沉积盆地型与隆起山地型地热系统地表地球化学异常模式差异性分析

地球化学勘探技术作为地热资源综合勘查技术之一,在地热勘探开发中发挥了重要作用。沉积盆地型与隆起山地型地热系统由于自身地质特征的不同,必然造成它们的地球化学判识指标和异常模式存在差异。目前国内外尚缺乏对这两种类型地热系统判识指标和地球化学异常模式差异性进行地质地球化学分析,导致针对不同的勘探对象在方法选择和异常解释上依据不足。以典型沉积盆地型地热系统——河北雄县地热系统,隆起山地型地热系统——安徽巢湖半汤地热系统为例,开展地球化学方法试验,建立了两种类型地热系统的地表地球化学异常模式,并从地热系统的地质因素(热源、热水、热储、通道、盖层)出发,对其地表地球化学异常模式差异性进行分析,表明隆起山地型地热系统地表地球化学异常模式为受导水断层、破碎带控制的正异常;沉积盆地型地热系统气体地球化学异常模式为受热储构造控制的正异常,微量元素地球化学异常为受氧化还原环境控制的负异常;二者在有效地球化学指标组合和异常形态上均存在差异。研究结果为不同类型地热系统勘探提供方法和理论依据。     

基于钻孔测温的地球化学温度计适宜性评价：以雄安新区为例

地球化学温度计是估算深部热储温度的常用方法,在没有钻孔或钻孔深度未达到地热储层时被广泛使用.但是过去地球化学温度计的计算结果主要用于与井口温度进行对比,而与钻孔实测温度之间的对比研究工作相对较少,这不利于温度计计算结果的可靠性评估.为此,本文选择勘探相对成熟的华北平原冀中坳陷雄安新区的12口地热井开展工作,通过现场水温测定、钻孔地温测量、地热水采集与测试的手段,在水岩相互作用程度判定和矿物化学热力学平衡模拟基础上,利用地球化学温度计估算地热水的热储温度,对比钻孔实测温度和温度计计算结果的误差,进而给出研究区不同热储的最适温度计方法.研究结果表明：(1)研究区内井口温度<70℃时,井口温度落在热储层顶底板钻孔实际温度的区间范围内.但井口温度超过100℃时,受降温、减压、相分离、CO₂脱气、SiO₂沉淀等因素影响,井口温度明显低于热储层顶板温度,更低于热储层底板温度,在地球化学温度计可靠性评估时需格外注意.(2)蓟县系岩溶热储地热水未达到水岩平衡,阳离子温度计不适用,新近系砂岩热储馆陶组地热水达到部分平衡,阳离子、SiO₂     

典型新生代断陷盆地内孔隙地下水地球化学过程及其模拟：以山西太原盆地为例

以地处中国北方半干旱地区的典型新生代断陷盆地--太原盆地为例,分析了影响孔隙地下水化学特征的水岩相互作用过程。研究结果显示:孔隙地下水的水化学类型表现出明显分带性,并与盆地水文地质单元分区吻合得很好。地下水地球化学过程的定性研究结论与基于PHREEQC的反向水文地球化学模拟结果一致,均表明对于地下水化学特征的形成和演化而言,硅酸盐和碳酸盐矿物的溶解沉淀作用、排泄区地下水的蒸发浓缩作用及其与含水层介质的阳离子交换作用是控制性的地球化学过程。研究表明：地下水地球化学特征可指示地下水流动场,水化学过程研究是地下水系统结构研究的重要手段之一。     

沉积型和火山型地热流体的同位素水文地球化学对比研究

地热资源按地质构造及成因的不同可划分为火山型及沉积盆地型两种类型。国内外许多学者对沉积型地热系统的同位素水文地球化学研究较多,而火山型地热系统研究不足,且沉积型和火山型地热流体的同位素水文地球化学对比研究还有待进一步深入。文章以关中盆地腹部沉积型地热系统及腾冲火山地热系统为代表,应用同位素水文地球化学方法对不同类型地热流体的地质构造、地热流体起源及成因、热储开放程度等进行系统对比研究,进而揭示其异同之处,为我国不同类型地热资源的可持续开发利用提供科学依据。关中盆地与腾冲热海地热系统在热储空间、构造条件、热源方面均存在较大差异,前者热储更为封闭,热储层更厚,后者热储通道更为畅通,热源更为丰富;腾冲热海地热系统热储温度高,埋藏更浅,热水循环更快,更易于开发利用。关中盆地与腾冲热海地热系统均存在比较明显的δ18O富集现象,关中盆地地热流体滞留时间更长是δ18O富集的主控因素,腾冲较高的热储温度是δ18O富集的主控因素;关中盆地腹部为沉积-半封闭型、封闭型,腾冲热海地热系统为火山-半封闭型;在漫长的地质历史时期,水岩反应的程度是决定热储流体水化学类型的主控因素。     

成矿流体中金的沉淀机理研究述评

成矿流体中金的沉淀机理是金地球化学的一个重要研究领域。建立在现代实验地球化学和络合物化学等理论基础上，热液成矿流体中金的迁移形式研究已经取得很大进展。结合矿床地球化学、流体包裹体地球化学等的研究，对金的沉淀机理已提出了许多假说，如沸腾作用、不同流体的混合作用、流体不混溶作用、热液蚀变等等。一方面，受成矿地质环境的制约，不同矿床类型和不同成矿环境，金的沉淀机理可能不同；另一方面，不同沉淀机理还有各自不完善之处，需要更深入地研究。而成矿实验地球化学、计算机模拟等可以发挥重要作用。     

石羊河流域地下水化学环境演化特征研究

作者在系统研究石羊河流域地下水化学类型和演化特征的基础上,应用地球化学计算机模拟方法,模拟了研究区地下水中各元素存在的形式,方解石、白云石等矿物的饱和指数,进而判断了水岩作用的方向和程度,揭示了石羊河流域地下水化学环境演化机制。     

同位素在相山火山岩型铀矿床研究中的某些应用

对相山矿田矿物和包体水的H、O同位素，岩石蚀变体系的O同位素，方解石和CO2的C同位素以及不同水岩比值条件下大气降水、岩浆水与岩石同位素交换平衡的δ18O值的研究表明，该矿田成矿热液的水源主要来自大气降水，矿化剂（CO2）主要来自深成CO2的释放和水岩相互作用。     

太行山-雄安新区蓟县系含水层水文地球化学特征及意义

雄安新区蓟县系雾迷山组热储层中具有丰富的中低温地热资源,研究其地热流体水文地球化学特征可分析地热资源的形成机制,对推动雄安新区深部地热资源有效开发利用具有重要意义.太行山区雾迷山组为基岩裸露区,雄安新区雾迷山组基底埋藏较深,两个系统的地热流体经历不同的水岩相互作用,导致水化学特征有一定差异.通过对保定以西太行山区-雄安新区共26组蓟县系雾迷山组地热流体样品的水化学及同位素数据进行分析,研究地热流体的补给来源及经历的深部地热循环过程.太行山区雾迷山组流体水化学类型以HCO₃-Ca·Mg型为主,雄安新区以Cl·HCO₃-Na型为主.地热流体均来源于大气降水,通过断裂、裂隙等通道入渗,在长距离运移过程中伴随有矿物的沉淀和溶解现象,水岩相互作用逐渐增强.深部热循环深度为2 880.26~4 143.42 m,均值为3 700 m,深部热储温度为160℃左右;地热流体在深部通过断裂上升过程中,由于传导冷却、冷水混入及深部热源通过结晶基底的热传导作用,在750~2 100 m的凸起处雾迷山组碳酸盐岩地层中封闭聚集形成热储层,热储平均温度为70℃左右,属于对流-传导型地热系统.      

安徽天头山金矿成矿物理化学环境研究

本文通过流体包裹体研究,获得了天头山金矿成矿流体的温度、盐度、氧逸度、硫逸度、成矿压力、化学成分等地球化学参数。由此得出天头山金矿为低温浅成热液脉状矿床。氢、氧、碳、硫同位索研究表明,成矿热液具有火山热液与天水混合特征。封闭体系水岩反应实验表明,成矿热液与地层相互作用可使金产生活化,并以络合物的形式迁移,在介质条件发生变化时,络合物分解、沉淀而成矿。     

天津市塘沽低温热储回灌的水-岩相互作用地球化学模拟

地球化学模拟是了解早期阶段回灌影响的有效方法,对塘沽热田的地热回灌试验进行了地球化学模拟,以地热供暖尾水作为初始反应流体,通过模拟其与储层岩石的水－岩相互作用,确定回灌对储层性质的影响,模拟是根据回灌水在不同温度下分别与岩石反应及在不断升温过程中连续与岩石相互作用而进行的,结果表明,回灌的影响在开始阶段是相当重要的,在仅考虑溶解和沉淀矿物间体积平衡的情况下,回灌对储层的孔隙度产生正的效应,水－岩相     

石家庄平原地下水化学演化的质量平衡模拟

石家庄平原地下水化学演化具有明显的分带性规律，本文应用质量平衡模拟理论对其形成的水岩作用机理进行了研究，模拟结果表明控制研究区水化学演化的主要水岩作用过程为：石膏、斜长石、黑云母的溶解，石英、伊利石的沉淀，方解石在上游主要表现为溶解。     

粤北盆地流体系统及其矿化特征

盆地构造演化流体系统矿化作用是当代矿床学研究的新课题。盆地演化过程 ,压实流体系统温度场、动力场和地球化学场可以通过地质研究和数字模拟来重塑。粤北晚古生代沉积盆地存在 3种类型的矿化流体。大宝山型流体与岩浆热动力作用有关 ,形成海底火山热液沉积多金属矿床 ;凡口型流体与深部建造的循环热液有关 ,形成中低温海底热泉喷溢沉积铅锌银汞矿床 ;红岩型流体与盆地成岩压实水有关 ,形成低温单一黄铁矿矿床。红岩地区盆地压实流体系统在盆缘古隆起地段形成红岩型黄铁矿矿带的同时 ,还形成特征的白云岩化作用。白云岩产状和组构、白云石“亮边”和“雾心”特征及地球化学特征表明 ,红岩型诸矿床的成因与盆地沉积物压实过程形成的流体有关     

成藏动力学系统的研究现状及发展趋向

成藏动力学系统是含油气系统理论的新发展，是一门刚刚起步的新学科。通过对国内外相关文献的调研，对成藏动力学系统的产生、研究现状、存在问题及发展趋势作了较为详细的评述。成藏动力学系统研究的是沉积盆地中流体运动的一个客观存在的天然系统，是通过对成藏最基本条件和连通体系的深入研究，搞清油气成藏的动力学机制进而认识油气成藏模式和富集规律。成藏动力学系统目前在地层压力、流体动力学机制、类型划分、系统叠置的地球化学效应及成藏作用等方面的研究已取得一些进展，但在不同构造背景下的形成与演化研究、各动力学之间相互作用的机制研究、异常地层压力形成和消散的机制研究以及定量化模拟研究等方面仍将是今后成藏动力学系统的主要研究方向。     

矿床地球化学应用

稳定同位素方法已成为现代地球科学研究的重要手段之一，稳定同位素体系的理论模式及其地球化学应用是国际上地球化学研究的前沿方向之一。本文概括了热液体系内成矿地球化学过程引起稳定同位素组成变化的定量理论模式，包括热液矿物之间的同位素平衡的判断、热液去气和矿物沉淀的储库效应、二元混合与矿床成因等。这些模型对于确定成矿温度、鉴定成矿流体源区和推测成矿地球化学机理提供了更为合理的同位素数据定量解释基础。     

粤北晚古生代盆地压实流体的性状

盆地构造演化、流体系统、矿化作用是当代矿床学研究的新课题。盆地演化过程中,压实流体系统温度场、动力场和地球化学场可以通过地质研究和数字模拟来重塑。粤北晚古生代沉积盆地存在三种类型的矿化流体。大宝山型流体与岩浆热动力作用有关,形成海底火山热液沉积多金属矿床;凡口型流体与深部建造的循环热液有关,形成中低温海底热泉喷溢沉积铅锌银汞矿床;红岩型流体与盆地成岩压实水有关,形成低温单一黄铁矿矿床。粤北晚古生代盆地沉积物主要由透水性较好的粗碎屑物质和碳酸盐组成,沉积建造厚度较薄,数字模拟结果表明,盆地压实流体系统难以形成较高的地热储和流体势,不可能形成自身的突发喷溢。但在同生断裂作用引导下,流体在沉积层的特殊部位汇聚形成红岩型低温黄铁矿矿床。     

青海共和盆地地热流体地球化学特征及热储水-岩相互作用过程

地热流体地球化学组成及其运移规律和成因机制研究对地热资源勘查和开发利用具有重要意义。当前,青海省地热资源开发利用程度低,更缺乏针对地热流体地球化学特征进行深入研究的系统性工作。青海共和盆地是青藏高原北缘的一个断陷盆地,盆地内地热资源丰富。本文以共和盆地及周围部分山区的地热系统为研究对象,基于系统地球化学采样和测试开展了地热流体地球化学组成及热储水-岩相互作用过程分析,认为:从共和下更新统热储、新近系热储到鄂拉山构造岩浆带再到瓦里贡山构造岩浆带,地热水中SiO₂含量依次升高,反映热储温度依次升高;上述地热地区热储中原生铝硅酸盐矿物的溶解和蚀变矿物的形成是控制地热水中阳离子含量的最重要的水文地球化学过程,而补给水下渗和地热水径流及升流过程中盐类矿物的溶滤则是水中阴离子(特别是 {\mathrm{SO}}_4^{2-}和Cl^-)的主要来源。     

成矿流体活动的地温信息及地球物理示踪

本文对流体活动与地温结构的相互作用关系－流体活动的热效应,地温异常导致的地球化学效应,流体活动－地热传输的耦合过程及其模拟进行了研究。初步建立了识别流体活动热效应的地球物理及地球化学标志,指出通过热史模拟,流体史模拟、热－质迁移模拟及地球物理等方法识别这些标志可以进行流体活动的示踪。     

锂同位素地球化学在地热流体水岩反应中的应用——以川西现代富锂热泉研究为例

高温流体的化学组成及同位素特征是深部环境信息的重要载体.本文基于锂同位素地球化学方法系统分析了川西现代热泉地热流体的水化学特征、水岩反应过程、补给来源、水岩反应温度及循环深度.研究结果显示,茶洛热泉水化学相类型为HCO3-Na型,与地表水和冷地下水的HCO3-Ca型存在明显区别.利用锂同位素温标估算茶洛热泉的水岩反应体...     

论热液角砾岩构造系统及研究内容、研究方法和岩相学填图应用

含矿热液角砾岩类和非含矿角砾岩类的成岩成矿机制、独立填图单元确定和构造岩相学填图等问题,一直是困惑地质学家的难题。有效解决这些难题,对于研究和恢复矿田构造具有重要价值。在热液角砾岩成岩成矿系统中,热液角砾岩类不但是流体–岩石的多期次地球化学耦合与叠加作用、强烈流体交代作用的物理–化学反应库,也是各类叠加地质作用过程和结果的构造岩相学物质记录。因此,对其深入研究有助于提升成岩成矿系统理论认识水平。在综述以往研究基础上,本文提出了热液角砾岩构造系统概念、研究内容、研究方法和技术组合。在对角砾岩相系分类基础上,针对热液角砾岩相系的复杂性,通过岩相学填图实例解剖,总结专项填图中构造岩相学填图单元建立方法和填图技术,探索采用岩相学填图恢复热液角砾岩构造系统的新方法及技术组合。通过专项研究认为热液角砾岩系统主要形成有利的构造地质背景有:(1)复式侵入岩体在多期次岩浆侵入过程中,岩浆结晶分异和不混溶作用、岩浆冷却与围岩–先存构造多重耦合过程、同岩浆侵入期的脆韧性剪切带耦合、侵入岩体在后期构造–流体叠加过程等,对于形成热液角砾岩构造系统有利;(2)在火山岩相系中,早期次火山侵入体、晚期次火山岩侵入体和后期岩浆侵入岩体等,对于形成热液角砾岩体构造系统十分有利;(3)在沉积盆地后期叠加改造过程中,先存火山角砾岩、岩溶角砾岩和沉积角砾岩相系等,在后期盆地流体注入和多期次岩浆侵入过程中,有利于形成叠加热液角砾岩体构造系统;(4)在多期次的构造–岩浆–角砾岩杂岩带中,有利于形成热液角砾岩构造系统。研究认为多期次岩浆侵入体、火山–次火山岩侵入体和盆地中热流体是形成热液角砾岩构造系统的主要机制,包括与多期次复式侵入体有关的岩浆热液角砾岩构造系统、火山–次火山热液角砾岩构造系统、构造热液角砾岩构造系统和复合热液角砾岩系统等,它们均属矿田构造类型,也是多矿种共生矿床的成岩成矿机制。采用构造岩相学专项填图技术,对不同类型热液角砾岩构造系统及成岩成矿中心进行重建,有助于寻找和发现深部隐蔽构造和隐伏铁氧化物铜金型(IOCG)矿床找矿预测。     

氯在岩浆-热液系统演化过程中的行为

岩浆-热液系统中氯的地球化学行为对于金属矿床的形成具有重要的意义。本文系统综述了氯在岩浆-热液系统中的地球化学研究的最后成果,重点探讨了氯溶解度的变化机制,以及对于成矿具有重要控制作用的高盐度水盐流体的形成机理。最后指出了现阶段氯的研究仅限于简单体系,氯对多组分复杂体系流体出溶的影响有待进一步研究。