川西阿坝州壤古温泉成因机制研究：来自水文地球化学和地球物理勘探的证据

地热资源是一种清洁低碳、储量丰富、安全优质的可再生能源,大力开发利用地热资源,对落实“碳达峰、碳中和”战略目标具有重要意义。壤古温泉位于青藏高原东南缘川西阿坝州壤塘县,为松潘-甘孜褶皱带地热资源空白区钻获的优质地热资源,井口水温39.5℃,自流流量1500 m³/d,属富含偏硅酸、偏硼酸、锶的氟、锂优质热矿水,具有极高的医疗价值。文章以壤古温泉为研究对象,通过水文地球化学、地球物理特征研究,探讨了地热形成机制。结果表明：壤古温泉pH值6.7～7.1,溶解性总固体2050~2760 mg/L,水化学类型为HCO₃-Na型,水岩作用强烈。其氢氧同位素分布于全球大气降水方程线附近,说明热水主要为大气降水补给。Na-K-Mg平衡图表现为未成熟水,表明热水受裂隙潜水或地表冷水强烈混合作用。基于传统地热温标、硅焓混合模型、Cl⁻校正估算热储温度为138~183.3℃,冷水混合比例为77.9~84.3%。综合地球物理勘探、钻探揭露特征,本文构建了壤古温泉成因概念模型,可为壤古温泉的开发利用提供理论支撑。

     

苏北盆地老子山地热田成因模式

老子山地热田是苏北盆地的典型地热田之一,阐明其成因模式对于该地热田的进一步开发和热水资源的可持续利用具有一定的指导意义。基于大地热流测试和水文地球化学方法对其进行了系统研究。结果表明:该区大地热流背景值为63.9 mW/m²,地热水与浅层地下水和地表水之间在水化学和同位素组成上存在明显差异。经分析,该地热系统属于中低温对流型。其补给区位于距地热田南部约60 km处的盱眙－张八岭一带的丘陵地区,热储温度为73~120 ℃,循环深度为2 350~4 200 m,循环周期约为7 800 a,热水在区内NNE－SSW向与NW－SE向断裂的交汇处上涌,形成地热田。     

河北遵化汤泉地热田成因模式

河北遵化汤泉地热资源丰富,阐明其成因模式对于该地热田的进一步开发和热水资源的可持续利用具有一定的指导意义。基于地温测量和水文地球化学分析等方法对其进行了系统研究,结果表明该地热田属中低温对流型地热系统。地热田在其以北的山区接受大气降水补给,补给高程下限约为935 m。地热流体在深循环过程中于正常的大地热流背景下被围岩逐渐加热,热储温度约为130 ℃,循环深度约为4 800 m。在汤泉福泉宫至疗养院一带,构造切割花岗岩体,使得深部地热流体沿破碎带上涌,混合并加热赋存于蓄水构造中的片麻岩裂隙水,形成汤泉地区的地热异常。     

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℃。     

基于水文地球化学特征的辽宁丹东地区地热水成因模式研究

辽宁丹东地区地热资源丰富,阐明其地热田的成因模式对于区域热水资源的可持续开发利用具有重要意义。以区内北汤、东汤、五龙背地热田为研究对象,进行水化学和同位素分析。结果表明,北汤、东汤、五龙背地热水的水化学类型分别为SO₄·Cl-Na·Ca型、HCO₃·SO₄-Na型、 HCO₃-Na·Ca、HCO₃·SO₄-Na和HCO₃·Cl-Na型。研究区的热水来源为大气降水,北汤、东汤地热田的补给高程分别为678 m和376 m。根据¹⁴C测年方法,得出北汤、东汤和五龙背地热田地热水年龄分别为2 000~3 300 a B.P.、2 200~7 200 a B.P.和700~2 900 a B.P.。根据二氧化硅地温计和lg(Q/K)方法,北汤、东汤和五龙背地热田的热储温度分别为92 ℃、120 ℃和100~101 ℃,相应的地热水循环深度分别为1 900 m、3 000 m和800~1 800 m。地热水接收大气降水入渗补给,经断裂带深循环加热,于NNE和NW向两组断裂交汇处上涌进入浅部含水层或出露地表成泉,属中低温对流型地热系统。     

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...     

四川宜宾金沙江河谷区地热资源成藏条件分析

[摘 要] 本文从地热地质背景、水文地质条件、构造条件、热储条件等几方面对金沙江宜宾段河谷区 的地热成藏条件及开发潜力进行了较为深入的论述。研究表明:该区的古地理环境有利于地表水向深部 补给、运移、往更纵深循环以及形成与深部热储充分进行热交换,有利于形成保持相对封闭的热水构造,使 深部地热水处于承压状态;热储层盖层对地下热水具有良好的保温防热扩散作用,且阻隔浅层地表水向下 运移;东西向断裂与南北向断裂或与NE、NW 向断裂的多方向构造的交切复合部位为深部地热水向上运 移排泄的极为有利构造部位;区内地下热水其热源主要是地热增温,大气降水经由深循环加热,与深部热 储层岩石进行充分的热交换,温泉水以补给地高、运移途径长、循环深、滞留时间长为特征。     

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,补给高程为274~277 m; 地热水样品14C表观年龄为15.81~7.01 ka,是以“古水”为主的混合水。地热水虽然赋存于不同的隐伏基底断裂带中,但地热水中溶质组分主要来源于硅酸盐矿物的溶解,其形成具有相似的水文地球化学过程。利用玉髓温标计算的热储温度为46.2~54.4 ℃; 根据硅-焓模型估算的热储温度为121~122 ℃,冷水混入比例为0.76~0.88; 地热水循环深度为1 428~5 139 m。     

湖南省地热水水文地球化学特征

为了查明湖南省地热水的赋存状况、估算研究区热储的温度、冷热水的混合比值及热水循环深度等信息,文章利用离子比值法、phreeqc计算矿物饱和指数法以及硅—焓模型等方法,对研究区69处地热水进行水文地球化学分析。结果表明：研究区地热水主要的水化学类型为HCO3-Ca和HCO3-Ca·Mg,其次为SO4·HCO3-Ca·Mg和SO4-Ca;77%地热水中钙镁离子的比值大于3,表明地热水的封存时间久;利用phreeqc计算出多矿物饱和指数,表明二氧化硅矿物最接近饱和状态;使用硅—焓混合模型估算研究区热储温度和冷水混入比例,表明热储温度范围为32~226 ℃,均值为140 ℃,冷水混入比例平均为85%,占比较大;利用地温梯度计算地热水循环深度范围为5~6 km,平均深度5.34 km。总之,湖南省地热水演化时间长,径流时间比较久,区域循环深度大,热液经热储增温后,经过长时间的径流、水岩作用等,地热水在高压以及热动力驱动下向地表循环,在地表附近与冷水混合后形成以低温为主的“未成熟”中低温热水。     

河南漯河市明化镇组温热水地球化学特征及成因

全球环境污染形势依然严峻,加大地热等可再生能源开发力度已成为人类社会的共识。在系统梳理河南漯河地热地质条件基础上,以新近系明化镇组温热水为主要研究对象,通过采样化验,结合所收集资料,对其水化学场、温度场、同位素等进行研究,提出了漯河地热地质成因模式。研究结果表明:河南漯河温热水水化学类型较为复杂,以Cl-Na型、Cl-Na·Ca型、Cl·SO₄-Na型为主,次为Cl·HCO₃-Na型和SO₄·Cl-Na型。漯河新近系明化镇组地热水以沉积水为主,有少量的侧向补给,补给源主要为来自西部及西北部山丘区的大气降水,循环深度为1 320 m,属于典型的传导型地热系统。     

四川昭觉竹核温泉水文地球化学特征及成因

四川昭觉县作为国家级贫困县,位于甘孜—新龙—理塘地热带的延伸区域内,拥有丰富的地热资源,但利用率低。为了揭示川西甘孜—新龙—理塘地热带热循环机理,助力当地的扶贫攻坚,合理开发利用地热资源,选择四川昭觉竹核温泉为研究对象,对其进行水化学和稳定同位素测试分析。结果表明:竹核温泉的水化学类型为HCO₃-Na型,补给区的温度约为14.71 ℃,补给高程为3 345~3 560 m;采用SiO₂地热温标法计算出热储平均温度为95.41 ℃,利用混合模型和硅-焓图解法估算出大温泉的混入冷水比例分别为77%、75.95%,小温泉的混入冷水比例分别为81%、78.61%,储热循环的深度范围为3 426.38~3 766.81 m;竹核温泉受木佛山断层和竹核断层等断裂带控制,在地热深循环的过程中与浅层冷水发生混合,与围岩发生水-岩反应,出露地表形成了以“大温泉、小温泉”为中心的中-低温地热资源。     

鲜水河断裂带地热水化学特征及结垢趋势分析

地热资源作为潜力巨大的清洁能源,大力开发地热资源是我国实现双碳目标的重要路径。川西鲜水河断裂带地热资源丰富,但地热结垢成为了地热资源开发利用中的主要问题之一。为进一步查明地热资源的赋存状态和结垢趋势特征,本文以鲜水河断裂带上的磨西、榆林宫、二道桥、中谷、八美和道孚地热区为研究区,采用水化学分析、氢氧同位素、热储温度估算和结垢趋势特征分析等方法,开展了鲜水河断裂带地热水水化学及结垢趋势特征研究。结果表明：地热水的水化学类型主要为Na-HCO₃、Ca-HCO₃、Ca·Na-HCO₃和Na-Cl·HCO₃型;地热水主要来源于大气降水的补给且氧漂移现象明显;地热水均未达到完全的水-岩平衡状态,混合冷水后的浅部热储温度为61℃～172℃,深部初始热储温度平均值为183℃～284℃,冷水混合比例平均值为77%～86%;指数分析法和饱和指数判别法得出以上地热区均有可能形成碳酸盐结垢,硅酸盐结垢仅可能会形成于少数SiO₂含量异常高的区域,而硫酸盐结垢几乎不形成;依据硅-焓模型估算的冷水混合比例重构得出深层储层流体组分,计算得出二道桥地区的碳酸盐结垢程度是最严重的,主要是因为该区的热储岩性为碳酸盐岩,以及热储温度能促进CaCO₃沉淀。对于除垢和预防,可以采用机械拆除、控制CO₂分压、控制溶液的pH值和使用化学添加剂（阻垢剂）等。研究成果可为鲜水河断裂带及川西地热资源的可持续开发利用提供理论依据。

     

雄安新区容城地热田地热流体化学特征

地热流体的水文地球化学特征及演化可以揭示地热水的深部循环机理,对地热资源的开发利用有着重要意义。基于容城地热田的地热地质条件,本文选取了容城地热田16个深部地热井水和2个保定山区浅层冷水井进行了水化学特征及同位素分析,计算了热储温度和热循环深度,最后进行了反向水文地球化学路径模拟分析地热流体在深部的水岩反应运移过程。结果表明研究区深部地热井水化学类型为HCO₃·Cl-Na型,保定山区水化学类型为HCO₃-Ca·Mg型,在容城地热田中几乎所有离子与Cl都不存在显著正相关关系,微量元素主要来源于相关矿物的溶解。容城地热田Na⁺浓度很高,说明容城地热田的地下水径流较长,热循环深度大,HBO₂的含量较多,说明其地下热水径流较小,流速比较弱。D、¹⁸O同位素基本在大气降水线附近,计算地热井的补给高程为665.17～165.17m,与保定山区海拔相近,表明了研究区地热水来源为山前补给和大气降水。研究区深部热储温度为57～98℃,热循环深度在1331～2483m之间。     

Geochemical and Isotopic Techniques Constraints on the Origin, Evolution, and Residence Time of Low-enthalpy Geothermal Water in Western Wugongshan, SE China

Geothermal resources are increasingly gaining attention as a competitive, clean energy source to address the energy crisis and mitigate climate change. The Wugongshan area, situated in the southeast coast geothermal belt of China, is a typical geothermal anomaly and contains abundant medium- and low-temperature geothermal resources. This study employed hydrogeochemical and isotopic techniques to explore the cyclic evolution of geothermal water in the western Wugongshan region, encompassing the recharge origin, water–rock interaction mechanisms, and residence time. The results show that the geothermal water in the western region of Wugongshan is weakly alkaline, with low enthalpy and mineralization levels. The hydrochemistry of geothermal waters is dominated by Na-HCO3 and Na-SO4, while the hydrochemistry types of cold springs are all Na-HCO3. The hydrochemistry types of surface waters and rain waters are Na-HCO3 or Ca-HCO3. The δD and δ18O values reveal that the geothermal waters are recharged by atmospheric precipitation at an altitude between 550.0 and 1218.6 m. Molar ratios of major solutes and isotopic compositions of 87Sr/86Sr underscore the significant role of silicate weathering, dissolution, and cation exchange in controlling geothermal water chemistry. Additionally, geothermal waters experienced varying degrees of mixing with cold water during their ascent. The δ13C values suggest that the primary sources of carbon in the geothermal waters were biogenic and organic. The δ34S value suggests that the sulfates in geothermal water originate from sulfide minerals in the surrounding rock. Age dating using 3H and 14C isotopes suggests that geothermal waters have a residence time exceeding 1 kaBP and undergo a long-distance cycling process.     

渭南市地下热水水化学形成作用研究

通过对渭南地下热水水化学特征的分析,对比研究不同水化学成分之间的关系,结合研究区岩性及矿物性质,全面的分析了各热水样所经历的各种水化学作用及主控作用.研究表明:渭南不同区域地下热水水化学类型存在较大差异,不同水样所经历的水化学作用亦差别较大,除经历不同程度的溶滤作用与阳离子交替作用外各具特征,指示地下热水赋存环境存在较...     

山东省菏泽市聊城—兰考断裂带西部地区地热资源评价

通过地热资源评价,对山东省菏泽市聊城—兰考断裂带西部地区地热地质条件和热储赋存条件进行了论证,认为调查区主要可开采热储层分别为明化镇组、馆陶组及东营组,均为层控岩孔隙型层状热储;通过对热储盖层、热源、导热构造及导水构造进行分析,估算出了地热资源总量及各地层单井产量、合理井距,并为地热资源合理和可持续开发提出了建议.     

上海地区浅层地温变化规律特征分析

根据上海地区5处深度均为153m的地温长期监测孔实测数据,地表以下至约19m为变温带;深度约19~36m范围为恒温带,地温平均约18.3℃;36m以下为增温带,增温率为3.08℃/100m。分析了地温随时间与地层岩性的变化特征。成果可为浅层地温能的开发利用提供依据。     

长白山仙人桥温泉断裂岩溶复合型地热成因模式

长白山仙人桥温泉是我国著名的矿泉水疗养旅游胜地,阐明其成因模式对于温泉区的进一步开发和热水资源的可持续利用具有一定的指导意义。笔者采用地质学、水文地质学和地球物理学结合的方法对其进行了系统研究。结果表明,该区属中低温对流型地热系统,地热成因模式为断裂岩溶复合型。热储层主要为古生界寒武系和奥陶系灰岩,灰岩本身的孔渗条件较差,但后期发育的构造裂缝和溶蚀裂缝却极大地改善了热储层的储集性能;盖层主要为中生界侏罗系安山岩和安山质火山碎屑岩,封闭性较好。长白山一带的大气降水沿侧向断裂和溶蚀裂缝渗入热储层中成为地下水;然后经正常大地热流加热成为地热水,热储温度为89~118℃,循环深度为2 853~3 820m;最终地热水在区内NE向与NW向断裂交汇处富集并沿导水断裂上涌形成温泉。因此,该区断裂交汇和岩溶发育的部位是地热勘探的有利部位。该结论为该区类似地热资源的勘探提供了理论依据。     

川南地下热水资源研究及其开发利用

从川南地区温泉出露特征及地热开发现状入手,分析研究了该区地下热水资源赋存条件及分布规律,对该区地热资源远景进行了预测,为进一步开发地热资源提出了建议和意见。     

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...