雄安新区地热水化学特征及其指示意义

地热流体水文地球化学研究是认识地热资源形成机制、赋存环境以及循环机理的有效手段.以我国华北平原典型的中低温地热系统——河北雄安新区为研究对象, 基于不同热储层和浅层地下冷水的水化学及同位素特征, 探讨地热流体中主要组分的地球化学起源, 评估深部地热流体的热储温度, 指示地热系统的深部热源及其成因机制.大气降水入渗、热储高温条件下的流体-岩石相互作用是雄安新区地热流体中主要组分的物质来源, 其中深层雾迷山组地热水中部分组分可能源于古沉积水蒸发浓缩过程中形成的蒸发岩盐的溶滤.雾迷山组地热水适宜利用Ca-Mg温标和石英温标计算其热储温度, 温度范围为76.4~90.6℃, 馆陶组地热水运用石英温标更为合理, 热储温度为66.2~71.3℃.雄安新区地热异常是深部放射性元素衰变热在特定的大地构造背景下聚集而形成.      

平顶山八矿地热温标的选取及热储温度估算

在地热系统中,地热温标通常被用来评价地下热储温度,但是众多地热温标计算出的热储温度往往相差很大,需要进一步判断矿物-流体的平衡状态。以平顶山八矿地热系统为例,讨论了地球化学温标的应用条件;通过Na-K-Mg三角图及以WATCH程序建立的多矿物平衡法在该矿的应用,证实玉髓地热温标最适合估算该矿区深部热水温度,该矿区深部热水温度约为50℃。      

应用地热温标估算济南市平阴县大孙庄氡温泉热储温度

地热温标方法是确定地下深部热储温度的一种经济有效的手段,任何温标在使用前都要进行水-岩平衡判断。选取大孙庄氡温泉井6组不同时期的水化学组分分析数据,利用Na-K-Mg三角图解法及饱和指数法对矿物-流体的平衡状态进行判断,结果表明各水样水-岩之间尚未达到离子平衡状态,不适合用阳离子地热温标来估算热储温度,但可选择二氧化硅温标估算热储温度;玉髓与水反应在多数情况下要比石英与水反应更接近平衡,利用玉髓温标估算大孙庄氡温泉井的热储温度较为合理,估算大孙庄氡温泉井的热储平均温度为47.8℃。     

水-岩平衡在馆陶组热储温度估算中的应用

地球化学地热温标在地热资源勘查与评价中具有广泛的应用前景,国内外地热工作者推导总结了一系列用于估算热储温度的地热温标,其中二氧化硅地热温标、钾镁地热温标及钾钠地热温标最具代表性。基于地球化学地热温标的水-岩平衡应用原理,认为华北平原区馆陶组热储中见有次生的方解石、白云石矿物,可采用方解石与白云石的饱和指数反推热储温度。并采用PHREEQC软件,通过实例验证方解石与白云石饱和指数地热温标的可靠性。分析认为,热储温度应低于白云石估算温度,而接近并略高于方解石估算温度。     

高温地热系统中粘土矿物形成对Na-K和K-Mg地球化学温标准确性的影响

传统地球化学温标在估算高温地热系统内浅层热储温度(一般为100～200℃)时存在局限性,其中应用广泛的Na-K温标和K-Mg温标出现误差的原因仍不清楚.在收集了全球代表性热田内采自地热井的201个流体样品的水文地球化学数据后,利用软件WATCH将井口流体地球化学数据还原为热储条件下的对应值;在此基础上,对Na-K温标和K-Mg温标进行了评价,发现钾长石和常见富钾双八面体粘土矿物均可能对浅层热储内地热流体中的钾含量产生影响,富镁双八面体粘土矿物也可达到与地热流体的平衡,而地热流体中钠含量则受水-岩相互作用的影响很小.因此,浅层地热流体的Na-K比值与热储温度不具有对应关系,而K-Mg温标在计算浅层热储温度时虽然具有一定指示意义,但仍无法得到足够准确的结果.      

云南腾冲热海热田的热储特性

云南腾冲县热海热田是我国西南的一个重要高温水热对流系统。本文根据热田地质、地表显示、热泉水化学和同位素组分等资料,推断热储岩体是块状花岗岩体;对比多种地球化学温标认定热储温度为230℃;推算了热储内部未发生沸腾前的热储流体化学和同位素组分;讨论了热水和冷水的混合与稀释状况;发现地下沸腾带接近地表,肯定热田为一高温热水系统,从而有可能估算热储内部的压力。最后,对水岩平衡作了推测。     

西藏玛旁雍错地热水地球化学特征及其成因机制分析

西藏地区位于欧亚板块与印度板块碰撞造山带,构造活动强烈,具有丰富的地热资源。本次研究在西藏阿里地区水热活动强烈的玛旁雍错地热田实地采集地表热泉样品进行水化学分析,依据地热水水化学特征,评估研究区热储平衡状态与热储温度,分析地热水在深部的水文地球化学过程,识别地热系统深部热源类型并阐明地热系统成因机制。通过此次研究表明：区内地热水主要为碱性Cl-Na型或HCO₃-Cl-Na型水和酸性SO₄-Na型水,地热水在深部已经与热储围岩达到完全平衡状态,通过地热温标计算热储温度在200℃左右;地热地表显示、热水水化学组分特征、热储温度类型等分析揭示玛旁雍错为岩浆热源型地热系统,地表不同类型地热水是深部母地热流体沿断裂向上运移过程中经不同水文地球化学过程形成。     

渝东南深部地热温度解析

热储温度是划分地热系统成因类型和评价地热资源潜力的重要参数。文章在采集分析渝东南13个地热水样的基础上,利用无蒸汽损失石英和有蒸汽损失石英温标法、玉髓法a和玉髓法b,修正的SiO2温标法,K-Mg、Na-Li、Na-K、Na-K-Ca等阳离子温标法计算渝东南深部热储温度,并利用Na-K-Mg三角图解法和矿物饱和指数法检验所用方法的可靠性,结果表明:研究区利用SiO2(无蒸汽损失)温标法和修正后的SiO2温标法计算所得出的热储平均温度更适用,各地热水点热储温度范围在62.78~124.81℃,平均热储温度88.98℃。      

吉林省长白山区聚龙泉群地热资源评价

在吉林省长白山地区,蕴藏着丰富的地热资源,其中大多数为高温地热资源。本文根据实地调查与查阅文献资料,介绍了长白山区聚龙泉群的地热地质条件以及地热的形成条件,并对实地调查采集的地热水样进行了化学组分、同位素、年龄、热储温度、流体质量以及发电潜力的评价,系统性的对长白山地区的地热资源做了基础研究,为启动长白山地区地热资源的重点研究、勘查及开发利用打下了基础。     

地热系统中矿物-流体化学平衡的计算

在热勘探过程中 ,建立在水 -岩平衡基础上的地热温标方法 ,常被用来评价地下热储温度。本文采用多矿物平衡图解法和Na -K -Mg三角图解法 ,研究西藏高温及江西中低温地热流体的平衡状态 ,从而为地热温标的选择提供了理论依据。     

基于美国国家地热数据的地热温度计案例分析与方法适宜性评价

热储温度评价是地热系统研究的关键内容.文章选取建设比较成熟的美国国家地热数据系统(National Geothermal Data System,NGDS),分别利用地球化学地热温度计、多矿物平衡法、冷热水混合模型及气体地热温度计对不同地热田的热储温度进行评价,确定不同热储温度评价方法的适用性和局限性,以期为热储温度评...     

水化学温度计估算粤西沿海深部地热系统热交换温度

在实际案例分析中,采用传统地球化学温标计算的温度与实测温度往往有一定的差距,研究系统中矿物-流体的平衡状态、判断作为估算热交换温度的地热温标是否使用、选出最合适的计算结果非常重要.在讨论热水与矿物的平衡状态时,采用Na-K-Mg三角图解法和PHREEQCI程度模拟计算矿物饱和指数的方法进行研究,结果表明:(1) 粤西沿海地热系统采集的23组水样的分析发现其热水水化学特征为热水呈中低温弱碱性、氟含量较高源于热水与花岗岩的水岩相互作用、由内陆至沿海地区水化学类型由HCO₃·Cl-Ca·Na型向Cl-Na型转化;(2) 浅层水的混合使得硅温标的估算值低于实测温度;只有21号水样适合用阳离子温标,其热交换平衡温度为150~170 ℃;1号和19号样可用K-Mg温标计算其热交换温度下限值,分别为136.2和151.6 ℃,其余水样则适合用log(Q/K)-T平衡法估算,深部热水在经历深循环后上升至地表,在浅层受到冷水混合.      

西藏日喀则市查孜地热田水化学及同位素特征研究

查孜地热田位于青藏高原西南部。通过野外地质调查及地热钻孔揭露,发现该地热田具有较好的地热资源开发潜力。对该地热田地下热水的水文地球化学及同位素特征开展研究,发现地下热水为HCO₃-Na型; 热水与冷水的离子浓度存在差异,显示二者具有不同的物质来源,但又具有一定的水力联系。热水中的δD和δ¹⁸O同位素特征表明: 该地热田地下热水的主要补给来源为大气降水和冰雪融水,补给海拔为5 652 m以上; 大气降水和冰雪融水下渗并与沿断裂破碎带向上运移的地热流体混合后形成地下热水。断裂破碎带不仅是温泉的主要通道,也是地热流体的储集场所,地热田热水在地下运移滞留至少41 a。据SiO₂地热温标估算得出,该区地下热储温度为148.18 ~153.49 ℃,天然放热量为2 264.33×10¹² J/a。     

Hydrochemical and isotopic characteristics of Chazi geothermal field in Shigatse in Tibet

Chazi geothermal field is located in Southwestern Tibetan Plateau. The geothermal potential has been ascertained by field survey and geothermal drilling. The hydrogeochemical characteristics and isotopic composition of this geothermal field show that the underground water belongs to HCO₃-Na. The difference of ion concentration between hot water and cold water shows that they have different material sources and certain hydraulic relations. The isotope analysis of δD and δ¹⁸O determines that the major source of the geothermal water in this area is meteoric water and water melt from the mountains snow and ice with the height above 5 652 m. The geothermal water was the result of the mixture of deep infiltrated meteoric water and deep-source fluid when they move along the fracture zone. The fracture zone is the main channel of hot spring and the reservoir of geothermal fluid. The migration retention time of the geothermal water in this geothermal field was at least 41 years. According to the calculated temperature of SiO₂ geothermometer, the geothermal temperature of the underground heat reservoir is about 148.18~153.49 ℃, and natural heat discharge is 2 264.33×10¹² J/a.     

贵德盆地地下热水水文地球化学特征

研究工作对完善区内高温地热系统成因机理和后期勘探及钻探工作提供一定的参考意义.为进一步研究贵德盆地地热资源赋存状态及热源来源,在充分了解贵德盆地地热地质条件的基础上,采集区内地热流体样品,进行水化学全分析和氢氧同位素分析,得到该区地热流体化学特征和氢氧同位素特征,估算了区内高温热田-扎仓寺热田的热储温度.分析结果表明:该区高温地下热水的水化学类型主要为SO₄·Cl-Na型,低温水水化学类型较为复杂,主要为SO₄-Na、SO₄·HCO₃-Na型;扎仓寺热田地下热水中Li+、F-、Sr2+、As3+与Cl-存在很好的正相关性,显示了相同的物质来源,SiO₂2-与Cl-极高的正相关性进一步验证了扎仓寺地热为深部热源;氢氧同位素数据都集中在当地大气降水线附近,说明地下热水主要为大气降水补给.选用合理的水文地球化学温标计算了扎仓寺热田的热储温度,并利用硅-焓模型分析了该热田地热流体中冷水混入比例及冷水混入前的热储温度,分析认为扎仓寺热田4 000 m以内存在两个热储层,第一热储层热储温度约为133 °C,热循环深度为1 800 m;第二热储层热储温度约为222 °C,热循环深度约为3 200 m.      

鄂尔多斯盆地姬塬油田长6致密砂岩储层成因机理

鄂尔多斯盆地姬塬油田长6储层原油储量丰富,储层致密制约着油气的勘探开发潜力和评价精度.通过开展物性、粒度、铸体薄片、X衍射、扫描电镜、压汞等测试研究储层特征,以时间为主轴,综合成岩史、埋藏史、地热史、构造等因素,采用“成岩作用模拟”和“地质效应模拟”构建孔隙度演化模型及计算方法探讨致密储层成因机理.结果表明:储层经过较强的演化改造发育微-纳米孔喉系统,形成低孔特低孔-超低渗的致密砂岩储层.H53井长6段孔隙度演化史揭示了增孔和减孔因素对孔隙度及油气充注的影响;通过对比最大粒间孔面孔率、最大溶蚀面孔率、最大压实率、最大胶结率样品孔隙度演化路径和含油饱和度,查明了致密储层成因的差异及品质.      

羌塘北缘开心岭—乌丽冻土区水溶烃组分及甲烷碳、氢同位素特征研究

羌塘北缘开心岭—乌丽冻土区沿隐伏断层发育多处冷泉含水溶解烷烃,采用水溶烃组分和甲烷的稳定碳、氢同位素特征对其成因开展了分析研究。结果表明,开心岭—乌丽冻土区水溶烃组分中甲烷含量比例高达99.83%~99.96%,同时伴随有少量乙烷、丙烷,另含微量的乙烯和丙烯。开心岭一带水溶烃甲烷δ¹³C_PDB值介于-46.5‰~-55.1‰,δD_VSMOW值为-281.0‰~-342.0‰;乌丽一带水溶烃甲烷δ¹³C_PDB值介于-47.8‰~-58.9‰,δD_VSMOW值为-339.0‰~-346.0‰,指示水溶烃甲烷为有机成因,但气源较复杂,利用δ¹³C_CH4-δD_CH4、δ¹³C₁-C₁/(C₂+C₃)等成因图解判别,得出甲烷主要属微生物气,次之为热解成因气,混有少量原油伴生气。推断甲烷主要为有机质在微生物作用下分解的烃类气体或次生生物气,与晚二叠世那益雄组含煤烃源岩有关,气源条件暗示该地区冻土带200~500 m深度内有利于微生物成因气为主的甲烷天然气水合物形成。     

福建盐田海水补给型地热系统地球化学特征及其成因

海水补给型地热系统具有补给资源量大,但温度低、水质咸化等特点,查明沿海地热水循环补给条件和成因机制,对东南沿海地热资源的合理开发利用和保护具有重要意义。在泉州官桥盐田地热区分别采集了地热水、地下水和海水样品14个,利用水化学同位素特征分析和地球化学温标法,揭示了官桥盐田地热水循环补给和地热资源成因机制。结果表明：地热水水化学类型为Cl—Na型水,与海水水化学类型一致;H01和H02的溶解性固体总量（TDS）分别为2 610 mg/L和3 090 mg/L,地下水以TDS小于400 mg/L的HCO3—Na型水为主;地热水富集Br-,地下水中Br-未检测,表明盐田地热水存在现代海水或者海相沉积层古海水补给。根据盐田地热田H01和H02地热水Cl-混合模型计算,地热水H01海水混入比为9.13%,H02海水混入比为10.76%,显示H01在出露于第四系地层后混入了更多的地下水。综合分析认为,海水是盐田地热水的重要补给资源,地热水化学组分受海水混合作用影响明显,深层热水上升过程中存在两次或者多次地下水或者海水混入从而形成浅层热储,采用SiO2地热温标和多矿物平衡法估算的浅层热储温度在89～1...     

Characteristics of the geothermal water in Changbai Mountain volcanic region,northeast of China

Geothermal water is plentiful in Changbai Mountain region, northeastern China, due to the volcanic activities and widespread faults. For the exploration of geothermal resources, this study uses quartz and cation geothermometer to estimate the temperatures of the geothermal reservoir and uses the tubular models to evaluate the thermal gradient. The hydrogeochemical characteristics of the geothermal resources were also evaluated by hydrogeochemical analysis. The results showed that the geothermal reservoir temperatures of the four major thermal springs in Changbai Mountain region range from 72 to 169 °C. The average geothermal reservoir temperatures of Jinjiang hot springs, Changbai hot springs I, Xianrenqiao hot springs, and Changbai hot springs II are 129.25, 169, 89, and 73.67 °C, respectively. The geothermal gradient values of the four major thermal springs have different characteristics. The geothermal gradient values of Jinjiang hot springs and Changbai hot springs I are 4.6 and 3.1 °C/100 m, respectively. The geothermal gradient values of Xianrenqiao thermal springs and Changbai thermal springs II are both lower than 1.5 °C/100 m, with the values of 1.1 and 1.4 °C/100 m. And the geothermal gradients are influenced by Changbai Mountain Tianchi volcano. In addition, the water chemical analyses showed that the geothermal water types are HCO₃-Na with higher concentrations of Na⁺, Cl^?, SO₄ ^2?, TDS, and HCO₃ ^? than the non-thermal waters, which suggested a deep and long water cycle of the thermal water, and therefore a sufficient water-rock interaction.