新疆曲曼高温地热田水文地球化学特征研究

介绍了新疆曲曼高温地热田的地热地质背景,利用水质测试结果分析了地热田及其邻区一带地热水、浅表冷水及冷-热过渡水的基本化学组分和地热水标性组分特征,并研究了热水化学组分来源及其运移规律。在此基础上分析了深部热储的水岩平衡状态,计算了热储温度。研究表明:地热水的化学成分以Na+、Cl-和SO2-4为主,Ca2+和HCO-3次之,为典型的高温地热流体化学类型;地热流体在热田中部呈垂向上涌,在热田南部、东部及北部地热流体经深部垂向上涌后发生了明显的侧向径流;曲曼地热田深部热储为还原环境,渗透性较强,具中强的地热活动背景,计算热储温度在114～186 ℃之间,温度背景中等偏高。     

贵德盆地地下热水水文地球化学特征

研究工作对完善区内高温地热系统成因机理和后期勘探及钻探工作提供一定的参考意义.为进一步研究贵德盆地地热资源赋存状态及热源来源,在充分了解贵德盆地地热地质条件的基础上,采集区内地热流体样品,进行水化学全分析和氢氧同位素分析,得到该区地热流体化学特征和氢氧同位素特征,估算了区内高温热田-扎仓寺热田的热储温度.分析结果表明:该区高温地下热水的水化学类型主要为SO₄·Cl-Na型,低温水水化学类型较为复杂,主要为SO₄-Na、SO₄·HCO₃-Na型;扎仓寺热田地下热水中Li+、F-、Sr2+、As3+与Cl-存在很好的正相关性,显示了相同的物质来源,SiO₂2-与Cl-极高的正相关性进一步验证了扎仓寺地热为深部热源;氢氧同位素数据都集中在当地大气降水线附近,说明地下热水主要为大气降水补给.选用合理的水文地球化学温标计算了扎仓寺热田的热储温度,并利用硅-焓模型分析了该热田地热流体中冷水混入比例及冷水混入前的热储温度,分析认为扎仓寺热田4 000 m以内存在两个热储层,第一热储层热储温度约为133 °C,热循环深度为1 800 m;第二热储层热储温度约为222 °C,热循环深度约为3 200 m.      

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。     

漳州热田地下热水的循环深度

漳州热田是我国东南沿海地区目前所见温度(121.5℃)最高的一个。热田地热地质、地球化学以及地温场的研究结果表明,漳州热田属于深循环对流型热田。为了计算热田的热水循环深度,本文采用管道模型的方法,利用热田中心钻孔的测温资料计算地下热水上涌的流速,利用热田内水化学资料计算热储温度,然后用图解法求出漳州热田热水的循环深度为3.4—4.0 km,为漳州热田的成因分析和热水资源的评价提供了依据。     

川西南喜德热田地下水水文地球化学特征

地下热水的形成和化学组分特征常受断裂构造和热储地层岩性的影响。川西南喜德地热田内出露的冷泉水和地热水严格受断裂控制,前者为主断裂控制的浅循环型碎屑岩或岩溶裂隙孔隙水;后者则为次级断裂所控制的深循环型裂隙水,其热储层为碳酸盐岩。基于喜德热田形成的地质构造背景,通过开展热田内地热水和冷泉水水化学指标的测试和分析及水岩相互作用模拟,对该热田水文地球化学特征进行了研究。结果表明：喜德热田地热水和冷泉水水源均为大气降水,补给高程分别为2 874~3 092 m和2 584~2 818 m。受温度、含水层矿物类型、水岩相互作用的影响,地热水和冷泉水水化学类型和各组分差别较大,前者为HCO3·SO4-Ca·Mg型水,后者为HCO3-Ca·Mg型水。水岩相互作用模拟表明碳酸盐岩矿物、石膏矿物的溶解和沉淀及阳离子交换过程是导致地热水和冷泉水水化学组分差别较大的主要原因。此外,采用二氧化硅类温标计算喜德热田热储温度为56~90 ℃,循环深度为1 422~2 558 m。研究结果对阐明喜德热田的成因模式,地热水的进一步开发和热水资源的可持续利用具有重要意义。     

西藏羊八井热田井孔喷流模型与喷流类型

本文从热田热储流体的内能及井筒水文地质力学条件出发,总结了西藏羊八井热田人工井孔喷流类型,提出适合该热田的孔内高温热水汽化喷流的模型,该模型得到了较好的实例验证。     

北京市延庆地热田成因模式

通过对地热流体水化学、同位素以及热储岩石热物性测试,分析了延庆地热田大地热流特征、地热流体补给来源、年龄、循环深度以及热储温度等,从源、通、储和盖四方面系统总结了地热田成因。结果显示:延庆地热田属于由正常大地热流加热的非火山型地热系统,热田内大地热流值为75.6m W/m~2,地热流体补给来源于延庆西北部山区的大气降水。热田内三个主要热储中的地热流体年龄和循环深度存在一定区别。燕山期花岗岩、白垩系砂岩和蓟县系白云岩热储中地热水年龄分别为15～21ka、28ka、48ka。花岗岩和砂岩热储中地热流体循环深度约2500m。白云岩热储中流体循环深度为2900～3600m,热储温度分布范围为80.5～98.3℃,平均热储温度90.6℃。     

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.      

西藏玛旁雍错地热水地球化学特征及其成因机制分析

西藏地区位于欧亚板块与印度板块碰撞造山带,构造活动强烈,具有丰富的地热资源。本次研究在西藏阿里地区水热活动强烈的玛旁雍错地热田实地采集地表热泉样品进行水化学分析,依据地热水水化学特征,评估研究区热储平衡状态与热储温度,分析地热水在深部的水文地球化学过程,识别地热系统深部热源类型并阐明地热系统成因机制。通过此次研究表明：区内地热水主要为碱性Cl-Na型或HCO₃-Cl-Na型水和酸性SO₄-Na型水,地热水在深部已经与热储围岩达到完全平衡状态,通过地热温标计算热储温度在200℃左右;地热地表显示、热水水化学组分特征、热储温度类型等分析揭示玛旁雍错为岩浆热源型地热系统,地表不同类型地热水是深部母地热流体沿断裂向上运移过程中经不同水文地球化学过程形成。

     

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。      

带状热储地热田温度场特征及控热因素——以湖南省汝城县热水圩地热田为例

带状热储地热田是高品质地热资源的集中赋存区, 热储构造分布极不均一, 钻探风险高, 温度场是认识热储分布的重要窗口。以湖南省温度最高、流量最大的汝城县热水圩地热田为例, 通过温度场、水流量和岩心差异, 识别了热田内不同热储构造区空间分布, 探讨了控热因素的耦合关系, 分析了形成高温大流量地热田的主控因素。研究结果表明, 热储构造受走滑断裂破碎带控制, 在平面上分异为6个区, 主通道区、侧通道区和渗流通道区井温曲线形态依次为高幅蘑菇状、高幅瀑布状和高幅阶梯状, 水温度依次降低, 流量依次减小, 水化学类型由HCO3-Na型变为HCO3-Ga-Na型, 水流量等值线呈带状分布。温度在变质岩区迅速降低, 显示出变质岩的侧向隔水隔热作用, 垂向高温中心随埋深增大向东部迁移, 热储裂隙内充填SiO2与辉沸石, 深部热水主要来自东部花岗岩区。热田发育在地形高差大、走滑断裂深切、岩石脆而致密的地区, 受地形、断裂和岩性的共同控制, 来自花岗岩地区的深循环热水, 在浅部受到变质岩的侧向封堵, 最终在多组断裂交会的山间洼陷集中排泄, 形成高温大流量地热田。     

西藏羊八井热田的成因——地壳表层地下水的环流

我们在热田温度场、压力、视电阻率、水热蚀变矿物和硫、氢、氧同位素及区域地质、地球物理资料基础上,提出羊八井热田的“自由对流模型”。根据由自由对流机制控制的热流体的“蘑菇形”温度结构,可指导浅层热储的布孔、设计钻孔合理结构并能预测深部热储的高温中心位置。有迹象表明,自由对流形     

澜沧江某水电站热水系统循环演化机制研究

研究区位于西藏自治区昌都市芒康县境内曲孜卡乡和盐井乡交界的澜沧江河段,由于复杂的地质背景,形成了一系列物理、化学特征各异的温泉及盐泉。研究区域热水系统主要以盐泉泉群和中低矿化温泉的形式分散出露,根据地质地热结构以及热水水文地球化学特征,将区内热水系统划分为盐井系统、右岸曲孜卡系统、左岸玄武岩系统以及外围温泉。通过工程区区域地质背景及周边热水同位素特征,结合工程区及周边热水系统的热储温度、热储深度计算,研究各热水系统的循环演化机制对工程区的影响具有十分重大的意义。     

峨眉山柿子坪热田地下水碳氧同位素特征初步研究

在峨眉山柿子坪热田地质调查及热水勘探过程中,采用了碳、氧同位素地球化学方法,结果发现了不同成因类型地地下水其碳、氧同位素组成特征各不相同,为查明地下热水的形成条件提供了重要依据,表明用地下水中ＨＣＯ３＾－的碳、氧同位素组成来研究地下热水系的发育特征是有前景的。     

西藏羊八井地热田硼同位素地球化学特征初步研究

基于国外大量硼同位素示踪的地热研究实例,在先期建立的MC-ICP-MS测定水中硼同位素分析方法基础上,以羊八井地热田为研究对象,进行了热田地热流体的硼同位素地球化学初步研究。研究表明,羊八井地热田区热储流体的硼同位素值为 -10.5‰～-9.1‰,为非海相来源; 结合区域地质特征,研究认为热储内的硼组分来源于蚀变花岗岩围岩,并且蚀变花岗岩的硼同位素特征可能与深层地热流体相似。研究表明羊八井浅层热储内硼元素的地球化学行为并非完全是保守元素,存在着一定的硼同位素分馏。在端元硼同位素特征差异较小的羊八井热田,为硼同位素二元混合模型示踪水体混合过程带来了相当的复杂性。本文从热田开采过程与采样时间、水—岩相互作用、气—液相分离以及结垢过程等方面分析了浅层热储内引起硼同位素分馏的可能因素,其中从整体来看,气—液相分离过程的影响相对较大;而在个别井位水—岩相互作用与结垢的影响可能相对较为显著。     

北京市通州区地热流体水化学和同位素特征及其地热学意义

通过对北京市通州区蓟县系岩溶热储中地热流体的水化学组分、2H、18O、3H、14C、锶同位素组成的研究,论述了区域内地热系统中水的补给径流循环特征和地温分布特征.研究区内蓟县系热储中地热水的出水温度分布在35～91℃范围内,补给来源为北京市西北部或北部山区大气降水,平均补给高程为1510 m.热储中地热水年龄和热储温度...     

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。     

西藏谷露地热田地热地质特征

西藏谷露地热田于2020年成功揭露到189.2℃的高温地热资源,研究谷露地热田地热地质特征,对西藏地热资源勘查开发和揭示高温地热系统成因机理都具有重要的科学与指导意义.本文以构造地质调查为基础,结合最新物探、钻探、水文资料,通过解析构造-水-热循环系统内在联系,总结构造控热规律,并建立了谷露地热田地热系统概念模型.谷露地热田内主要发育N-S向（F1、F3）、E-W向（F2、F4）和NE向3组断裂.大气降水与冰山融水沿盆地西侧九子拉-桑雄断裂下渗,经深循环加热以盆地西缘F1断裂为导热通道向上运移,由于受到南北两侧F2、F4断裂的阻隔作用,热水在F1和F3断裂组成的“Y”字型断裂系统内汇聚集中,形成热储,并在地表沿NE向和N-S向断裂构成的通道系统中运移排泄;盆地基底花岗岩之上覆盖的泉胶砾岩层对热储起到了良好的隔水保温作用;热田内第四系沉积很薄,热储主要赋存于基岩裂隙中,为基岩裂隙型热储.F1与F3构成的“Y”字型断裂系统是热储赋存的主要场所,谷露地热田地热资源勘查开发要以这两条断裂为重点勘查目标.     

西藏东部阿旺地下热水化学特征及其成因初探

本文基于西藏阿旺乡的地热地质背景, 综合应用野外调查、水文地球化学、环境同位素方法, 初步探究了区内出露地下热水的发育特征及其成因机制。结果表明, 地下热水化学类型为HCO₃-Na型, 这与地下热水在径流过程中与围岩发生溶滤作用和阳离子交互作用有关。氢氧同位素分析显示地下热水补给来源为大气降水, 并伴随有轻微的氧漂移现象, 表明水岩作用较强烈, 热储温度较高。采用同位素方法估算补给高程在4600~4800 m左右, 推测地下热水的补给区为阿旺乡西北部山区。Na-K-Mg三角图判别法和矿物饱和度指数表明地下热水为未成熟水, 其在上升过程中受到了浅表冷水的混合, 冷水混入比为60% ~70%, 采用地球化学温标计算得到的深部热储温度为170~200 ℃, 地下热水循环深度为4500~5300 m。阿旺地区地下热水成因模式为:大气降水自补给区入渗进入深循环, 经大地热流加热形成热水, 热水在地下循环过程中沿断层破碎带上升受到浅循环冷水混合后出露地表形成温泉。     

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%。