西藏羊八井地热田热水的化学组成

羊八井地热田深、浅层热水都是Cl-Na类型,具有相同的B/Cl比值,说明深层热水在上升通道中与冷水相混合形成了浅层热水。浅层流体自西北向东南流动,温度逐渐降低。浅层热储内普遍存在着水岩交换反应,对热水的化学组成有一定的影响。石英和玉髓地热温度计分别适用于计算深、浅层的热储温度。纳木错(湖)不是羊八井地热田的补给区。深层热水在井筒内绝热汽化时不会出现SiO₂结垢,CaCO₃是否会在井筒壁沉淀需要放喷较长时间来检验。文中还阐述了对热水的化学组分进行监测的必要性。     

鄂尔多斯盆地奥陶系热水岩溶特征

鄂尔多斯盆地奥陶系深部白云岩中的溶蚀孔洞,其成因属于热水岩溶作用的结果。本文通过成因矿物学及Fe2+ 、Mn微量元素分析和气液包裹体测定,结合岩溶发育的构造背景,深入揭示了本区热水的来源主要为深部循环热水,局部尚有深部上升的热液加入 ;其热能除地温梯度加热、构造运动加热外,在盆地基底古断裂附近可能还有深部热源的影响而形成的中低焓地热流体。充填矿物包裹体均一温度为 15 0～ 34 9℃,气相成分中CO₂ 摩尔浓度达到44.3%～ 5 6.98%。Fe2+ 、Mn微量元素在鄂 6、定探 1、李华 1井、芦参 1井、陕 8井和旬探 1井白云岩中的富集,指示了这些井区是热水运移的主要近源区。认为热水岩溶的发育,对奥陶系内幕储层的形成具有重要意义     

重庆市统景温泉水化学特征及混合作用

为了探讨温泉水的热储温度、深部热水与冷水的混合作用,以期为勘探、评价和合理开发利用温泉资源提供科学依据,文章对重庆统景温泉、岩溶地下水和地表水物理化学指标进行监测和分析。结果表明:（1）温泉水化学类型为SO4-Ca·Mg型,浅层岩溶水为HCO3-Ca·Mg型,温塘河为HCO3-Ca型;温泉水TDS、Ca2+、Mg2+、SO42-、Si、B、Sr高于岩溶地下水和地表水,主要与温泉水流经碳酸盐岩热储层并发生强烈的水岩作用有关。（2）不同地热温标法的对比应用发现,阳离子和玉髓地热温标法不适用,而无蒸汽损失石英和修正后的SiO2地热温标法更适于计算统景温泉热储的温度,利用这两种方法算出来的热储平均温度为86 ℃。（3）通过Na-K-Mg三角图判断出岩溶地下水在深部含水层与地下热水发生混合。利用混合模型和硅-焓图解法估算出鸳鸯泉中冷水的混入比例分别为89%、86%;2号井中冷水的混入比例分别为80%、79%。2号井冷水混入比例比鸳鸯泉低,可能受2号井周围水泥护壁的影响。      

华北型煤田岩溶水水文地球化学研究进展

文章总结了水文地球化学在分析浅层煤田岩溶水化学特征、建立判别矿坑突水水化学模式、研究矿坑水形成机理以及制定矿区水资源管理和环境保护对策等多方面的应用效果。根据煤田深部开采"三高一扰动"的复杂环境的采矿条件,深部水文地球化学环境表现出岩溶水三维水流系统发育、地下水储量大、水头高、补给广、径流长、水源温度高的特点,建议应用水文地球化学理论、方法研究深循环岩溶水的运动规律、深部岩层与富水性关系、煤田深部地下水水化学特征及其形成机制。     

鄂尔多斯盆地奥陶系不同组构碳酸盐岩埋藏溶蚀实验

鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩储层受埋藏溶蚀作用控制明显,而地层深部复杂的水-岩反应造成埋藏溶蚀研究难度较大,并进而影响了储层的评价与预测。分别利用CO₂溶液和乙酸溶液为流体介质进行溶蚀模拟实验,探讨埋藏条件下温度、压力、流体等因素对不同矿物及组构碳酸盐岩溶蚀作用的影响。结果表明:1）随着温度与压力升高,碳酸盐岩样品在乙酸溶液中的溶解速率均相应提高,在CO₂溶液中的溶解速率则先增加后减小,且在110℃~130℃区间内溶蚀速率最大;深埋藏环境下,各岩类溶蚀速率差异减小,并趋于一致;2）岩石矿物成分和组构,原岩初始孔隙度的大小及其连通关系,以及晶体的产状对成岩后期的埋藏溶蚀作用也具有重要的影响。不溶组分含量低、颗粒/灰泥比高、矿物成分复杂的碳酸盐岩由于组构选择性溶蚀作用而更易被溶蚀;碳酸盐岩的溶蚀速率随方解石含量的增加而增加,但深埋藏环境下,矿物成分含量差异对溶蚀速率的影响作用减弱;硬石膏与白云岩相伴生时,可优先溶蚀形成膏模孔,并促进白云石的溶解,改善储层效果。不同岩性,总体上灰岩较白云岩及过渡岩类更易发生埋藏溶蚀作用。结合研究区实际地质条件分析,砂屑灰岩、膏质白云岩等埋藏溶蚀强度较大,通过对原岩早期组构选择性溶蚀形成孔隙的继承和调整,叠加埋藏期岩溶作用后,可形成规模优质储层。     

万华岩表层岩溶带岩溶动力系统的特点研究

万华岩地区碳酸盐岩中普遍发育的非碳酸盐岩夹层,以及“土层+裂隙层”表层岩溶带双层结构对岩溶动力系统和水循环具有显著影响:非碳酸盐岩地段的地下水因其矿化度较低,CO2 含量较高,而具有较强的侵蚀、溶蚀能力,导致岩溶动力系统的物质和能量传输非常活跃,一个岩溶泉年溶蚀量(以CaCO3计)达2795.4kg;由于非碳酸盐岩夹层的普遍存在,不仅阻碍地下水向深循环,而且还有利于土壤、植被的发育。土壤、植被与地表岩溶裂隙网络对区内岩溶地下水还具有较好的调蓄作用,以致使区内有众多的小泉点在地表出露。      

基于水文地球化学的合山煤田地下热水特征分析

为开发广西合山煤田地下热水资源,以水文地球化学方法为主,通过石英温标法估算地热储层温度,并推测地下热水循环深度,研究地下热水赋存规律。结果显示,合山煤田地下热水补给、径流和排泄受岩溶构造控制,以顺地层为主,穿层次之;接受大气降水入渗补给,水质为HCO₃-Ca·Mg型;采用无蒸汽损失的石英温标法,估算热储层温度约80℃,识别出浅层地下水、浅层地下水与深部地下循环混合水和深部地下循环水3种类型;以井田内No.6钻孔数据为例,800 m孔深以下为深层地下循环水,其热储层温度为63.44~79.41℃,循环深度在2 541~2 704 m,与实际地层埋深相差较小,估算结果可信度较高;在1 400 m以浅,有望探寻到水温约50℃热水;合山煤田地下热水的偏硅酸、温度均达到医疗要求;三、四煤层热导率低,孔隙率小,为热储层良好盖层;四煤层底板合山组下段和茅口组溶隙发育,为良好热水储层。研究成果对煤田地热资源的开发利用前景预测有一定的探索意义。      

水化学温度计估算粤西沿海深部地热系统热交换温度

在实际案例分析中,采用传统地球化学温标计算的温度与实测温度往往有一定的差距,研究系统中矿物-流体的平衡状态、判断作为估算热交换温度的地热温标是否使用、选出最合适的计算结果非常重要.在讨论热水与矿物的平衡状态时,采用Na-K-Mg三角图解法和PHREEQCI程度模拟计算矿物饱和指数的方法进行研究,结果表明:(1) 粤西沿海地热系统采集的23组水样的分析发现其热水水化学特征为热水呈中低温弱碱性、氟含量较高源于热水与花岗岩的水岩相互作用、由内陆至沿海地区水化学类型由HCO₃·Cl-Ca·Na型向Cl-Na型转化;(2) 浅层水的混合使得硅温标的估算值低于实测温度;只有21号水样适合用阳离子温标,其热交换平衡温度为150~170 ℃;1号和19号样可用K-Mg温标计算其热交换温度下限值,分别为136.2和151.6 ℃,其余水样则适合用log(Q/K)-T平衡法估算,深部热水在经历深循环后上升至地表,在浅层受到冷水混合.      

塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏岩溶成因类型

塔河油田位于塔里木盆地北部沙雅隆起中段的阿克库勒凸起上。该凸起自加里东中晚期到海西早期的多次构造抬升运动使奥陶系碳酸盐岩地层长期出露于地表,受到强烈的大气淡水淋滤溶蚀作用。该地区还经历了加里东中期海侵和石炭纪海侵以及二叠纪火山作用。以塔河油田主体区内11口井的33份砂泥质充填物为基础样本,作了硼、矾、镓、铷等微量元素和包裹体分析等地球化学的研究,证实研究区内以大气淡水岩溶作用为主,存在后期的淡水-海水混合岩溶作用和热水岩溶(溶蚀)作用。大气淡水岩溶纵向上主要分为三个带,溶洞充填物的伊利石K—Ar同位素定年揭示其呈上老下新的时序性。海水入侵所改造的为浅层第一、二个岩溶带,热水岩溶(溶蚀)改造的为深部第三个岩溶带。     

油气田古岩溶与深岩溶研究新进展

项目来源：国家“九五”重点科技攻关项目“中国大中型气田勘探开发”研究专题 起止时间： 1996年—2000年 项目负责人：夏日元 主要完成人：夏日元唐健生罗伟权邓自强关碧珠 承担单位：中国地质科学院岩溶地质研究所 古岩溶是指地质历史时期而非现代营力环境下形成的岩溶；深岩溶则为不受地表侵蚀基准面控制环境条件下的深埋藏岩溶作用。近年来，鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地及塔里木盆地等深埋藏碳酸盐岩中的油气勘探相继取得了重大突破，在埋藏深度大于2000～3000m的碳酸盐岩中发现了高产古岩溶储集层。由于储集空间主要为岩溶孔洞、裂缝等，非均质性明显，空间分布规律复杂，加之碳酸盐岩储层经历了漫长的岩溶作用过程(既有地质历史时期近地表环境下的古岩溶作用，又经历了长期逐渐被埋藏过程中深岩溶作用的叠加与改造)，造成油气储集规律十分复杂，给勘探、开发带来了一定难度。为此，从1996年起，国家“九五”重点科技攻关项目“中国大中型气田勘探开发研究(96—110)”特设立了油气田碳酸盐岩古岩溶与深岩溶专题研究。 专题研究采用古水文地质综合方法、溶蚀作用地球化学物理和数学模拟、岩石地球化学测试、岩溶储层介质结构定量评价和预测等技术手段，系统研究了鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地奥陶系碳酸盐岩古岩溶和深岩溶的形成条件、影响控制因素和发育特征，揭示了不同时期岩溶作用的机制、发育演化特征及其与油气富集关系，识别出多种多样的古岩溶成因类型： (1)鄂尔多斯盆地古岩溶包括早期“层状岩溶”、中期“膏溶”和晚期“断裂系统岩溶”三个发育演化阶段。“膏溶”作用起关键作用，古岩溶地貌形态对油气富集有明显的控制作用； (2)深岩溶包括压释水岩溶和热水岩溶两种类型。压释水岩溶是指在压力差驱动下，上覆煤系地层成岩压实过程中释放出来的酸性水，通过渗流窗口侵入古风化壳产生对流循环而形成的岩溶。具有“水平渗流”、“侧向渗流—对流循环”、“纵向对流循环”三种发育模式，与烃类运移、聚集的关系为：早期为烃类改善运移通道，中期改造贮存空间，晚期对储集体形成封闭； (3)热水岩溶为奥陶系古风化壳深埋藏后，受燕山运动构造热事件影响，古地温梯度明显增高，呈承压状态向上运移的具有溶蚀能力的深循环热水对可溶岩所产生的溶蚀作用。热水岩溶主要经历了深循环对流热水形成、溶蚀与白云岩化作用两大阶段，对油气藏的形成具有建设性作用； (4)渤海湾盆地黄骅坳陷奥陶系碳酸盐岩岩溶发育主要经历了三个演化阶段：①加里东晚期—海西早期裸露古岩溶；②印支—燕山早期裸露和浅埋藏古岩溶：③燕山晚期—喜山期埋藏深岩溶。通过研究，建立了向斜翼部侵蚀洼地排泄型、向斜轴部山间洼地排泄型、山前浅埋藏断陷盆地型等三种古岩溶发育模式，以及倾斜垒式断块压释水作用、深埋褶断凸起构造压释水作用、深大断裂带高位掀斜断块热水作用等三种深岩溶发育模式。 (5)建立了各类古岩溶和深岩溶发育演化模式，提出了岩溶型油气储层定量评价和预测的模拟勘探技术，预测了三处有利勘探块区，取得了一定社会经济效益。     

中国典型高温热田热水的锶同位素研究

滇藏地热带的热水大多是大气降水成因，大气降水沿断裂带向下渗透，随地温的增加而逐步升温，并不断地与深部岩石发生水岩相互作用，从造岩矿物中淋滤出锶组分。通过测定热水中的锶同位素组成，可以帮助确定热水的深部滞留环境，研究深、浅层热水的内在联系，区分出不同的水热循环系统。西藏羊八井热田深部由多期次花岗岩组成，岩性差别不大，而锶同位素差异比较明显。热田的深、浅层热水有着相似的^87Sr/^86Sr值，并且只与上新世花岗岩的锶同位素组成相接近，反映了深部热储的岩性特征。在热水从升流部位向排泄区运移时，浅层冷水、始新世火山岩和第四系砂砾岩对热水的锶同位素改造作用较小。云南腾冲热海热田是典型的有幔源岩浆囊作为热源的高温热田，热田由东、西两区组成，其气体和热水在化学组成上有一定的差异，^87Sr/^86Sr值也有明显的不同。因此，可以确定东、西两区的水热系统虽具有共同的热源，但两者之间的水力联系比较微弱，而且热水中的锶组分与热田内大面积出露的火山岩没有关联。     

富CO2深部流体对碳酸盐岩的溶蚀-充填作用的热力学分析

由于广泛而强烈的岩浆作用,我国东部的松辽、渤海湾、莺歌海以及西部的塔里木等盆地中都有富CO₂深部流体的活动。富CO₂深部流体与碳酸盐岩相互作用可用Duan and Li(2008)所建立的CO₂-H₂O-CaCO₃-NaCl体系的热力学模型来进行模拟计算。计算结果表明,富CO₂深部流体在自深部向浅部运移过程中对CaCO₃的溶解度会逐渐增加,到达一定深度后溶解度达到最大值,再向浅部溶解度开始逐渐降低; 也就是深部流体具有深部溶蚀碳酸盐岩-浅部沉淀碳酸盐矿物的规律。与浅部地层中的流体发生混合会使流体的CO₂含量和盐度降低,会导致CaCO₃的沉淀充填; 深部流体进入开启性断裂/裂缝体系中时,由于压力的降低,也会发生CaCO₃的沉淀充填。深部流体的CO₂含量、盐度、温度和压力的变化影响着实际的溶蚀-充填过程。塔中地区钻井也揭示了深部下奥陶统碳酸盐岩中发育有丰富的溶蚀孔隙,而在相对浅部的奥陶系灰岩和志留系砂岩中见有大量方解石的充填,这是富CO₂流体深部溶蚀-浅部充填的一个较好的实例。基于理论和实际分析,本文认为在岩浆火山作用广泛发育的塔里木等盆地中下古生界深部优质碳酸盐岩储层存在的可能性。     

聊城市东部岩溶地热田地下热水水化学特征及成因分析

通过对聊城市东部岩溶地热田的地下热水的化学成分、同位素及其水文地质特征的分析,对这一地区的地下热水的形成和演化过程进行了研究。结果显示地下热水的形成受区内深大断裂和基底构造的控制。本区地下热水的形成是在漫长的地质历史发展过程中各种自然因素综合作用的结果。δD和δ18O的关系及氚（T）值和水化学特征系数说明地下热水为近代大气降水入渗起源的中度或高度变质水,以40年前的古水占优势,新近入渗水的补给量较小。水化学成分的形成以溶滤、溶解作用为主,微量元素成分丰富,反映了地下水经过了漫长和复杂的径流及深循环过程。      

四川牟尼沟水体的同位素地球化学特征

运用同位素地球化学的方法，对牟尼沟各水体中的δD、δ^18O、T值、氘过量参数(d)和元素化学分析数据进行研究，基本查明牟尼沟内大气降水、地表水、地下水以及主要泉水之间的循环和补、径、排关系。珍珠泉和翡翠泉为沟内出露的主要泉水：二道海沟珍珠泉系地下深循环热水的露头，是由补给高度在3700m以上的大气降水渗入地下，再通过深大断裂循环至地下深部，与深部热流进行热交换后，返回地表出露。作为天然温泉开发具有较大的潜力；矿泉水厂沟的翡翠泉是典型的酸性岩溶冷泉，含水层水的径流较珍珠泉慢且滞留时间相对长些，含有一定的CO2，系一深部含水层地下水的露头。它源自补给高度全区最高(3800m以上)的大气降水。泉水流量大而且稳定，水质好，作为矿泉饮用水开发具有重要的经济价值；沟内大多数地表径流来源于大气降水和浅层地下水补给，夏季以大气降水为主，冬季浅层地下水补入到地表径流中的比例相对增加。这种对地表径流的调节作用，对于保持风景区内的景观具有重要作用。     

山东莱芜盆地碳酸盐岩热液溶蚀特征及水文地质意义

鲁中山区莱芜盆地在燕山期发生大规模岩浆侵入活动,岩浆岩体外围碳酸盐岩区分布有水源地、富水块段等岩溶发育富水区,且靠近岩体含水层多发生大理岩化。富含CO₂、H₂S等酸性成分的岩浆热液流体,能对碳酸盐岩产生明显的溶蚀作用。基于岩石样品化学组分分析、水文地质调查及数据统计分析、热液溶蚀地质点详细观测,构建热液溶蚀模式,对莱芜盆地及外围热液溶蚀特征及机理进行研究。结果表明:高温高压岩浆侵入使得接触带碳酸盐岩发生热液变质大理岩化;沿渗透性断裂、裂缝以及不整合面等运移的热液流体,对碳酸盐岩地层产生酸性热液溶蚀和混合溶蚀作用,形成不同规模溶蚀孔洞,构成地下水富集空间,为寻找城镇地下水后备水源地提供新方向。     

冀中地热区深部热水微生物群落组成及其功能预测

了解深部微生物群落组成和功能对探索早期生命起源和利用其独特功能均有重要意义.地热区深部碳酸盐岩岩溶-裂隙热储环境中微生物群落组成和功能特性仍然不清.为了探测冀中地热区深部热水微生物群落组成与功能特性,以浅层水和土壤为参照,利用冀中地热区地热科学钻探孔抽水试验,采集深部热水样,同时采集每个钻孔上方附近的大田农灌井浅层水和土壤样品,用于16S rRNA基因高通量测序,并使用PICRUSt软件进行功能预测.结果显示冀中地热区深部热水含有38个菌门,541个菌属,以细菌为主(97.5％),古菌很少(2.5％),特征性菌群主要是厚壁菌门Firmicutes、硝化螺旋菌门Nitrospirae、热袍菌门Thermotogae和广古菌门Euryarchaeota,优势菌属包括硫酸盐还原菌,固碳作用、发酵作用和硫酸盐还原作用可能较强,而产甲烷作用和反硝化作用可能很弱.深部热水出现好氧嗜温菌,说明在大流量抽水条件下,深部热水受到富含变形菌门Proteobacteria浅层水的补给.本次研究揭示了冀中地热区深部碳酸盐岩岩溶-裂隙热储层含有种类丰富、功能多样的微生物群落,微生物群落特征可作为深部热水与浅层水水力联系的指示剂.     

薄层灰岩浅部岩溶发育特征及分布模型

碳酸盐岩往往含有较多泥质夹层,多发育浅部岩溶裂隙,影响工程基础稳定性。文章依托广西合山市溯河矿区某道路浅部岩溶调查成果,分析了薄层灰岩岩溶宏观形态和垂直分布特征,按照溶蚀程度将其分为碎屑残留带、表层岩溶带和下部包气带;通过室内溶蚀试验,分析了矿物组成、CO2及水动力条件影响下的溶蚀规律;对比分析了薄层和厚层岩溶发育特征。结果表明:（1）薄层灰岩浅部岩溶发育程度与微地貌有关,通常在山谷和地下水强径流带溶蚀作用更为强烈;（2）薄层灰岩溶蚀优先开始于方解石,在岩石表面形成溶孔、粗糙程度增加,提供了侵蚀性溶液流动通道;（3）薄层灰岩岩溶较厚层灰岩岩溶规模小,分布较为均匀,由地表土体渗入地下岩体的地下水含有较多侵蚀性CO2水溶液,会促进岩溶作用的进行;（4）薄层灰岩浅部岩溶发育分布模型为:发育均匀的微小溶蚀裂隙在溶蚀下渗过程中遇到软弱夹层时会沿水平向扩展并随进一步溶蚀作用被充填,垂向深部发展时溶蚀作用逐步消散。     

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。     

咸阳城区热储流体混合作用研究及模拟计算

应用水文地球化学模拟方法对咸阳城区热储流体混合作用分析和混合比例的计算.结合研究区的地热地质和水文地质条件,进行地下热水混合作用和混合程度的研究.结果表明,咸阳城区地下热水在不同程度上都存在与较低温度地下热水的混合作用。应用PHREEQC模拟软件、稳定同位素D和温度计算热水与冷水的混合比例,估算在平衡条件下咸阳城区地下热水与冷水的混合比例在0.09～0.63之间。     

四川牟尼沟水体的同位素地球化学特征

牟尼沟位于四川省北部阿坝州松潘县，青藏高原东隅，系黄龙-九寨沟国家风景名胜区的一部分。文中运用同位素地球化学的方法，对牟尼沟各水体中的δD、δ^18O、T值、氘过量参数(d)和元素化学分析数据进行研究，初步查明牟尼沟内大气降水、地表水、地下水以及主要泉水之间的循环和补、径、排关系。珍珠泉和翡翠泉为沟内出露的主要泉水；其中二道海沟珍珠泉系地下深循环热水的露头，是大气降水通过补给区弱透水覆盖层中的断裂或裂隙下渗，通过深大断裂循环至地下深部，与深部热流进行热交换后，返回地表出露，其作为天然温泉开发具有较大的潜力；矿泉水厂沟的翡翠泉是典型的酸性岩溶冷泉，含水层水的径流较珍珠泉慢，且滞留时间相对长些，含有一定的CO2，系一深部含水层地下水的露头，它源自全区补给高度最高的大气降水。泉水流量大且稳定，水质好，作为矿泉饮用水开发具有重要的经济价值；沟内大多数地表径流来源于大气降水和浅层地下水补给，丰水期以大气降水为主，枯水期浅层地下水补入到地表径流中的比例相对增加。这种对地表径流的调节作用，对于保持风景区内的景观具有重要作用。同时对于评估珍珠泉、翡翠泉的开发潜力以及牟尼沟景区的旅游经济和可持续发展具有重要意义。