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.      

西藏地热系统B、Li、Rb和Cs元素空间分布规律与超常富集机制

西藏地热资源异常丰富,属于地中海—喜马拉雅地热带的重要组成部分。地热系统最为典型的地球化学特征是大部分地热泉或与之相应的泉华沉积物超常富集B、Li、Rb、Cs等元素,具有重要的矿产资源意义。有关这些特征元素来源与水化学演化成因机制,长期存在争议,在理论上缺乏系统论述。本文基于多年野外考察与数据积累,以及对前人研究成果的系统总结,提出了西藏地热系统特征元素组合与富集成因模式,宏观板块构造与微观地球化学分布规律结合,揭示了其成因机制。数据综合分析表明,B、Li、Rb、Cs元素在空间上的分布富集规律总体具有同步性,主要集中分布于雅鲁藏布江缝合带与南北向断裂带交汇区的高温地热系统。B同位素、元素组合、水循环特征及大量地球物理证据表明物源受控于岩浆残余流体,水-岩作用难以作为唯一物源支撑地热系统如此大规模的特征元素超常富集。结论提出西藏地热系统超常富集的元素受控于板块俯冲碰撞、地壳局部重熔、重熔型岩浆流体分异演化、地下水深循环等一系列内外生地质耦合作用过程。本文对西藏地热系统元素超常富集成因机制的解释,有利于增强人们对高温地热系统除水资源与热能意义之外,也同时关注矿产资源价值,实现“水-热-矿”于一体的系统理解,也对未来正确评价地热水体或沉积物矿产资源价值有理论指导意义。     

四川西部中高温地热流体地球化学特征及其地质意义

四川西部是我国主要的高温地热资源分布区之一,水热活动的时空分布、物质来源与深部水热岩作用密切相关,地热流体化学特征可反映流体上升至近地表过程中发生的深部地球化学过程信息。通过分析鲜水河地热带、甘孜-理塘地热带和金沙江地热带典型地热田的地热流体化学组分特征,认为研究区地下水类型基本为HCO₃-Na型水。其中甘孜-理塘地热带地下热水中的K ⁺、Na ⁺、HCO₃ ^-和Mg ²⁺与Cl ^-有相似物质来源,除了来自矿物溶解外,还来源于地球深部物质。研究区地热流体径流较长,深度为2 189.93~5 620.52 m,地热流体在上升过程中冷水混入比例为 56%~78%,水岩作用仍未达到平衡状态。在循环过程中,受到含钙、镁的硅酸盐矿物溶解的影响。厘清区域内地热流体汇聚的路径及其控制因素,提高对四川西部地区地热资源分布规律和成因的认识,可为区域内工程建设施工提供参考依据。     

青海共和盆地中低温地热流体发电

青海省是我国地热资源相对丰富的地区, 但其主要地热能开发利用方式长期以来为效率较低的直接利用.以青海东北部地热异常明显的共和盆地为典型研究区, 依据前期地热地质调查和地球物理工作成果, 在盆地北部施工了终孔深度为1 852 m的DR2井, 获取了温度达84.2 ℃的地热流体.在此基础上, 建立了青海省首个试验地热发电站, 设计年平均净发电量为114 kW.与利用高温地热流体发电的西藏羊八井地热电站不同, 青海共和试验地热电站是青藏高原利用中低温地热流体发电的典范, 有望为青海省能源结构优化做出开拓性贡献.总体来看, 共和盆地地热流体温度较高、水量丰富、具有较大的发电潜力, 但在开发利用过程中也应注意结垢问题.      

关中盆地南部山前中深层地热资源赋存特征及应用

地热资源的广泛利用有助于减少化石燃料的使用、降低雾霾污染。关中盆地南部山前地区的地热资源丰富,开发潜力大,但研究程度较低。本文概述了关中盆地南部山前地区的自然地理概况,分析了该区域地热资源开发利用过程中存在的问题,总结了区域地热载体特征和构造单元特征,划分了区域内近地表处(20 m)、深层(1500 m)处、地温梯度以及大地热流值分布情况。按赋存条件的不同,将地热流体分为四个地段,并详细论述每段的地质特征和成因模式。认为研究区地热资源主要来源于地球的内部热能,其次为地壳中放射性元素衰变、矿物转化过程中产生的热能以及少量生物降解产生的能量,将地热资源的形成模式分为热传导型和热对流型两类,热传导型地热资源广泛分布,热对流型地热资源分布在导通深部高温部位的断裂带附近。采用体积法计算了关中盆地南部山前地区地热单元储存的总热量,4000 m以深暂难利用的地热资源量及4000 m以浅能利用的地热资源量。采用热流量法计算了宝鸡温水沟、眉县汤浴、蓝田汤浴、华清池和西安东大等高地温异常区的地热流体资源量。根据研究区地热资源赋存规律,划分了地热资源的鼓励开采区和保持开采区,指明了地热资源的利用方向。本文旨在适时推动陕西省关中盆地南部山前地区的清洁能源事业,为区域地热资源的科学、长期开发提供理论依据。     

河南省鹤壁市新区地热流体特征及成因分析

地热资源属于一种宝贵矿产资源,它的形成需要特定的地质构造环境。本文在分析鹤壁市新区古近系、奥陶—寒武系热储地热流体化学特征的基础上,分别对其热水进行了医疗热矿水等质量评价。利用水文地球化学方法、同位素分析方法等,对地下热水和二氧化碳气体的成因进行了分析;依据放喷试验和二氧化碳的产状对驱动喷发的机理进行了探讨。从而为合理开发利用地热流体资源提供了地质依据。     

河南淮阳县地热流体化学特征及其成因分析

【研究目的】淮阳地热属于典型的中低温沉降盆地型地热,研究淮阳县地热资源的质与量,有助于其合理开发利用及科学管理。【研究方法】本文综合利用地球化学、环境同位素,对淮阳县地温场及地热流体化学特征和成因进行分析研究。【研究结果】结果表明,深部热储地温场受基底构造与断裂影响较明显,构造单元分界处和多条断裂交汇处,地温梯度较高,如苏庄地温梯度3.75℃/100 m,其他地段<3.5℃/100 m。研究区内地热流体中主要为Cl·HCO₃·SO₄-Na、Cl·SO₄·HCO₃－Na、Cl·SO4-Na型。地热流体中阳离子主要以Na⁺为主,阴离子呈多样化,研究区地热流体主要来源于西部伏牛山区的大气降水,且地热流体发生水-岩作用,但相对较弱。地热流体为1952年前入渗补给的“古水”。【结论】淮阳经济可开采热储层主要为新近系明化镇组和馆陶组,区内地热资源开发主要可用来供暖,以促进当地经济发展,助力于本地区“双碳”目标的达成。创新点：分析了淮阳地温梯度与地质构造和断裂活动的关系;结合地层特性,讨论了淮阳地热流体中不同离子的来源以及地热流体的主要来源。     

伊舒断陷盆地(伊通段)地热流体评价及其成因分析

本文通过分析伊舒断陷盆地(伊通段)地热流体样品,确定了区内地下水化学特征,并从理疗、农灌、结垢性等方面对地热流体质量进行了评价.同时,通过检测结果确定了地热水具有油田卤水特征和火山温泉水特征,并对此成因进行了简要分析,为伊通满族自治县地热资源科学、合理地研究和开发利用提供参考依据.     

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。     

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...     

西藏地热活动中铯的富集过程探讨

硅华铯矿是青藏高原独特的铯矿床,它赋存在高温地热活动的产物——硅华中,主要分布在高原的强烈地热活动区。为什么硅华铯矿目前仅在青藏高原发现,别的地方尚未见报导,显然跟青藏高原在近期的构造运动有关。本文详细研究了Cs元素在地热流体和泉华中的特征,以及与Rb、Cl等离子的相关关系,探讨了Cs元素的地球化学行为,总结Cs元素在地热活动中的富集过程:地壳的局部重熔作用导致了Cs的预富集;岩浆的结晶、分异使Cs再次浓集;大规模的水/岩反应使流体中Cs更加富集。     

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.      

北京地区地热资源特征与区划研究

北京市地热资源属于沉积盆地型中低温地热资源,目前已有50年集中开发利用历史。经过多年开发利用,已突显出一系列问题。为合理确定北京市地热资源开发利用方向,服务首都城市功能,建设宜居城市,本文通过资料收集分析、野外地热地质补充调查及水化学取样,分析了北京地区地温场分布特征、水化学特征、同位素特征,其中研究表明热储顶板温度高于80℃的地区主要分布在北京凹陷中心和大兴迭隆起南部的凤河营附近;北京地区地热水化学类型主要为HCO3-Na型水。并开展了地热资源温度区划、地热资源开发利用方案区划及开发利用潜力区划。综合考虑地热田划分、地热资源特征、地热资源潜力区划,结合开采程度、资源条件及地区经济发展的需要,进行了地热资源保护区划,将其划分为限制开采区、控制开采区、鼓励开采区和其他地区,其面积分别为378.65 km2、562.88 km2、1612.07 km2、3722.31 km2。本文分析研究,对掌握北京市地热资源总体特征、了解地热流体补给来源、制定地热资源保护区划、合理开发利用地热资源具有重要指导意义。     

苏北盆地典型地区中低温地热流体地球化学特征研究

苏北盆地作为江苏省地热地质条件最优的地区,发育丰富的中低温地热资源.文章选择存在已探明的中温地热井及干热岩验证孔所在的盆地区作为研究区,利用地热流体携带的地球化学信息,了解深部地热储层基本特征及不同深度地热资源的成生关系.结果表明:研究区地热流体中优势阳离子为Na+,阴离子呈复合离子型,以Cl-为主,Na+、TDS与C...     

西藏羊八井热田的碱金属元素研究

本文研究了西藏羊八井高温地热田及毗邻90km²范围内土壤中碱金属元素的地球化学特征,结果表明,碱金属元素锂、铷和铯可以作为一组新的地球化学指标用于热田勘查,圈定热田范围,其作用与已提出的汞、砷、锑和铋地球化学指标相类似。文章对碱金属元素在地热系统中的分布及地球化学行为、异常形成原因进行了初步的讨论。相关分析表明,这些地球化学指标有密切的相关关系,反映了具有共同成因。利用热水中的钠、钾元素作为地热温标对羊八井热田地下热水的温度进行了估算。     

浅析北京市延庆区西北部地热地质特征

为解析延庆区西北部地区的地热地质特征,本文通过对研究区内的地热流体通道、热储层和盖层条件的总结分析,并综合地温场分布特征和地热流体化学特征,浅析了研究区内的地热资源形成条件。结果表明,研究区内的NEE向与NS向断裂为主干断裂,在其交互处,形成主要的热水通道,发育了以蓟县系雾迷山组为代表的层状热储,地热流体主要来源于1.5～4.6万年前的大气降水补给,与浅层地下水几乎无水力联系。延庆盆地内的地热资源主要受以热传导为主的传热过程控制,热储层和盖层岩石热导率的差异,使得平面上的温度差异显示出受控断裂构造控制的趋势。     

冀东北地区中低温对流型地热系统的氟指示意义研究

为查明冀东北地区中低温对流型地热系统中氟的富集过程,通过对地热流体水化学特征和同位素数据的分析,研究地热流体中氟的分布特征、富集规律、水化学过程及影响因素。结果表明:研究区地热流体F^-含量为1.36~23.83 mg/L,呈现北高南低的趋势;在HCO3^-—Na^+和SO4^2-·HCO3^-—Na^+等Na型水中富集程度高于HCO3^-—Ca^2+和HCO3^-—Ca^2+·Mg^2+等Ca型水;碱性环境、温度和循环深度是影响氟离子富集的主要因素;水岩作用、含氟矿物溶解及阳离子交换作用,是控制高氟地热水水化学特征的主要地球化学过程。氟浓度异常可为寻找地热资源提供基础参考线索,为地热资源的科学合理利用提供科学依据。     

腾冲和五大连池火山区流体地球化学特征及成因探讨

本文论述了腾冲和五大连池火山流体的物理状态、分布及地球化学特征。腾冲火山区分布的是高温地热流体,分布面积较大,水热活动强烈,气体喷逸作用强。而五大连池火山区分布的是低温流体,温度一般为２￣５℃,流体出露也较少。两个火山区的气体化学组成均以高ＣＯ２为特点,但腾冲火山区地热流体中Ｈ２和ＣＨ４含量较高,而且气体化学组成具有分区性特点。两个火山区流体状态、化学组成的差异与两个火山群的成因及所处大地构造环境     

河南省鲁山县下汤地热田地热资源分析

本文对鲁山县下汤地热田地热地质条件、地热流体化学特征、地热田边界、热储特征及其埋藏条件,进行了论述;分析了地热流体流场特征及其动态、地温场特征;初步建立热模型,对地热资源和地热可开采资源量及地热流体质量进行了评价;提出了地热资源的开发利用方向、保护措施及建议.     

环境同位素技术在研究天津地热流体补给和迳流中的应用

天津境内在宝坻断裂以南的广大平原区,蕴藏着丰富的中低温地热资源。随着开采程度的加强,研究地热流体的补给和迳流条件显得日益重要。利用环境同位素技术确定了天津各热层储地热流体的补给来源和年龄。并结合地热流体的水化学特征,初步分析了各热储层之间的联系程度和迳流关系。