腾冲热海地热田高温热泉中的硫代砷化物及其地球化学成因

以我国大陆范围内典型的岩浆热源型水热系统——云南腾冲热海为研究区,在国内首次对热泉中硫代砷化物含量及其地球化学成因进行了分析.研究采用的在野外对富硫化物水样进行快速冷冻处理、而后在实验室进行砷的形态分离和测试的方法明显优于当前通用的水样砷含量及其形态分析的预处理和测试方法.主要原因为后者在采样现场对水样的酸化处理可使样品中三硫代砷酸盐以非定形态硫砷化合物的形式沉淀,且用常规阴离子交换柱在野外无法实现硫代砷酸盐的完全回收及其与砷酸盐的分离.受岩浆流体输入和热储内高温条件下强烈流体-岩石相互作用的控制,热海水热系统排泄的中性-偏碱性热泉中富集硫化物和砷,为热泉中硫代砷化物的形成提供了必要条件.热海热泉中检出的硫代砷化物包括一硫代砷酸盐、二硫代砷酸盐和三硫代砷酸盐,在总砷中所占比例最高分别可达26.7%、43.3%和33.7%.热海地热田的2个子区(硫磺塘和澡塘河) 的热泉沿不同断裂带出露,地热水升流过程中经历的冷却方式也不同,使硫磺塘热泉具有相对较高的总硫化物含量和总砷含量,并导致其中各类硫代砷酸盐具有更高的含量范围.      

云南腾冲-梁河地热系统与现代热泉型金矿化作用

本文从研究腾冲-梁河地热区区域地质构造环境和热液循环系统产物的地质、地球化学特征入手,对热泉型金矿化作用的控制条件,金矿化强度等进行了分析,提出金沉淀的最重要机制是含矿热液的沸腾作用。沸腾作用和热液循环的最主要的动力足频繁的断裂构造活动和热液本身具有的超临界高温、高压性质。指出“热海”二级热液循环系统表现的地质、地球化学特征与热泉型金矿化模式完全可以对比,是该类型金矿生成的良好环境。预测地表以下400m范围内有矿体存在。     

章丘北部地区地热流体水文地球化学特征及成因

济南市章丘北部地区发育有厚度巨大的晚古生代至新生代沉积地层,断裂构造和岩浆岩也较为发育,区内地热资源丰富,目前有地热井3口,均位于断裂带附近。文章利用水化学和同位素数据,分析区内地热流体的水化学特征、水-岩作用过程、补给来源、形成年龄,估算补给区高程、热储温度、热水循环深度。结果表明：研究区地热流体水化学类型为Cl·SO₄-Na·Ca型或SO₄·Cl-Ca·Na型;水化学组分主要来源于水-岩溶解作用,且具有相似的水文地球化学过程;大气降水补给,补给区高程为+563～+616 m,¹⁴C表观年龄在5.55～29.71 ka之间,均是现代水与古水的混合水;利用玉髓温标计算的热储温度为41.9～52.4℃,相应循环深度为622～1 565 m;研究区为深循环-弱开放型岩溶热储,其地热水经深循环加热而形成,形成和富集受断裂构造控制明显,其为层状兼带状热储,属中低温地热资源。     

云南腾冲热海高温地热水中汞的地球化学异常及其指示意义

汞是环境中典型有害组分,深部地热系统可能是环境中汞的重要来源之一,但当前地热成因汞的研究程度很低。本文以腾冲火山带热海水热区为研究区,开展了热泉中汞的水文地球化学研究。热海水热区内排泄的中性热泉含有异常高浓度的汞,但酸性热泉则绝大多数未检出汞。热海热泉中的汞与典型的岩浆来源组分氯相同,均主要来源于岩浆流体的混合。在中性热泉中,Hg(II)是汞的占优势地位的价态,Hg²⁺与不同形态硫化物的配合则是决定Hg(II)的形态分布的直接因素,但pH可通过控制水中硫化物的形态分布来影响Hg(II)的形态分布。Hg(II)不易挥发,故中性热泉中汞含量普遍较高;但酸性热泉中的汞受泉口氧化还原电位较高的影响,以Hg(0)为主要价态,且因Hg(0)易挥发而导致总汞含量极低。就中性热泉而言,其汞含量对水热区断裂分布有重要指示作用,原因为沿不同断裂上升的中性地热水经历的冷却方式不同,最终导致热泉汞含量也表现出显著差异。热泉汞含量对水热系统结构研究有借鉴意义。     

云南个旧南部地区元素地球化学特征

在野外调研和大量样品采集分析的基础上， 运用数学地质中对应分析和因子分析两种方法对样品和变量进行分类划分和成因解释。首先，将样品和元素进行综合计算，按第一、二因子轴作出样品－元素因子平面图，在图上划分四个象限，按象限进行分类，探讨其样品－元素分类规律。其次，按象限计算因子载荷矩阵，分析各因子轴所代表的元素共生组成规律和成矿期次。根据上述研究认为第一因子轴（F1）所代表的Sn、Cu、Pb、Cu、Zn、Au、Ag等元素为主成矿元素组合和主成矿期次，而其它因子轴所代表的Mo、W、Bi、Be等元素为次成矿元素组合和次成矿期次。成矿作用是在区域构造应力驱动力的作用下，与花岗岩侵入有关。成矿溶液除来自深源以外，还与周围基性岩体（脉）和围岩密切相关，矿液实质是一种混合矿浆，在上升运移过程中，充填在有利的构造部位和有利 的地层层位中形成矿体。     

高温热田深部母地热流体的温度计算及其升流后经历的冷却过程: 以腾冲热海热田为例

高温地热系统中赋存着大量的地热能资源.为了进一步了解高温地热系统, 以腾冲热海热田为典型研究区, 利用热泉地球化学组成, 基于多种地球化学模型确定了热田深部母地热流体的温度, 并分析了其升流后经历的不同冷却过程.热海热田的硫磺塘水热区和热水塘水热区所排泄的热泉源自共同的深部热储, 该热储中母地热流体的Cl-质量浓度为265 mg/L, 温度为336 ℃.在热海热田, 母地热流体在经历绝热冷却过程后直接形成了泉口温度最高的大滚锅泉, 而其他中性泉均由母地热流体先与浅部地下冷水混合再经历绝热冷却形成.母地热流体的深部热储之上存在多个温度在200 ℃以上的热储, 这些热储的形成受控于热海地区发育的多组方向不同的断裂.      

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...     

蓝田汤峪地区地热流体同位素水文地球化学特征及其指示意义

蓝田汤峪为秦岭山前较为典型的关中盆地地下热水的补给区,其温泉久负盛名。近年来,随着温泉旅游业的大力发展,地热水开采量逐年增加,水位持续下降,平均降深达69.16m。研究汤峪热水的补给起源及更新能力对秦岭山前乃至关中盆地地热资源的保护和可持续开发利用意义重大。笔者运用水文地球化学方法和同位素方法相结合,首次系统的对研究区地下热水的补给来源、可更新性、水岩反应的问题进行了研究,弥补了前人研究的空白或不足,对研究区地下热水的起源成因、赋存方式、热储温度等有了更进一步的认识。     

腾冲热海火山地热区近期水热爆炸的阶段性演化特征

水热爆炸是活动性地热田的典型显示。腾冲热海火山地热区历史上曾发生过强烈的水热爆炸活动，但前期一度沉寂。1993年以来水热爆炸活动再度活跃。在过去十年间，研究区内发生过较大的爆炸喷发事件20余次，且规模越来越大。本文根据对爆炸形成泉点的选出气体化学和氦同位素组成的测试结果，研究了区内近期水热爆炸活动的演化特征。逸出气体化学和氦同位素组成特征指示，区内近期引发水热爆炸活动的气体源区有从浅层、中层向深层发展的趋势；作者认为，区内未来可能发生更大规模的爆炸活动，其危险性应引起高度关注。     

Subduction-related hot spring-type gold mineralization in the central Tengchong block,southwestern China

Numerous present-day hot springs and associated ancient Lianghe gold deposit occur in the central Tengchong block, SW China, associated with oceanic crust subduction. From the center outwards, the alteration zones in the hot spring of the Rehai consist of alunite and silica in a breccia zone, a kaolinite and illite zone, and a chlorite, illite, kaolinite zone. The gas phase in the hot spring is dominated by CO₂ with δ¹³C ranging from −4.5‰ to −7.2‰. These features indicate a major magmatic origin of the hot spring gas. The ³He/⁴He ratios in the gas from central Tengchong vary from 1.56 to 5.88, approaching to those of the MORB. This is probably related to the ongoing subduction of the Indian plate beneath the Tengchong block. The hot spring waters in the central Tengchong block have much higher content of Au and other elements, e.g., Ag, As, Sb, and Tl, than other typical hot springs, such as Hasbrouck, Sulfer, etc. in the world. The hot springs with more mantle gas contribution and higher water temperature show more elevated Au contents, which implies that the metal in the hot spring was most likely contributed from the magmatic gas. The compiled D-O isotopes of the hot spring waters from previous studies suggest that they are primarily derived from meteoric water. A genetic model for the hot spring system in the central of Tengchong has been tentatively established. The gold-charged hot spring is genetically connected to an active magma chamber, which was produced by subduction of oceanic crust. The chamber is driving long-term surface meteoric circulation and constantly releasing magmatic volatiles enriched with metals. As hot spring water mixed with magmatic volatiles, causing decompression-boiling and forming hydraulic fractures to penetrate the roof of siliceous sinter, which induced the continuing metal deposition and formed the Lianghe hot spring.     

Influence of the Chuxiong Yao’an Earthquake on the Mineralization of Hot Springs in the Tengchong Geothermal Area, Southwestern China

<正>The Tengchong geothermal area,an active tectonic region with frequent earthquakes,is located in Yunnan Province of southwestern China.This area contains abundant active hot springs, which often display high metal concentrations and obvious mineralization phenomena.At 19:19 on 9 July 2009,an earthquake occurred in Yao'an,Chuxiong,Yunnan Province,which is 300 km to the northeast of the Tengchong geothermal area.We sampled water in the hot springs in the Tengchong area from 4 July to 9 July 2009 and from 10 July to 15 July 2009 to study the changes of elemental concentrations before and after the earthquake and discuss the influence of the earthquake on the mineralization of the hot springs.The concentrations of most trace elements increased slightly,but the concentration of REE(rare earth elements) decreased by 50%after the earthquake in the hot springs around a NS-trending fault.The elemental concentrations remained unchanged in Longtan and Suanshuigou,which are related to an inactive crater.The elemental concentrations in other springs controlled by superficial and small-scale faults decreased after the earthquake.The earthquake can stimulate the activity of deep faults and magma chambers,as is responsible for the increase of metal concentrations in the hot springs along the NS-trending deep fault;whereas it can decrease the porosity of permeable rocks,resulting in the decline of the flux of ore-bearing fluids and the corresponding mineralization in the hot springs related to superficial faults.     

腾冲新生代火山区CO2气体释放通量及其成因

许多研究结果表明,休眠期火山主要通过喷气孔、温泉以及土壤微渗漏三种方式向大气圈释放温室气体。腾冲是我国重要的新生代火山区之一,同时也是主要的水热活动区,但是关于温室气体释放通量的研究却鲜有报道。本文首次估算了该地区土壤微渗漏和温泉水的CO2释放通量,并根据气体成分的分析结果探讨了这些温室气体的来源。2012~2013年连续两年使用密闭气室法现场测量了土壤微渗漏CO2通量,结果表明,马站、热海-黄瓜箐和五合-蒲川-团田三个地区通量较高,其中,热海-黄瓜箐地区平均通量最高,马站次之,五合-蒲川-团田地区最低。较高的土壤微渗漏CO2释放地区同前人推断的岩浆囊的分布在空间上具有较好的一致性;三个地区气体的3He/4He比值较高,三端元模拟结果表明,它们均有较高含量的幔源He释放;根据气体CO2/3He与δ13CCO,CO2模拟计算,CO2主要来源于碳酸盐矿物的脱碳作用和岩浆脱气。由此推断2的释放同深部的岩浆囊具有重要的成因联系,它为碳酸盐矿物的脱碳作用提供了主要的热源,同时也是重要的物质来源。根据土壤微渗漏CO2平均通量及火山、地热异常区的分布面积估算出三个地区土壤微渗漏CO2的释放通量分别为1.8×106t/a(马站),3.2×106t/a(热海-黄瓜箐)和2.0×106t/a(五合-蒲川-团田)。腾冲新生代火山区每年通过土壤微渗漏向大气圈释放CO2的量至少可达7.0×106t,为意大利Etna火山区释放CO2通量(1.4×107t/a)的二分之一。通过水岩相互作用计算温泉水中CO2气体的释放通量为4.9×104t/a。腾冲温泉气泡及温泉水向大气圈释放CO2气体的总通量为5.3×104t/a,远高于意大利Vulcano火山区温泉释放的CO2总通量(3.7×103t/a)。     

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。     

滇西大理至瑞丽铁路沿线地温场特征及其工程地质意义

在整理、分析云南大理至瑞丽拟建铁路沿线及其邻区现今地温场分布特征的基础上,进一步总结前人的资料,综合研究、探讨了该区地温场与岩浆活动、活动构造、地震活动、区域深部构造的关系。结果表明,该区中高温温泉（中高地温场）的空间分布与地表岩浆岩的出露、地表主要活动断裂带的分布都具有较好的对应关系。综合研究后认为,该区的中高温温泉可归结为岩浆热源型、断裂深循环型和岩浆热源叠加断裂深循环作用型3种基本成因类型。同时还发现,该区的温泉分布与区域地震活动空间上也存在密切的关系,并据此将区内划分为4个地震区带。研究结果表明,本区地表温泉分布所反映出的地温场特征对本区的工程稳定性评价具有重要的指示意义。     

滇西大理至瑞丽铁路沿线地温场特征及其工程地质意义

在整理、分析云南大理至瑞丽拟建铁路沿线及其邻区现今地温场分布特征的基础上,进一步总结前人的资料,综合研究、探讨了该区地温场与岩浆活动、活动构造、地震活动、区域深部构造的关系。结果表明,该区中高温温泉（中高地温场）的空间分布与地表岩浆岩的出露、地表主要活动断裂带的分布都具有较好的对应关系。综合研究后认为,该区的中高温温泉可归结为岩浆热源型、断裂深循环型和岩浆热源叠加断裂深循环作用型3种基本成因类型。同时还发现,该区的温泉分布与区域地震活动空间上也存在密切的关系,并据此将区内划分为4个地震区带。研究结果表明,本区地表温泉分布所反映出的地温场特征对本区的工程稳定性评价具有重要的指示意义。     

滇西大理至瑞丽铁路沿线地温场特征及其 工程地质意义

在整理、分析云南大理至瑞丽拟建铁路沿线及其邻区现今地温场分布特征的基础上,进一步总结前人的资料,综合研究、探讨了该区地温场与岩浆活动、活动构造、地震活动、区域深部构造的关系。结果表明,该区中高温温泉（中高地温场）的空间分布与地表岩浆岩的出露、地表主要活动断裂带的分布都具有较好的对应关系。综合研究后认为,该区的中高温温泉可归结为岩浆热源型、断裂深循环型和岩浆热源叠加断裂深循环作用型3种基本成因类型。同时还发现,该区的温泉分布与区域地震活动空间上也存在密切的关系,并据此将区内划分为4个地震区带。研究结果表明,本区地表温泉分布所反映出的地温场特征对本区的工程稳定性评价具有重要的指示意义。     

河北献县地热田地热异常的分布特征及成因机制

沉积盆地内地热田地热异常成因机制的定量研究对认识盆地浅部不同构造带之间传热与聚热的差异以及指导盆地中低温地热资源的勘探有着重要的理论与现实意义。河北献县地热田在厚1300～1500 m新生界盖层覆盖下发育蓟县系雾迷山组(Jxw)基岩热储,已开发区的井口水温多高达90～95℃,是一个典型的中低温传导型地热资源区。本文基于横穿献县凸起及邻区的地震剖面,运用2D有限元数值模拟技术,定量—半定量地分析了献县凸起带及邻区热传导与热聚集的差异,并简述了对地热勘探的指导意义。模拟表明,献县凸起带盖层内的地热正异常是高热导率的基岩凸起段所引起的热量快速传递、并在盖层内逐渐累积的结果;献县地热田Jxw组热储顶部的地层温度比饶阳凹陷的同深度地层至少高～20℃,与其近3600 m的基岩凸起幅度密切相关。献县凸起带的地温场在纵向上具“非对称镜像”分布特征,且盖层段的平均地温梯度约为热储层段的3倍,表明浅部盖层段的地热正异常越“富集”,则深部基岩热储段的地热负异常越“亏空”。“高导均化深度”代表了基岩凸起段深部与其相邻凹陷区平均地温梯度相等的热传导平衡线位置。有效盖层覆盖下的基岩凸起带是地热勘探的有利区带,基岩...