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.      

山西忻州盆地地热水地球化学特征及其成因机制

地热水地球化学研究对于认识各类水热型地热资源的成因机制有重要意义.以山西忻州盆地为研究区,开展了系统的地球化学研究.结果显示,忻州盆地地热系统的形成与地壳浅部岩浆房和浅部岩石放射性元素衰变热异常无关,而是正常热流背景下地下水深循环的结果 .地热水的水化学和氢氧同位素特征均指示区内地热水补给来源于西部云中山区大气降水,大气降水由补给区入渗并向东部忻州盆地运移,循环深度为1 618.3～3 451.5 m,热储温度达48.4～91.8℃.地热水上升至第四系孔隙热储后普遍混入浅层地下冷水,最高混合比可达78%.     

广安市铜锣山背斜三叠纪岩溶热储结构特征及热水成因研究

为探讨广安市铜锣山背斜三叠纪岩溶热储特征、地热水水化学与同位素组成、热储温度及地热水循环机理,采用地热钻探、水化学与同位素取样测试、热水溶质组分图解分析等手段和方法,开展了地热水成因的研究工作。结果表明:研究区三叠纪碳酸盐岩热储结构相对完整,热储盖层、热储层和热储下部隔水层形成独立的地热水文地质单元。岩溶地热水水化学类型主要为SO₄-Ca·Mg和SO₄-Ca型,富含F、Sr、Li、B和SiO₂物质,其水源补给为大气降水,补给区位于铜锣山以北的大巴山一带,深部地热水补给高程大于1 100 m,补给区年均温度为9 ℃。热储温度为56~76 ℃,热水循环深度为2 013~3 030 m。地热水在循环过程中,主要发生碳酸盐岩和蒸发岩溶解、冷热水混合过程,且冷水混入比例大于80%。结合区域地热地质条件,构建了研究区地热水成因概念模型。      

章丘北部地区地热流体水文地球化学特征及成因

济南市章丘北部地区发育有厚度巨大的晚古生代至新生代沉积地层,断裂构造和岩浆岩也较为发育,区内地热资源丰富,目前有地热井3口,均位于断裂带附近。文章利用水化学和同位素数据,分析区内地热流体的水化学特征、水-岩作用过程、补给来源、形成年龄,估算补给区高程、热储温度、热水循环深度。结果表明：研究区地热流体水化学类型为Cl·SO₄-Na·Ca型或SO₄·Cl-Ca·Na型;水化学组分主要来源于水-岩溶解作用,且具有相似的水文地球化学过程;大气降水补给,补给区高程为+563～+616 m,¹⁴C表观年龄在5.55～29.71 ka之间,均是现代水与古水的混合水;利用玉髓温标计算的热储温度为41.9～52.4℃,相应循环深度为622～1 565 m;研究区为深循环-弱开放型岩溶热储,其地热水经深循环加热而形成,形成和富集受断裂构造控制明显,其为层状兼带状热储,属中低温地热资源。     

山东平阴地热水水文地球化学特征及成因分析

山东平阴目前已有的3眼地热井水中均富含丰富的理疗矿物元素,具有较高的理疗价值.利用以往工作取得的水化学分析和同位素分析数据,分析了地热水的水化学特征、补给来源、形成年龄及水-岩作用过程,对热储温度、冷水混入比例与热水循环深度进行了估算.结果表明:研究区地热水水化学类型均为Cl·SO4-Na·Ca型;补给来源均为大气降水...     

黔东北地区地热水化学特征及起源

目前在黔东北地区未系统地开展过地热水水文地球化学特征以及地热水来源方面的研究,存在地热水来源、补给区域、径流和排泄等特征不清等问题.在充分了解黔东北地热地质条件的基础上,采集区内15组地热水进行水化学全分析、收集12组地热水氢氧同位素和3组地热水碳同位素数据,得到了该区地热水的水化学特征和同位素特征,分析出地热水的补给来源,估算了地热水的补给高程、补给温度、热储温度、循环深度以及冷水混入比例.结果表明,受地形地貌及地质构造的影响,该区地热水总体由南向北径流,水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca·Mg、HCO₃-Ca·Mg、HCO₃-Na、SO₄-Ca·Mg及SO₄-Ca型,有益元素主要有F-和H₂SiO₃,沿径流方向地热水呈现pH降低、TDS增加的趋势,水化学类型则由重碳酸盐型水变为硫酸盐型水.同位素分析结果表明,该区地热水补给源为大气降水,补给区为海拔1 500~2 000 m的梵净山地区,地热水年龄为（6 400~11 570）±560 a,补给时的年平均气温为7.0~9.1℃;选用二氧化硅温标及lg（Q/K）-T法估算热储温度为45.0~107.0℃,地热水循环深度为1 000~3 000 m;硅-焓混合模型估算地热水混合前的热储温度极大值为110~200℃,地热水在上升过程中受浅部冷水混合,冷水混入比例为50%~90%.      

藏南隆子县模麓温泉群水文地球化学特征及成因机制研究

藏南地区地热资源丰富,是喜马拉雅地热带的重要组成部分,有望成为新的地热资源开发靶区。本文以藏南桑日-错那活动构造带内模麓温泉群为研究对象,以水化学和氢氧氚同位素为研究方法,分析模麓温泉群的水岩作用、热储温度、补给来源及径流时间,揭示了地热水的成因机制。模麓地热水pH在6.6～7.2之间,TDS为1 908mg/L～2 326 mg/L,水化学类型以HCO3·Cl-Na型和HCO3·Cl-Na·Ca型为主。地热水中主要阴阳离子来源于硅酸盐矿物的溶解和少量地球深部物质。利用硅-焓方程法和硅-焓图解法计算的初始热储温度为198℃～256℃,冷水混入比例为68%～85%。此外,对地热水中的Li、B、F等微量元素分析得出,研究区温泉水中微量组分除来自水-岩作用外,应该还与深部流体的混入有关,且该地区的氢氧同位素特征表明地下水补给主要来源于大气降水,补给高程为5 652m～5 664m,模麓地热水中的氚含量<0.5TU,表明其地热水为老水,有更长的径流时间,为水-岩作用提供了充足的时间,而宿麦郎曲河水为新水,补给径流时间短。研究区地热水与围岩遮拉组砂板岩发生水-岩作用,进行离子交换作用,在地...     

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。     

广东省丰良地热田高氟地热流体成因及热储温度评价

广东丰顺丰良地区出露的地热水温度高达96℃,热储层为裂隙发育的下侏罗统的英安斑岩,F-含量较高。但关于其地热流体的补给来源、循环演化过程及热储温度研究较少。本文基于早期开展的勘探工作和补充采集、测试的地热水和气体数据,探讨了该地热系统的流体成因及热储温度。结果表明,丰良地区地热水存在2类,A类地热水温度普遍低于40℃,Ca2+含量高,Na+和K+含量低,以HCO-3—Ca2+型为主;B类地热水Na+含量高,Ca2+含量低,为HCO-3—Na+型。A类地下水可能受浅层地下水混入影响,但缺少直接证据。B 类地下水由周边山区的大气降水补给,沿裂隙或者断裂系统进入英安斑岩储层,循环深度和水—岩相互作用时间分别可达5200~6300 m和22 ka;储层温度条件下铝硅酸盐矿物的溶解以及阳离子交换作用促进了富N2、SiO2、F-、Na+、Sr和Li的地热水的形成;深部地热水上升至地表过程中,受冷水混入（混入比例为10%~25%）及少量CO2脱气（蒸汽散失比例为0. 3%~0. 5%）的影响;F-含量受控于富氟副矿物萤石矿物的溶解,与温度和pH值成正比。基于校正了混合作用和CO2脱气作用的地温计组合方法,得到深部热储温度为138~143℃,与其南部的汤坑地热系统热储温度一致,二者有可能属于同一大的地热系统。     

海南岛东海岸官塘地区地热水水化学特征及其循环演化过程识别

地热水资源的形成与演化过程认识是区域地热资源科学合理开发利用的重要基础.运用水化学及同位素分析方法,结合区域地质构造特征,系统揭示了海南东海岸官塘地区地热水水化学特征、地热储温度以及补给来源,构建了官塘地区地热水循环演化概念模型.研究结果表明：该区地热水水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Na型,其组分主要来源于硅酸盐矿物溶解及深部CO₂等气体;地热水主要受到大气降水补给,补给海拔约为1 122.2～1 569.4 m,并且地热水上升过程中与浅部地下水之间存在较为显著的混合作用.在考虑混合和蒸汽损失的条件下,深部地热水与冷水混合前蒸汽损失的质量百分比约为18.2%～25.2%,地热水温度为190.4～217.8℃,冷水混合比例可达到66.8%～80.8%.该地区地热水开发程度逐年提高,导致地热水水位大幅下降,使得浅部冷水补给量增大,这可能是造成该地区开采地热水温度下降的关键影响因素.     

胶东典型花岗岩热储地下热水水化学特征及热储研究

招远地热田位于胶东隆起区,元古代蚀变花岗岩分布广泛,地下热水微量元素丰富。为查明地下热水微量组分的赋存条件、花岗岩热储环境与地热资源量,利用地下热水水化学分析、热储分析及有效能源换算法,建立Gibbs模型,进行PHREEQC模拟并开展热储估算。研究结果显示：（1）地下热水水化学类型为Cl—Na型,与海水水化学类型一致,...     

Geochemical and isotopic evidence for palaeo-seawater intrusion into the south coast aquifer of Laizhou Bay, China

This research aims to improve the current knowledge of groundwater salinisation processes in coastal aquifers using combined hydrochemical and isotopic parameters and inverse hydrochemical modelling. Field investigations were conducted in Laizhou Bay, which is the area most seriously affected by seawater intrusion in north China. During three sampling campaigns along a vertical transect in the Changyi-Liutuan area, 95 ground- and surface-water samples were collected for major ion and isotope analysis (²H/¹⁸O, ³H, ¹⁴C, ³⁴S). The groundwater changes along the general flowpath towards the coast from fresh (<1 g/L), brackish (1-10 g/L), saline (10-100 g/L) to brine water (>100 g/L). Molar Cl/Br ratios are close to those of seawater in almost all groundwater samples, indicating that brines and deep seawater evolved from different events of palaeo-seawater intrusion. Depleted isotopic signatures of brines and deep saline water point to a former, initially depleted seawater reservoir due to runoff dilution. Tritium and ¹⁴C activities in deep saline water below confining units indicate isolation from modern precipitation and significant residence times. Brine water shows a wide range of ³H and ¹⁴C ages due to the complex conditions of mixing without isolation from modern groundwater. Sulphur-34 isotope ratios support seawater intrusion as a possible salt origin, although this parameter does not exclude gypsum dissolution. The combined use of Cl and ¹⁸O yields four different end-members of groundwater, and three different mixing scenarios were identified explaining the hydrochemical composition of groundwater samples with intermediate salinity in the different areas. To improve understanding of the various water types and their related processes in a spatial context, a conceptual model was developed integrating the results derived from the presented data in a vertical cross-section. Results of three inverse modelling simulations using PHREEQC-2 show that all hypothetical mixing scenarios derived from conservative components are thermodynamically feasible. In all scenarios, mixing, ion exchange, dissolution of dolomite and precipitation of gypsum and calcite account for the hydrochemical changes.     

鄂尔多斯白垩系盆地地下水的形成与演化：来自Cl及其同位素36Cl的证据

鄂尔多斯自垩系地下水盆地地处中国西部干旱-半干旱地区,其南部和北部分别被黄土和沙漠覆盖,地下水水化学组成在区域上差异显著,北部以淡水为主,南部以微咸-半咸水为主.在沙漠区和黄土区的深层含水层中(埋深大于400 m)分别采集了5组和3组水化学同位素样品.T和14C的分析结果表明,地下水的滞留时间在20343 a内,并且未...     

基于水化学及稳定同位素的西藏察雅地下热水成因研究

西藏察雅分布有两处地下热水,其中娘曲热水流量达23 356 m ³/d,温度达36 ℃,掌握其成因以及地下水循环模式对铁路隧道的规划建设具有重要意义。为查明地下热水水化学特征及其成因模式,采用同位素水文地球化学方法进行研究。结果表明:两处地下热水主要阳离子为Ca ²⁺和Mg ²⁺,主要阴离子为SO₄^2-和HCO₃^-,溶解性总固体含量为1 255~2 051 mg/L,水化学类型分别为SO₄·HCO₃-Ca·Mg型和SO₄-Ca·Mg型。氢氧同位素分析结果表明,地下热水补给来源主要为大气降水,并具有 ¹⁸O漂移现象,反映了热水与围岩的氧同位素交换效应。地下热水的补给高程为4 146~4 185 m,热储温度为53.1~61.0 ℃,循环深度为1 409~2 020 m。其成因模式为:地下水在东北部高山区接收大气降水入渗补给,沿岩溶裂隙管道径流,经深循环获得大地热流加热,受构造及岩层阻水影响沿断层上升,在上升过程中与份额达0.79~0.91的浅层地下水混合,于沟谷等地势切割处出露成泉。综合水文地质条件与隧道位置分析,隧道穿越的两处岩溶富水条带,东部岩溶富水区对隧道突涌水威胁较小;西部岩溶富水区对隧道存在构造岩溶水高压突涌水风险,后期应注意防范。     

张掖盆地地热资源赋存特征及成因分析

张掖盆地地处甘肃省河西走廊黑河流域中游地区,地势南东高北西低。已有勘探资料显示,张掖盆地赋存丰富的水热型地热资源。通过研究该区域地球物理勘探、钻探、地温测量及水文地球化学等成果资料,分析了张掖盆地地热资源赋存特征,探讨了其成因模式。张掖盆地地热田属沉积盆地型中低温地热田,热储为呈层状分布的新近系白杨河组砂岩、砂砾岩,选择钾镁地球化学温标计算热储温度为47～82°C,盖层为新近系上新统疏勒河组泥岩及第四系松散地层;地热水类型主要为碎屑岩类孔隙水,根据氢氧同位素特征推断其主要补给来源为南部祁连山区大气降水;祁连山北缘深大断裂和盆地内NNW向基底断裂是地热流体深循环良好的导水通道,地下水接受补给后沿导水断裂带或岩层孔隙裂隙运移,在深部热传导的增温作用下,赋存于碎屑岩类孔隙之中形成了本区的地热资源。水质分析结果表明：本区地热水属于溶滤型的陆相沉积水,水化学类型为Cl·SO₄—Na型,F-、SiO₂、溶解性总固体、总硬度含量随水温的升高而增大;区内地热水3H值普遍小于2.0 TU,说明形成年代较早;¹⁴C分析结果进一步证实,区域地...     

云南勐海县勐阿街温泉水化学和同位素特征及成因

勐阿街温泉地处云南西南部勐阿盆地,现主要有4个温泉出露点,在澜沧江断裂带西侧沿NW向小型断裂磨刀河—曼懂断裂带出露。地下热储带分布于华力西期—印支期的中酸性侵入岩中,热水富集在花岗岩断裂破碎带及断裂交汇位置。温泉近20年来主要成分未发生较大变化,温泉矿化度较低（0.31~0.34 g/L）,水化学类型为HCO3—Na型,为中低温、弱碱性温泉。热水中F-含量为12.8~13.2 mg/L,H2SiO3含量为52.5~67.6 mg/L,含有锂、锶、钨等微量元素。温泉水化学类型成因为含CO2的地下水对花岗岩体发生溶滤作用而形成,F-含量高可能是由于溶解了花岗岩中含氟的黑云母,H2SiO3含量较高的原因是温泉水与含硅酸盐岩的岩石发生大面积接触溶滤作用。氢氧稳定同位素组成表明勐阿街温泉的补给水源为大气降水,并具有轻微的18O漂移现象,表明水与围岩的氧同位素交换程度较高,热储温度较高。用同位素方法估算温泉的补给区高程在1 200 m左右,补给温度约为10 ℃,推测温泉水源主要来自勐阿街盆地周围山地的大气降水,计算得热储温度为93~104 ℃。勐阿街温泉成因为其周围山区大气降水入渗补给后,经历深循环受大地热流加热后,沿断裂带上升出露成泉。热水在上升途中与浅部冷水相遇,冷水混合比例52%~76%,热水循环深度为3 000~3 360 m。     

冷热混合作用下的岩溶地下热水形成机制新认识

岩溶型地热是地热系统的重要类型,岩溶介质的特殊性使得其形成过程中易与浅循环水系统发生更多的相互作用,而有别于其他介质地热系统。本文以四川盆地边缘的铜锣山背斜岩溶地下热水系统为研究对象,通过野外调查、水文地球化学、环境同位素等方法和手段,结合区内地热地质和岩溶地质条件,系统探讨了岩溶地热系统热水出露过程中的冷、热水混合作用,揭示了冷热混合作用对岩溶地热系统形成模式的遮蔽性,并建立了铜锣山岩溶地下热水成因模式。结果表明,铜锣山岩溶地下热水出露过程中冷热水混合作用极为强烈,冷水混入比高达73% ~89%;冷热水混合会破坏热水携带的地热系统信息,使得补给高程和热储温度分别被低估约78%和45%。铜锣山背斜岩溶地下热水形成模式为大气降水在北部2100~2400 m高程的岩溶裸露山区渗入地下,在深循环过程中被地温增温加热,岩溶热储层温度为128~172 ℃,热水受岩溶和构造控制由北东向南西径流,并沿裂隙和岩溶通道向上径流,在此过程中与岩溶槽谷背斜局部浅循环冷水大量混合,混合后的热水以38~62 ℃的温度自然出露于深切河谷地段或被人工揭露。     

Improvement of groundwater quality due to fresh water ingress in Potharlanka Island, Krishna delta, India

Hydrochemical study had been carried out on the groundwater resources of Potharlanka Island, Krishna delta, India. Groundwater samples were collected and analyzed at 42 sites in December 2001 and October 2006. A comparative study of hydrochemical data indicates: groundwater is mildly alkaline with a pH of 7.0–8.2; electrical conductivity (EC) varies from 605 to 5,770 μS/cm in December 2001, and 652–5,310 μS/cm in October 2006. More than 62% of the groundwater samples in 2006 have TDS value <2,000 mg/l, which is within permissible limit of potable water, but 57% of the samples in 2001, are higher than the maximum permissible limit. Extremely low HCO₃/Cl and variable high Mg/Ca (molar ratios) had been indicated the transformation of the fresh groundwater aquifer systems to saline in 2001. Groundwater of this Island is mainly classified as Na–Cl and mixed types. A high percentage of Na–Cl type of these waters indicates the possibility of seawater ingression/intrusion process during 2001 and comparatively mixed water type indicates the dilution activities of groundwater. Excessive withdrawal of groundwater has caused the increase of saline water intrusion. Improvement of groundwater quality in this Island due to artificial recharge structures made by NGRI under RGNDWM project and affects of the flood due to heavy rainfall of the months of September–October 2005 are discussed in this paper.     

西藏搭格架地热区天然水的水化学组成与稳定碳同位素特征

为探究青藏高原搭格架地热区地热水、湖水、河水、冰雪融水等天然水体的水化学组成及物质来源控制因子,于2014年8月对该地区进行了考察和取样。利用紫外-可见光分光光度计和ICP-OES测定了水样中各阴、阳离子含量,利用Gas Bench连接同位素质谱仪测定了水样中溶解无机碳（DIC）同位素比值。结果表明,地热水中总溶解固体（TDS）含量为977.13~1 279.50 mg/L,阳离子以K+和Na+为主,阴离子以HCO3-和Cl-为主,湖水的TDS含量为77.81~810.94 mg/L,阳离子以Na+和Ca2+为主,阴离子以HCO3-(CO32-)和SO42-为主,地热水和湖水的水化学类型为HCO3-Na型;河水和冰雪融水的各离子含量较低,水化学类型为HCO3-Ca型;地热水的DIC浓度范围为9.2~15.4 mmol/L,δ13CDIC值为-9.09‰~-0.95‰;湖水的DIC浓度为1.1~9.7 mmol/L,δ13CDIC值为-8.84‰~-0.27‰。根据水化学Gibbs分布模式图判断出区域水化学特征主要受硅酸盐岩风化控制,以钠长石和钾长石风化为主,但是地热水的水化学组分受到硅酸盐岩和蒸发盐岩共同控制。通过碳同位素比值分析对区域主要风化过程中CO2的来源示踪表明,湖区周围的硅酸盐风化其碳源主要为土壤CO2,热泉区硅酸盐水解其碳源为地球深部CO2输入。