冬季与常年冻土混在一起不易区分而夏季则与常年冻土有明显的分层点。因为受到探测井温仪感温灵敏度和岩温与井液热交换平衡时间双重影响，依据测温不同精度的要求，目前将钻井井温测量方法分三种类型即简易、近稳态、稳态三种。吾切曲果矿区布设了15个钻孔进行了近似稳态地温专项测井，为准确评价分析该矿区纵横向地温分布规律与特征，合理利用简易测温资料和评价研究区天然气水合物成矿聚集期与成矿保存期的地温条件提供了实测的可靠数据。

地温梯度又称“地热梯度”、“地热增温率”。指地球不受大气温度影响的地层温度随深度增加的增长率。是表示地球内部温度不均匀分布程度的参数。针对矿区内各施工钻孔地温梯度进行统计发现，地温梯度平均值小于2.8℃/百m。随着深度的增加各别钻孔地温梯度也增加至3℃/百m以上，最高增加到了42℃/百m。

二、青海省木里煤田吾切曲果矿区永冻层冻土分布特征分析

吾切曲果矿区由西北向东南与山脉基本平行展布，随着纬度降低，高度也呈下降趋势。在高度和纬度共同作用下，常年冻土分布表现出明显的地带性分异。沿天峻-木里-江仓-热水公路线，最南端从刚察县热水镇北1km处开始，存在冻土岛，此处海拔3600m，纬度为37°36′N。沿公路向北，纬度升高，海拔亦升高，冻土岛之间的水平距离变小，逐渐过渡为片状冻土区（岛状融区），再进入连续常年冻土区。同时，吴吉春（2007）等研究认为祁连山常年冻土属青藏冻土区，阿尔金山-祁连山亚区，分布在海拔3400m以上的高山、谷地、盆地中。海拔3400m以上存在岛状多年冻土，海拔3600m以上发育连续常年冻土。矿区海拔基本在3600m以上，根据吴吉春（2007）等研究成果判断吾切曲果矿区是常年连续冻土分布区，根据煤炭勘查钻孔成果，与吴吉春（2007）的研究成果吻合，矿区内普遍存在厚度15m以上的冻土。

青藏高原上冻土类型多种多样，在祁连地区主要冻土类型以岛状常年冻土为主，地形起伏大的高山區发育山地常年冻土（周幼吾等，2000）。区内冻土类型属于存在了几万年时间的常年冻土，季节性冻土层（指近地表每年冬季冻结、夏季融化的土层）一般厚约在1-2m之间。吾切曲果矿区主要发育土质冻土，冻土地貌形态有冻融泥沼、冻胀丘、寒冻裂缝、冻胀草环及少量冻岩等，冻土厚度最大为135m，常年冻土（岩）在区内均有分布，但厚度变化较大，主要原因为前述气候和地质地理因素综合作用的结果。根据目前研究和掌握的数据分析，矿区的冻土分布特征有两个特点：一是冻土层厚度变化不大，向被子一样分布在地层浅表，形状受地形控制；另一种是向楔子一样楔入地下，厚度很大。后一种的冻土厚度增大往往与构造关系密切。

根据吾切曲果矿区内冻土厚度统计分析可以看出，冻土厚度增厚区域，基本上与断裂破碎带的分布较吻合，受断裂控制较明显。分析其原因：断裂附近往往形成宽度较大的破碎带，带内岩石破碎，裂缝、裂隙增大，含冰率增高，随青藏高原海拔的增高，冻土逐渐向深部递进和各类条件向有利于冻土形成的方向发展，造成破碎蚀变带处冻土层厚度增大。

结束语：本文从青海省木里煤田吾切曲果矿区的地温特征和冻土分布特征两方面对永冻层进行分析。依据各施工钻孔测温数据显示，恒温带即常年冻土带，地温梯度平均值小于2.8℃/百m：冻土普遍厚度在15m以上，最大厚度为135m，冻土厚度增厚区域受断裂控制明显，为评价天然气水合物潜在分布及成藏潜力提供了重要依据。