四川盆地东部高褶带三叠系地层卤水和温泉的地球化学特征及成因

四川盆地是我国著名的大型沉积盆地,地下卤水资源丰富,在川东宣汉地区的川25井曾发现富钾卤水。本文对川东高陡褶皱带三叠系碳酸盐岩地下水的分布和富集进行分析,对川25井和卧57井深层卤水以及仙女山温泉和统景温泉的水化学特征进行总结并探讨其成因。认为当背斜核部的三叠系地层埋藏较深、封闭性较好时,有利于深层卤水的富集;在半开启-开启型背斜中,背斜核部受到强烈的风化侵蚀作用,三叠系地层裸露地表,接受大气降水入渗淋滤,不利于高TDS卤水保存。深层卤水的水化学类型均为Cl-Na型,富集Br-、Li-、Sr2-、I-、B3+等微量元素,是同生沉积卤水。其中川25井是少见的高TDS富钾卤水,其TDS达352.693g/L,已达到泻利盐沉积阶段,K+异常富集,达25.955g/L。仙女山温泉和统景温泉地下热水为SO4-Ca型,富集Sr2+、F-、偏硅酸等。稳定性同位素δ2 H、δ18 O数据显示川东深层卤水均起源于古海水,仙女山温泉和统景温泉地下热水补给来源为大气降水。地下水在背斜核部三叠系裸露区接受大气降水的入渗补给,经历深循环获得加热后在地形较低的河谷处呈温泉出露。地下(热)水为溶滤围岩形成TDS不高(2~3g/L)的地下水,其总体趋势是朝着淡化的方向发展。     

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。     

西藏东部阿旺地下热水化学特征及其成因初探

本文基于西藏阿旺乡的地热地质背景, 综合应用野外调查、水文地球化学、环境同位素方法, 初步探究了区内出露地下热水的发育特征及其成因机制。结果表明, 地下热水化学类型为HCO₃-Na型, 这与地下热水在径流过程中与围岩发生溶滤作用和阳离子交互作用有关。氢氧同位素分析显示地下热水补给来源为大气降水, 并伴随有轻微的氧漂移现象, 表明水岩作用较强烈, 热储温度较高。采用同位素方法估算补给高程在4600~4800 m左右, 推测地下热水的补给区为阿旺乡西北部山区。Na-K-Mg三角图判别法和矿物饱和度指数表明地下热水为未成熟水, 其在上升过程中受到了浅表冷水的混合, 冷水混入比为60% ~70%, 采用地球化学温标计算得到的深部热储温度为170~200 ℃, 地下热水循环深度为4500~5300 m。阿旺地区地下热水成因模式为:大气降水自补给区入渗进入深循环, 经大地热流加热形成热水, 热水在地下循环过程中沿断层破碎带上升受到浅循环冷水混合后出露地表形成温泉。     

云南落漏河流域温泉水化学特征及成因模式

温泉的水化学特征和成因机制研究对中低温地热资源的开发利用具有重要意义。云南落漏河流域温泉分布受隐伏断裂带控制,沿落漏河分布于河谷两岸,出露于第四系松散堆积物和二叠系玄武岩地层,温度介于34.5～50.0℃,属于中低温热水,pH为7.62～9.73,溶解性固体总量介于262～702 mg/L。通过采集落漏河流域内温泉热水和周边浅表冷泉水样,开展水化学成分和氢氧同位素测试,基于水文地球化学方法探讨温泉及地下水的水文循环过程、水化学演化及其成因模式。结果表明,受HCO₃-Ca型浅层地下冷水混合的影响,温泉水化学类型为HCO₃-Na型,温泉热水和地下冷水化学组成受硅酸盐和碳酸盐矿物溶滤控制。氢氧同位素分析指示温泉热水和地下冷水主要接受大气降水补给,补给高程为2 007～2 307 m,补给区域为河谷西北部马耳山、北部锅盖山和中部左家山等山脉。通过二氧化硅地热温标、硅-焓混合模型和多矿物平衡模拟估算的温泉热储温度为68.4～150.0℃,冷水混合比例为77.9%～90.5%。落漏河流域温泉成因模式大致为：大气降水沿裂隙或岩溶通道下渗,历经深部地下循环被...     

四川康定市二道桥地区地下热水稳定同位素特征及热储温度计算

为研究四川省康定市二道桥地区地下热水稳定同位素特征和热储温度,对二道桥地区5个温泉(井)即二道桥温泉(SC107、SC107-2)、康巴人家温泉(SC107-3)、自流热水井(SC107-4)、自喷热水井(SC107-5)进行调查和分析。研究区温泉的分布及出露主要受雅拉沟断裂和雅拉河谷控制。温泉水温33.2~46 ℃,为中低温温泉,pH为6~6.5。水样的氢氧稳定同位素特征表明研究区地下热水的补给来源为大气降水。利用氢氧稳定同位素高程效应及温度效应估算区内地下热水补给区高程为3 000~4 500 m,补给区温度为-3.5~-0.3 ℃,表明地下热水有一部分补给源自附近山区的冰雪融水。Na-K-Mg三角图显示研究区热水均为未成熟水,不宜用阳离子地热温标计算热储温度。应用SiO₂地热温标、多矿物饱和指数法以及用固定铝方法对部分温泉多矿物平衡图进行修正,得出研究区地下热水的热储温度为65~75 ℃。研究区温泉在东部跑马山以及西部农戈山附近接受大气降水补给,降水沿着大雪山—农戈山断裂和跑马山断裂下渗,地下水经历深循环,在此过程中获得大地热流加热,最终在雅拉河谷雅拉沟断裂附近出露成泉。     

重庆温泉研究进展

文章通过综述当前重庆温泉研究的相关文献,总结了前人在重庆温泉形成的地质背景、分布状况、类型、水化学特征及形成机制等方面的研究现状,并分析了重庆温泉研究和开发利用中存在的问题。重庆温泉中人工揭露较自然出露多,温度以中低温为主,泉口流量集中于10~50 L/s,色度、浊度小,水化学类型受围岩性质影响,以SO4-Ca型为主。其形成过程为:大气降水在大巴山脉及川东褶皱带背斜顶端碳酸盐岩出露区域渗入地下深部,被地温加热后沿褶皱带背斜轴部向南移动,在河谷深切处或断裂构造处出露形成温泉。重庆温泉的开发利用存在环境污染、资源利用不合理、开发不力等问题,认为应当加强温泉形成机理、温泉资源评价与保护、温泉水系统数值模拟、温泉废水处理等方面的研究,以确保温泉水资源的可持续利用。      

重庆市东温泉地热地质特征及成因模式探讨

重庆市东温泉是以三叠系嘉陵江组灰岩为热储层,以三叠系上统须家河组和侏罗系红色砂泥岩地层为盖层,以三叠系飞仙关组砂页岩为下部隔热层的层状深循环型地热系统。本文从地热显示、水文地球化学、热储结构及热水动态变化等方面分析了该市东温泉地热地质特征,并从热源及补径排条件等方面探讨了东温泉成因模式。结果可知:东温泉区共有天然温泉11处,人工钻井温泉6处,水温27℃~53℃,水质类型为SO4-Ca型,地热水热源主要来自地热增温,地热水补给源于大气降水。其成因模式主要为:大气降水在桃子荡背斜槽谷的灰岩出露区下渗形成浅层地下水,部分浅层地下水顺灰岩岩层的孔隙裂隙向深部运移,同时地热水顺构造线方向由南向北径流,在运移过程中不断溶解和富集矿物盐及微量元素,并以传导型的地热增温方式提高深部循环水的温度,在五布河流深切峡谷地段出露成泉,或以人工钻井形式排泄。研究结果对今后该区地热资源的合理开采及温泉开发远景规划等具有一定的指导意义。     

四川广安铜锣山背斜热储性质及地热成因模式

岩溶热储赋存丰富的中-低温地热水,是广安市地热资源勘探和开发的主要目的层。通过地热地质、地球物理、地球化学和环境同位素等方法和手段对广安地区铜锣山背斜热储性质及成因模式进行了探讨。研究结果表明:①区内地温梯度值每百米为1.8～2.0℃,水温为26～42℃,水化学类型为SO₄—Ca·Mg型,属于低温中性热矿水。②氢氧同位素显示地热水的主要补给来源为大气降水,补给高程超过1 100 m,位于区域北部的大巴山一带,具有较远的补给来源及较长的径流途径。③音频大地电磁测深解译成果和2 503 m地热钻井测温曲线揭示,牟家镇刘家沟村地下800～1 100 m存在低阻层和温度拐点,推测为导水断裂带。基于地热钻探认识、物探解译成果、水文地球化学和同位素分析结果,概化其地热成因模式为:大气降水在高隆起背斜槽谷区渗入地下,沿溶隙、管道和构造通道自北向南形成深部径流,吸收岩石热量后成为热水,并于河流深切峡谷地段以天然温泉出露或以地热井形式被人工揭露。此项研究可为广安市地热勘探、开发和利用提供科学依据。     

云南昌宁柯街断裂带温泉水化学特征

通过对柯街断裂带上2个温泉(梁园温泉和大地温泉)水样的阴阳离子分析,正确划分了温泉水的水化学类型;同位素数据表明,2个样品的δD和δ18 O值均在大气降水线附近,且未显示δ18 O值向右漂移现象,说明该区地下热水具有现代大气降水的氢氧同位素组成特征,推断温泉形成与火山、岩浆型热源没有直接关系。大气降水的同位素组成与海拔高程之间的耦合关系,证明了地下热水补给源区位于西部山区;通过采用SiO2温标计算得出了温泉的热储温度和热水循环深度。梁园温泉热储温度为100.1℃,热水循环深度是1 643.3m,大地温泉热储温度为79.8℃,热水循环深度是1 237.2m。柯街断裂带的构造特征及岩性特征与地下热水的水化学组成、深循环机制和冷热水的混合机制有着本质的联系。     

重庆市主城岩溶区地热资源可再生性评价

重庆主城岩溶区的地热资源主要分布在5大背斜的层状热储构造中,地热田主要分布在背斜两翼和背斜南（或北）倾没端。热储层为三叠系嘉陵江组灰岩,盏层为须家河和侏罗系地层,下部隔热层为三叠系飞仙关组泥灰岩地层。随着地热经济的发展和工程建设的加大,重庆市地热水资源可再生性受到影响。本文基于重庆市多年的地热资源勘查、监测资料,将主城岩溶区5个背斜的地热资源分为温泉出露和背斜翼部中深埋藏两类,并利用综合指数法对主城岩溶区地热资源的可再生性进行分区评价。结果显示,主城岩溶区地热资源属强可再生性的有5个,较强的有10个,中等和弱的分别为8和7个,其分布面积所占比例分别为12.95%、32.2%、32.15%和22.7%,可再生性总体呈较强-中等;其中温泉出露型的资源可再生性以较强和中等为主,分布面积分别占温泉出露区总面积的33.6%和33.95%;中深埋藏型以较强和强可再生性为主,其分布面积分别占中深埋藏区总面积的25.9%和30.8%。较强和强可再生性地热主要位于背斜北段,中等-弱可再生性地热则分布于背斜中段和南段。中深埋藏型地热资源的可再生性总体较温泉出露型的强。由此,建议加强背斜两翼中深埋藏区北段地热水资源的勘查开发力度,同时控制中-弱可再生性地热资源区,包括背斜两翼中深埋藏区中南段和部分温泉出露区的开采规模,以确保地热资源的可持续利用。     

Hydrogeochemical characteristics and sources of salinity of the springs near Wenquanzhen in the eastern Sichuan Basin,China

Natural springs have the potential to provide important information on hydrogeochemical processes within aquifers. This study used traditional and classic technical methods and procedures to determine the characteristics and evolution of springs to gain further knowledge on the differences between hot saline springs and cold fresh springs. In a short river segment near Wenquanzhen in the eastern Sichuan Basin, southwest China, several natural springs coexist with total dissolved solids (TDS) ranging from less than 1 to 15 g/L and temperatures from 15 to 40 °C. The springs emanate from the outcropping Lower and Middle Triassic carbonates in the river valley cutting the core of an anticline. The cold springs are of Cl·HCO₃-Na·Ca and Cl·SO₄-Na types, and the hot saline springs are mainly of Cl-Na type. The chemistry of the springs has undergone some changes with time. The stable hydrogen and oxygen isotopes indicate that the spring waters are of a meteoric origin. The salinity of the springs originates from dissolution of minerals, including halite, gypsum, calcite and dolomite. The evolution of the springs involves the following mechanisms: the groundwater receives recharge from infiltration of precipitation, then undergoes deep circulation in the core of the anticline (incongruent dissolution of the salt-bearing strata occurs), and emerges in the river valley in the form of hot springs with high TDS. Groundwater also undergoes shallow circulation in the northern and southern flanks of the anticline and appears in the river valley in the form of cold springs with low TDS.

     

川东断褶带仙女山温泉地质成因浅析

川东断褶带背斜高陡,沿断褶带泉眼众多,流量丰沛。受构造裂隙和河流切割的双重作用,在河流切割低点多可见温泉出露。仙女山温泉位于川东断褶带铜锣峡构造最北端三叠系下统须家河组砂岩地层中的浅表裂隙当中,泉眼温度38~40℃,泉口有青绿色泉华沉淀。用地温梯度法估算出地下水循环深度略大于1000m。对比当地地层为嘉陵江组的深层地下水,结合区域地质构造,认为仙女山温泉地下水沿着高渗透率岩溶裂隙岩层上升成泉。     

基于水化学、同位素特征的济南岩溶地下水补给来源研究

文章利用水化学、2H、18O同位素、87Sr/86Sr比值、13C和14C同位素对济南岩溶地下水补给来源、地热水补给来源进行研究。结果表明,岩溶冷水水化学类型以HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca型为主、地热水以SO4-Ca型为主。在旱季,间接补给区对泉群地下水补给比率在66.00%~73.58%之间,直接补给区仅占到26.42%~34.00%,旱季泉水的主要来源为间接补给区岩溶地下水。地热水受到了更新世以来的降水补给,是不同时期降水补给所形成的混合地下水,接受补给区域应为高程较高的张夏或者炒米店-三山子组地层,补给高程在350~550 m之间。      

重庆市主城区岩溶地热水资源的形成与保护

随着重庆主城区温泉产业的迅速发展,地热开发的风险性和科学管理地热资源的难度加大。本文从热源、补径排条件、持温能力、矿物组分特征等方面对重庆主城区岩溶地热水资源的形成及特征进行了分析,为地热资源的开发和管理提供参考。主城区地热水资源的储量共计342.75×108m3,主要赋存于5大高隆起背斜的三叠系嘉陵江组灰岩,盖层为三叠系上统须家河组和侏罗系红色砂泥岩地层,下部隔热层为三叠系飞仙关组砂页岩。地热水热源主要来自地热增温,地热水补给源于大气降水。其形成过程为:大气降水在华蓥山、铜锣山、大娄山及各背斜槽谷的灰岩出露区下渗形成浅层地下水,部分浅层地下水顺灰岩岩层的孔隙裂隙向深部运移,同时地热水顺构造线方向向南或北倾没端径流,在运移过程中不断溶解和富集矿物盐及微量元素,并以传导型的地热增温方式提高深部循环水的温度,在河流深切峡谷地段或构造薄弱部位出露成泉,或以人工钻井形式排泄。热储层埋深较大,一般为2 000～2 500 m,地热水深部循环缓慢、形成周期长,年龄约8 000~17 000年。近年来,人类活动,特别是隧道开挖对地热水资源造成了严重的影响,建议加强地热资源开发的监管和环境保护,以确保地热资源的可持续利用。      

Groundwater Flow Driven by Heat

The temperature of groundwater will be increasing gradually while it is recharged and infiltrated down to the depth because of the geothermal gradient. So the density of water is smaller and smaller. The author puts forward the heat-driving mechanism that the movement of the groundwater is caused by the density differences from different temperatures. Based on this idea, the author proposes the short range recharge model of geothermal water in flat terrain hilly area. The model explains the coexistence mechanism of recharge and discharge (hot springs) zones can be at the same altitude. Considering that the temperature is an important driving force of groundwater movement, the paper puts forward and demonstrates that the hot springs can expose at higher lands while the recharge zone being situated lower lying areas.     

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。      

青海省贵德扎仓寺地热成因机理及开发利用建议

本文通过卫星热遥感影像及航磁、重力异常的宏观性解译热异常空间分布特征,野外实地调查温泉的出露条件和水化学特征,分析研究青海省贵德扎仓寺温泉的热源通道、入渗通道,从而讨论其成因机理和开发利用前景。研究结果表明:扎仓寺温泉泉口温度为93.5℃,与当地气压有关;大气降水和热水沟上游沟谷水为补给源,近东西向张裂为入渗通道,中三叠统砂板岩与印支期花岗闪长岩(γδ₅²)接触变质带为径流通道(热储层),中三叠统砂板岩为盖层,北北西向热光断裂(F₁)为热源通道,属断裂-深循环地热类系统类型;径流通道(热储层)温度可达136.0℃,具备蒸汽发电示范背景条件,而F₁断裂带附近2000 m深度温度可达195.0℃,具备干热岩开发利用前景。     

色达—松潘断块温泉水文地球化学特征及成因分析

为查明色达—松潘断块地热资源赋存状态及热源来源,以四川黑水县内3处温泉(热水塘、上达古、卡龙沟)为研究对象,采集温泉水样进行水化学分析和同位素测试,研究地热水的补给来源和热储温度。研究结果显示,热水塘温泉的地下水化学类型为HCO₃-Na型,上达古温泉和卡龙沟温泉的地下水化学类型为HCO₃-Ca型,补给水源主要为大气降水,补给高程分别为5 121 m、3 890 m、3 921 m。结合矿物饱和指数,采用SiO₂地热温标计算3处温泉的热储温度,分别为119.036 ℃、49.034 ℃、30.215 ℃。综合分析认为研究区地下热水的成因主要为大气降水经高山补给区入渗至储集层,吸取地下深部向上传导的热量和放射性元素衰变释放的热量,并与围岩发生水-岩作用形成地下热水,在断裂发育部位热水沿断裂带向上运移,最后在地表出露形成温泉。