科技改變生活 · 科技引領未來
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溫泉，從地下深部自然涌出或噴出的地下熱水（簡稱地熱水），泉口溫度比當地多年平均氣溫高出5℃以上。超過45℃的溫泉又稱為熱泉，而溫度達到或超過當地沸點的溫泉則稱為沸泉。溫泉是自然界最常見的地質現象，有的激噴如柱、氣勢磅礴，有的氣泡翻滾、霧氣繚
溫泉，
從地下深部自然涌出或噴出的地下熱水（簡稱地熱水），
泉口溫度比當地多年平均氣溫高出5℃以上。
超過45℃的溫泉又稱為熱泉，
而溫度達到或超過當地沸點的溫泉則稱為沸泉。
溫泉是自然界最常見的地質現象，
有的激噴如柱、氣勢磅礴，
有的氣泡翻滾、霧氣繚繞，
有的涓涓細流、清澈透明。
談到溫泉，人們往往會想到美國黃石國家公園的溫泉。
如老忠實泉，大約每90分鐘噴發一次，
噴發時氣勢非凡，直沖云霄，高度近60米，
持續時間90秒至5分鐘不等，
每次可噴出19000公斤地熱水。
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1.美國黃石國家公園的老忠實泉，圖源：第二次青藏科考隊
如藍寶石熱泉，
它就像是一塊鑲嵌在大地上的藍寶石，晶瑩剔透。
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2.美國黃石國家公園的藍寶石熱泉，圖源：第二次青藏科考隊
又如牽牛花池，它清澈見底，
金黃色為嗜熱菌對熱泉溫度的響應。
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3.美國黃石國家公園的牽牛花池，圖源：第二次青藏科考隊
去過冰島的人，也許會想到藍湖溫泉，
藍綠色的溫泉水富含硅、硫等礦物質，
湖底的白色溫泉泥則是游客所喜愛的美容護膚佳品。
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4.冰島的藍湖溫泉，圖源：https://www.bluelagoon.com
國內好多人去過云南騰沖火山國家地質公園，
也一定不會忘記大滾鍋那清亮湛藍的一泓熱泉。
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5.云南省騰沖縣大滾鍋沸泉（攝于1998年），圖源：第二次青藏科考隊
但你若是一位西藏通，
你一定會迷倒在西藏眾多美麗的溫泉之中。
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6.西藏玉龍弄巴溫泉的熱水匯集成熱水湖，褐色藻類在湖底隨波搖曳，圖源：第二次青藏科考隊
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7.西藏多布熱泉潺潺泉水流經之處一片金黃色，圖源：第二次青藏科考隊
01
溫泉數量冠全球
第一次青藏高原綜合科學考察隊先后出版了四部有關溫泉研究的著作：
《西藏地熱》（1981）
《騰沖地熱》（1989）
《橫斷山區溫泉志》（1994）
《西藏溫泉志》（2000）
這些專著既有詳實的科學考察記錄，
也匯集了前人的研究成果。
《西藏溫泉志》共收錄了677個溫泉資料，
其中記載了泉口溫度的有361處。
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8.西藏溫泉分布圖，圖源：第二次青藏科考隊
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9.西藏不同海拔區間的溫泉統計，圖源：第二次青藏科考隊
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10.西藏不同溫度范圍的溫泉統計，圖源：第二次青藏科考隊
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11.西藏不同行政區域的溫泉統計，圖源：第二次青藏科考隊
在這361處溫泉中，
位于龍木錯東南方位山谷中的熱貢溫泉海拔最高。
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12.中外科考人員在海拔5200米的熱貢溫泉采樣，泉水溫度52℃，不遠處便是龍木錯，圖源：第二次青藏科考隊
按照泉水（地熱水）中所溶解的主要礦物質成分，
溫泉可分為三大類：氯化物型、硫酸鹽型和碳酸氫鹽型。
氯化物溫泉多見于高溫地熱田、海水入侵的地熱田以及富含鹵水的沉積盆地，
如西藏羊八井熱泉、查布熱泉等。
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13.西藏羊易熱泉溫度是85℃，持續噴射二十多年未見衰減，圖源：第二次青藏科考隊
硫酸鹽溫泉多見于有火山巖出露的中高溫地熱田，
酸性溫泉居多，
也有近中性或堿性的硫酸鹽溫泉，
如西藏派鄉溫泉等。
碳酸氫鹽溫泉最為常見，
出露在各種圍巖的中低溫地熱田，
如西藏洛扎南噴泉等。
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14.西藏洛扎南噴泉屬于碳酸氫鹽熱泉，泉口溫度82℃，噴高約3m，雨季時河水將泉口淹沒，圖源：第二次青藏科考隊
大多數溫泉水是堿性的，
人體浸泡后皮膚上有一種滑溜的感覺，
而近中性或酸性溫泉水就沒有這種感覺。
少數溫泉附近彌漫著臭雞蛋的氣味，
那是因為溫泉中含有硫化氫組分，
硫化氫能消炎殺菌，治愈皮膚病。
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15.西藏搭格架沸泉85℃，當地居民用熱泉水煮奶茶、煮雞蛋、洗衣物和洗浴，圖源：第二次青藏科考隊
人們通常將地殼深處儲存著熱水溫度超過150℃的溫泉出露區稱為高溫地熱田，
100-150℃稱為中溫地熱田，
而100℃以下則稱為低溫地熱田。
通過分析溫泉水中的化學組分和同位素組成，
可以推斷出溫泉的補給源和運移通道，
計算出溫泉的母源溫度，
并對地熱資源潛力作出評估。
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16.西藏查孜熱泉水溫82℃，純凈無暇，不斷涌出一股股串珠狀氣泡，圖源：第二次青藏科考隊
02
間歇噴泉顯奇景
間歇噴泉，
顧名思義是指不能持續噴發熱水和水蒸汽的沸泉。
世界上間歇噴泉噴發周期短的只有幾分鐘，
長的可以是幾個月或更長時間；
噴發持續時間大多數在十分鐘以內；
噴發高度一般是8~20米。
在間歇噴泉的泉口壁上，
常常覆有一層致密的泉華，
泉口與地下深部的地熱水腔體有封閉性能良好的喉管相連。
當腔體內地熱水的溫度和壓力積蓄達到一定臨界條件時，
上涌氣泡的減壓膨脹將導致靜水壓力快速失衡，
從而觸發地熱水在圍巖壓力的驅動下以噴發形式釋放壓力，
形成間隙噴泉。
一個典型的、完整的噴發周期由休眠期、涌水期、噴發期和冒汽期四個階段組成。
在西藏搭格架溫泉區南端一大型泉華臺地上，
有一個間歇噴泉在激噴時的汽水柱曾噴高至20米，
場面非常壯觀，但現在泉口和喉管已遭到破壞，
熱泉變成了一個持續噴發的沸泉，
噴射高度時高時低，汽水柱高度不超過5米。
在搭格架長馬曲（河）西側的泉華臺地上，
也有一個間歇噴泉斜嵌在河岸的泉華陡壁上，
每天大約噴發兩次，激噴時汽水柱以45°角向河對岸斜射。
長馬曲（河）東岸的泉華層上，
還有一個規模不大的間歇噴泉，
汽水柱噴高約2米。
除搭格架外，
西藏的查布、古露和芒熱等地熱田也有間歇噴泉，
但規模和強度都不及搭格架。
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17.西藏搭格架大型硅華臺上的間歇噴泉，現已改變成連續噴發了，圖源：第二次青藏科考隊
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18.西藏搭格架斜嵌在長馬曲西河岸的間歇噴泉及處于休眠期泉口的狀況，圖源：第二次青藏科考隊
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19.西藏查布間歇噴泉及處于休眠期泉口的狀況，圖源：第二次青藏科考隊
03
婀娜多姿貌迷人
地下熱水從深部儲層上涌至泉口以及在溢出地表的流動過程中，
因溫度和壓力條件發生了變化，
有時會沉淀出一些礦物質，
這些礦物質通常稱為泉華。
泉華沉積絢麗多彩，形態上千姿百態。
常見有泉華臺、泉華層、泉華脊、泉華柱、泉華錐、泉華丘和泉華蘑菇等。
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20.西藏榮瑪的泉華柱6-7m高，猶如一柱擎天，柱頂泉口尚未封閉。泉華柱原為地熱水運移的上升通道，降溫減壓過程形成泉華管壁，因周邊地層風化剝蝕而露出地面。圖源：第二次青藏科考隊
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21.遇見西藏美麗的泉華柱，美國科考專家顯得很興奮，圖源：第二次青藏科考隊
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22.西藏雪如熱泉形似蘑菇的泉華，圖源：第二次青藏科考隊
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23.西藏雪如熱泉風化剝蝕后的泉華，好似兩只可愛的小動物，圖源：第二次青藏科考隊
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（請橫屏觀看）
24.西藏格林熱泉突兀聳立在一片開闊的濕地之中，泉華臺上遍布泉華柱和泉華錐，遠遠望去像一處古城遺址，熱泉的最高溫度是56℃，圖源：第二次青藏科考隊
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（請橫屏觀看）
25.國內規模最大的西藏巴嶺泉華脊，長約845米，像一條巨龍蜿蜒行進在藏北高原，圖源：第二次青藏科考隊
不同種類的嗜熱菌附著在泉華和礫石表面，
構成了色彩艷麗的地熱景觀。
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26.西藏曲色泉華上覆蓋著翠綠色的微生物群，圖源：第二次青藏科考隊
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27.西藏曲卓木溫泉景觀是當地新近開發的旅游觀光內容，圖源：第二次青藏科考隊
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28.西藏曲色熱泉正在生長的乳白色新鮮泉華，圖源：第二次青藏科考隊
泉華主要有硅華和鈣華兩大類。
硅華主要出現在高溫地熱田，
化學成分主要是二氧化硅。
硅華質地堅硬，沉積速度較慢，
有層狀、針狀、柱狀、鮞狀等形式，
能形成規模巨大的泉華臺地。
鈣華出現在中低溫水熱活動區，
與熱水壺水垢的物質組成大體相似，
主要成分是碳酸鈣，混有少量的碳酸鎂等，
常見礦物是文石、方解石和白云石。
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29.西藏馬躍溫泉的皮殼狀鈣質泉華，每層皮殼代表一次水熱活動事件，圖源：第二次青藏科考隊
碳酸鈣的溶解度是隨溫度降低而增加的，
當地熱水因壓力降低而發生沸騰時，
可溶性二氧化碳氣體逃脫，
導致碳酸氫鈣和碳酸氫鎂發生分解，
水中碳酸根含量驟然上升，
碳酸鈣、碳酸鎂等礦物達到過飽和而沉淀出鈣華。
鈣華的質地較軟，沉積速度較快。
04
容顏美姿誰妝扮
地球是一個從地表向內部逐漸冷卻的星球，
從地表往地球內核推進，溫度會逐漸上升，
常用地溫梯度來描述增溫的大小，
大陸地區的平均地溫梯度約30℃/km。
溫泉的熱源主要有三大類：
第一類是巖漿熱源，
即地殼深部存在的巖漿熔融體；
第二類是地溫梯度高異常區的傳導熱，
如深大斷裂帶附近或沉積盆地中高熱導率的基巖凸起區；
第三類是地殼中天然放射性同位素鈾、釷、鉀衰變所釋放出來的熱能。
大約在65個百萬年以前，
印度板塊與歐亞板塊發生劇烈碰撞。
碰撞發生后，印度板塊繼續向北俯沖到歐亞板塊之下，
陸-陸碰撞導致地殼相疊合，
造就了巨厚的青藏高原地殼。
在強烈的擠壓、剪切和摩擦作用下，
青藏高原部分上地殼中出現了巖漿熔融體（動能轉變為熱能），
深度為15-20km，厚約20km，
這些巖漿熔融體為西藏溫泉提供強大的熱源。
當少數巖漿熔融體沿著構造活動帶上涌并侵位在上地殼5-7 km深度時，
其頂部則可能形成高溫地熱田，
如西藏的羊八井、羊易、古露、古堆、芒熱、查布、搭格架等地熱田。
溫泉的形成與地質構造條件緊密相關。
位于地勢高處的大氣降水和冰雪融水沿構造斷裂帶或裂隙向地下深處滲透，
不斷地從巖石中汲取熱量。
達到一定深度時，
大氣降水和冰雪融水在冷、熱水密度差和靜水壓力差的共同驅動下開始折返，
再沿附近構造通道上升至地表形成溫泉。
在全球范圍內，
只有極少數地熱水中混有來自深部巖漿的水分。
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30.高溫地熱田地熱成因模式，圖改自IPCC特別報告，詳見參考文獻2。
05
為民鋪開幸福路
從拉薩出發，
沿著青藏公路向西北方向行駛約90公里，
便來到舉世聞名的羊八井地熱電廠。
羊八井地熱田位于谷露-羊八井-亞東大裂谷的中部，
西北側是念青唐古拉山脈，東南側是唐山山脈，
區域內水熱活動強烈，
有水熱爆炸、沸泉、溫泉、熱水湖、噴氣孔、冒汽地面、
水熱蝕變帶、硅質泉華、鈣質泉華和硫酸鹽霜等地熱顯示。
在中國科學院青藏高原綜合科學考察隊的積極推動下，
1977年，羊八井地熱田第一臺300kW的發電機組投入運行。
同年，1MW的1號發電機組開始發電。
在1981年至1985年期間，
又先后安裝了3臺3MW的發電機組，
并正式建立羊八井地熱電廠。
西藏地區缺煤、少油、無氣，
在大力發展水電之前，
電力供應緊缺。
羊八井地熱電廠發電量曾一度占拉薩電網的60%，
被譽為是青藏高原上的一顆明珠。
1993年，羊八井ZK4002井在2006.8m深度記錄到329.8℃的溫度，
這也是我國最早的、溫度最高的一口干熱巖井。
1996年，ZK4001井在1495m深度揭露出251℃的地熱水，
放噴試驗時的井口溫度和壓力分別穩定在200℃和15 kg/cm2，
每小時流量高達300噸。
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31.1996年，ZK4001井正在做放噴試驗，圖源：第二次青藏科考隊
如今，羊八井地熱電廠的總裝機容量為25.18MW。
截至2019年12月底，
累計發電34.1億千瓦小時，減少CO2排放約275萬噸，
為西藏經濟社會發展和節能減排做出了重要貢獻。
2018年10月，裝機容量為16MW的羊易地熱電廠也正式并網發電。
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32.羊八井地熱電廠的發電機組已安全運行三十多年，圖源：第二次青藏科考隊
在溫泉直接利用方面，
西藏羊八井、寧中、日多和那不如等地都建有規模不等的游泳池，
羊八井還利用地熱水建立了蔬菜溫室大棚，養殖了羅非魚。
錯那縣和當雄縣人民政府利用地熱水實施了大規模的集中供暖，
解決當地居民冬季取暖的問題。
在西藏，溫泉洗浴更是不計其數，
日多溫泉還提取了溫泉礦物質結晶粉，
可讓游客回家后自行配制溫泉水，將溫泉帶回家。
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33.西藏日多溫泉游泳池。熱泉位于墨竹曲北岸，最高溫度是81.4℃，降溫后供游客洗浴和游泳。相傳藏傳佛教格魯派創始人宗喀巴大師曾在此溫泉修煉、加持，圖源：第二次青藏科考隊
在遼闊的藏北高原構造斷陷盆地，
溫泉和咸水湖/鹽湖常常相伴顯現，
如熱貢溫泉與龍木錯、榮瑪熱泉與依布茶卡、齊吾貢巴熱泉與瑪旁雍錯等。
這些溫泉和咸水湖/鹽湖都具有富含硼和堿金屬元素組分的特征，
溫泉水可能是這些咸水湖/鹽湖成礦物質的重要來源。
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34.西藏茲格塘錯（咸水湖）中的溫泉及泉華，湖岸上熱泉最高溫度達68℃，圖源：第二次青藏科考隊
此外，在羊八井地熱田周邊已開采出高品質的硫磺礦和高嶺土礦，
這些礦產資源都是高溫水熱蝕變的產物，
而昂仁縣搭格架和那曲市色尼區古露大面積出露的富銫硅華，
被認定為具有很高的銫礦開采價值。
近來，科研人員在阿里地區多處溫泉發現，
溫泉氣體中的氦氣濃度明顯超過了百分之一，
而大氣中的氦氣濃度只有百萬分之五點二。
因此，這些富氦溫泉也具有潛在的開發利用前景。
在念青唐古拉山脈南麓當雄縣公堂鄉的北側，
有幾條近南北走向的“V”字型構造山谷。
沿著這些山谷，分布著大面積的鈣華沉積，有溫泉出露。
其中一個溫泉的泉口溫度是24℃，涌水量大，泉水純凈清澈，口感柔和，
這便是5100西藏冰川礦泉水的水源地。
泉水起源于念青唐古拉山脈5100米附近的大氣降水和冰雪融水，
這些冷水沿著深大斷裂進行深循環，
在從巖石中吸收熱量的同時，
溶解了巖石礦物中的鋰、鍶、偏硅酸等組分，
返回至地面后便成為優質天然礦泉水。
除5100冰川礦泉水外，
西藏類似的礦泉水還有很多，
如位于聶拉木縣（年平均氣溫3.5℃）境內的雪域露珠礦泉水，
海拔高度4352米，出水溫度14.2℃；
位于安多縣(年平均氣溫-2.1℃)境內的夏木拉冰川礦泉水，
海拔高度4808米，出水溫度11.9℃。
隨著第二次青藏高原綜合科學考察研究的深入開展，
將會有越來越多的溫泉勝境為人們所認知，
將揭示更多的隱藏在溫泉之中的秘密，
也將會為我們
打開更多的幸福之門，
鋪就更廣的幸福之路。
- 全文完 -
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創作團隊
策劃 | 姚檀棟、安寶晟、劉勇勤、
姚汝楨、陳文鋒、王偉財、周蕾蕾、戴玉鳳
撰文 | 趙 平
審核 | 姚檀棟、趙 平、劉勇勤
編輯 | 戴玉鳳、姚汝楨、周蕾蕾
參考文獻：
【1】佟偉，廖志杰，劉時彬，張知非，由懋正，章銘陶. 2000. 西藏溫泉志. 北京：科學出版社，1-300.
【2】Ottmar Edenhofer, Ramon Pichs-Madrga.Youba Sokona, et al. 2011. Special report on renewable energy sources and climate change mitigation-summary for policy makers. IPCC, p74.
第三極大本營
中國青藏高原研究會
第二次青藏高原綜合科學考察研究隊
丁熙華