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...     

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。     

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。     

云南昌宁橄榄河热泉水化学特征及复合成因机制研究

通过对橄榄河温泉盖层和热储层地质体的岩性和构造特征分析,依据水化学数据,利用Piper三角图解法、同位素水文学方法和地球化学温标等方法,对橄榄河温泉地下热水的水化学类型、补给机制、热储特征和冷热水混合机制等关键问题进行了分析。结果表明地下热水源于大气降水补给,且地下热水在上升至地表的过程中与浅层冷水发生着混合,冷水混入比例约为62%~64%;温泉水化学类型为HCO3 -Na型,表明热水化学组分与围岩化学成分之间具有耦合关系;地下热水循环深度约2 070 m,橄榄河温泉的成因受控于柯街深大断裂,其控制着地下热水的储存、运移和混合程度。研究成果填补了橄榄河热泉的相关研究空白,为该温泉的开发利用提供了科学支撑。      

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。     

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%.     

四川康定地热田地下热水成因研究

康定地热田位于四川盆地西缘山地和青藏高原的过渡地带,属于高热流背景上的深循环高温地热系统。本文以康定地热田地下热水为研究对象,通过采集地热田内的主要两个热显示区(榆林河和雅拉河地区)的温泉和地热井的地下热水样,进行水化学和稳定同位素测试分析,研究其地下热水的补给来源和热储温度。雅拉河地下热水的水化学类型主要为HCO_3-Na型水,榆林河地下热水的水化学类型主要为HCO_3·Cl-Na型水,均显示了深部地下热水沿断裂上涌与浅部冷水混合的特点。根据地下热水同位素的结果分析计算,康定地热田地下热水的起源均来自大气降水,雅拉河地下热水的补给高程为5 600~5 900 m,榆林河地下热水的补给高程为5 300~6 300 m,来源于南部的贡嘎山的可能性较大。榆林河地下热水具有明显的氧-18漂移现象,其原因为较高的热储温度,二氧化硅温标和阳离子温标的结果证明了这个判断,雅拉河地下热水的热储温度为172~188℃,榆林河地下热水的热储温度为192~288℃。     

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。      

粤港澳大湾区地下热水地球化学特征及其热储含义

粤港澳大湾区地热资源丰富, 但人们对区内地下热水地球化学特征的认识还存在一定争议。本文对27组地下热样品的水化学分析表明, 研究区内陆地热水的水化学相主要为重碳酸盐型, 沿海地热水则主要呈氯离子型。地热水的δ2H和δ18O值分别为–30‰ ~ –48‰和–5.2‰ ~ –7.5‰。内陆地热水的δ2H和δ18O值沿当地大气降水线(LMWL)分布, 表明内陆地热水来源于当地大气降水补给。沿海地热水的δ18O值偏离当地大气降水线并向海水数据点靠拢, 沿海地热水的δ18O值与Cl–含量呈强正相关, 表明沿海地热流体源于当地大气降水和海水混合补给。经典地球化学温标、多矿物平衡状态模拟、硬石膏-玉髓矿物对饱和指数模拟以及硅-焓混合模型揭示的粤港澳大湾区地热系统热储温度为104~156 ℃。内陆地热水中的地下冷水的混入比例为52%~84%, 沿海地热水中海水的混入比例高达37%。内陆和沿海地热水的最大循环深度分别为3300~4800 m和3200~4200 m, 没有显著差别。水化学组成与氢氧同位素研究均表明, 水岩反应和混合作用共同控制着研究区地下热水的地球化学特征。     

喜马拉雅东构造结地区地热成因分析

喜马拉雅东构造结地区是现今地球上构造活动最强烈、地貌演化最快的地区之一,属于地中海—喜马拉雅地热带,水热活动强烈。基于喜马拉雅东构造结的地热地质背景,采用野外调查、水化学和稳定同位素测试分析等手段,初步分析嘉黎地区深部地下热水发育特征及成因模式。结果表明,该区域地下热水均来自大气降水或冰雪融水,补给高程位于4 500 m以上,推测补给区位于研究区西北部片麻岩山区;区内地下热水均为未成熟水,热水补给水源沿断裂循环至深部热储,随后受热对流上升至地表出露成温泉,热水上升至浅表部与冷水发生混合,冷热水最大混合比可达91%;采用二氧化硅温度计、阳离子温度计以及硅-焓模型估算出热储温度最高达380 ℃,热水在雅鲁藏布江结合带内循环深度达到6 900 m。研究区深部热源主要来自雅鲁藏布江结合带及附近深大断裂,地表热显示主要受控于结合带两侧的次级张扭性断裂。本研究初步揭示了喜马拉雅东构造结嘉黎地区地热成因模式,可为该区重大工程建设和高温热害防治提供指导。     

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。     

福州地下热水赋存规律地球化学特征及其热储模式

本文阐述了福州地下热水的赋存规律;地球化学特征,并从地球化学角度来论述福州地下热水的成因及其热储模式。通过氢氧稳定同位素的研究,建立了福州地区的雨水线,其线性方程为:δD(‰)=8.8δ18O(‰)+18.1,并论证福州地下热水的成因是由大气降水补给,经深循环加热形成的,其循环深度约3500米。通过地球化学温标计算,认为热储温度最高只能在150℃左右。根据放射性同位素氘分析成果计算,确定福州地下热水形成时间在40年以上。同时在综合资料的基础上,建立了福州地热田的热储模式。     

胶东半岛洪水岚汤温泉水化学特征与成因分析

胶东半岛蕴藏着丰富的低温地热资源,以温泉为主要出露方式。洪水岚汤温泉位于胶东半岛东部威海市境内,出露在阳泉河北岸的一级阶地,出露标高为66. 83 m,水温约69℃,下伏基岩为侏罗纪二长花岗岩。为查明其水化学特征及成因,本文采用同位素水文地球化学方法进行研究。水化学成分表明:温泉水中主要阳离子为Na~+,主要阴离子为HCO_3~-、SO_4~(2-),水化学类型为HCO_3·SO_4~-Na,pH值为7. 6,总溶解性固体为610. 6 mg/L,F~-含量为4. 2 mg/L,偏硅酸含量为98. 8 mg/L。氢、氧同位素分析结果显示:温泉热水补给来源为大气降水,估算温泉热水补给高程为427～599 m,地下热储温度约为106. 25℃,地下热水循环深度约为2091 m。综合分析洪水岚汤温泉成因模式为:在正棋山山区获得大气降水入渗补给后,沿F1断裂破碎带下渗经历深循环获得大地热流加热后上升,上升过程中混入浅层地下水,在第四系静水压力最小的部位出露成泉。     

陕西省关中盆地东大地热田成因机制分析

东大地热田是关中盆地地热资源较为丰富的地区之一,阐述其成因模式对于可持续开发利用热水资源具有一定的指导意义。应用同位素水文地球化学方法,结合区域内地质构造条件,对地热田成因机制进行了系统研究,结果表明该地热田属于中低温对流型地热系统。补给来源于西南部秦岭山区大气降水,深层热水的补给高程下限为1320 m。地下热水经深循环在较大的大地热流背景值下被围岩加热,深层热储最高温度为110℃,热水最大循环深度为3120 m,循环周期约为14461 a。区域内地质构造复杂,处于多条不同方向活动断裂的交汇地带,为热水提供了良好的运移通道。热水在上涌的过程中会混有更多的当地冷水,由于上覆较厚第四系松散堆积物盖层,区域内形成地热异常。     

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。     

贵州省开阳县马岔河温泉水化学特征及成因

结合马岔河区域内多年的水质分析、监测资料,系统阐述了马岔河温泉水文地球化学特征,利用同位素手段,分析了马岔河温泉的水源、补给区高程;利用Na-K-Mg三角图解法判断水岩平衡状态,判断结果为马岔河温泉属于未成熟水,只能利用SiO2温标计算温泉的热浩温度。通过分析,认为其水源为大气降水,热源为深循环加热,热储温度72．33℃,热储深度为2690m。马岔河温泉的地质成因为：在正常区域地热场环境中,大气降水沿高渗透率的岩石渗入地下,深部地下水沿断层破碎带向马岔河运移,循环加热,深部地下水在马岔河断束上涌汇集,并与近源低温地下水混合,在地势低洼处出露形成温泉。     

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。     

西藏沃卡地堑地下热水水文地球化学特征及其形成机制

通过沃卡地堑盆地地下热水水文地球化学特征研究，进行热储温度、补给高程计算，建立沃卡地堑地下热水系统中-高温地热概念模型。结果表明，沃卡温泉为中偏碱性水，溶解性总固体较低，水化学类型主要为SO₄-Na型、SO₄·Cl-Na型、HCO₃·SO₄-Na型。热水水文地球化学特征表明，沃卡盆地地下热水系统具有大气降水补给、浅循环地下水的特征，热水以深部熔融体为热源，受控于沃卡半隐伏控热断裂构造，但受裂隙潜水或地表冷水的混合作用，其Na-K-Mg平衡图表现为部分平衡或混合水。利用混合模型对热储真实温度进行估算，得到热储的温度范围为120~200℃，冷水混入比例为70%~83%。     

四川屏山灯盏窝温泉地球化学特征及成因

对屏山灯盏窝地热水和地下水的化学和同位素分析表明:灯盏窝地热井揭露的两个热储层,三叠系雷口坡组热储埋深623~1 111m,水温39.4℃,TDS含量为15 800mg/l,水化学类型为Cl·SO4-Na型;二叠系栖霞茅口组热储埋深2 040~2 618m,水温78.3℃,TDS含量为450mg/l,水化学类型HCO_3~--Cl·Ca-Na型。雷口坡地热水的δD为-47.5‰,δ~(18)O为-7.7‰,是大气降水与沉积水混合形成;栖霞茅口组热水δD为-64.8‰,δ~(18)O为-10.9‰,来源于大气降水。热水与地下冷水水化学、同位素组成有较大差异,说明经历了比冷水更长的循环深度和不同的成因,深部热水的补给与附近泉水、地表水和金沙江水关系不大,灯盏窝热水发育受五角堡-楼东背斜核、糖房湾穹隆构造控制,该区地热水具有较高的开采利用潜力。     

四川巴塘地热田水文地球化学特征及成因

地下热水的地球化学特征能够揭示深部地热过程。川西巴塘地区域地热资源丰富,但当前研究程度较低。为进一步查明川西地区地热资源赋存状态及热源来源,揭示热循环机理,定量评估研究区热储温度、冷水混入比例、热循环深度等,利用巴塘热坑和巴塘热水塘两处地热田共20组温泉水样进行水化学分析和氢氧同位素分析,进行定量计算,并分析巴塘地区地下热水的演化过程。结果表明:巴塘地区地下热水主要为HCO3—Na型;水中Sr2+、Li+和F-与Cl-的相关性不佳;主要受大气降雨补给;冷水混入比例为64%~68%,未混入冷水时深部热储温度为218~229 ℃,热储循环深度4 546.32~4 777.89 m;Na+、HCO-3、SiO2浓度在热水循环过程中变化相对较大。说明Sr2+、Li+和F-只来自于水岩作用的矿物溶解,且该地区地下水补给主要来自于大气降水,川西地区地热水于围岩发生水岩作用,进行离子交换,在完成一系列水化学作用及水岩作用后,升至地表,最终形成温泉水。研究成果可为川西巴塘地区地热研究提供数据支撑及理论支持,同时也为川西整体区域地热研究提供方法借鉴,为研究区地下水开发利用研究提供参考。