西藏错那地热田水化学特征与物源机制

错那县位于西藏自治区山南地区南部、喜马拉雅山脉中段,是我国重要的边境口岸.为了研究错那地区地热田的水化学特征与物源机制,通过对研究区的温泉点水样的水化学数据进行化验分析,结合研究区的地热地质条件,使用piper三线图和Gibbs图等分析了水化学特征和物质来源.在阐明几种主要的地热温度计原理和适用条件的基础上,利用各种地...     

特提斯喜马拉雅马拉山花岗岩的年代学、地球化学特征及成因机制

马拉山花岗岩位于特提斯喜马拉雅的西部,其主要矿物组成为石英、钾长石、白云母和黑云母。锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb定年表明,花岗岩的发育记录了(28.0±0.5)Ma和(18.4±0.3)Ma两期深熔作用,(18.4±0.3)Ma代表了最终的结晶时间。全岩地球化学分析结果显示,样品具有高的SiO2(72.36%~72.51%)、Al2O3(15.22%~15.37%)和CaO(1.64%~1.66%)含量,高的K2O/Na2O值(0.97~1.05)和A/CNK值(1.15~1.20),显示高钾钙碱性过铝质的特征;岩石富集Rb、Th、U和K,亏损Ba、Nb、Sr和Zr,Eu负异常不明显(δEu=0.80~0.89),轻重稀土分馏较强[(La/Yb)N=7.09~19.68]。马拉山花岗岩具有较低的Rb/Sr值(0.90~1.10)和较高的CaO/Na2O值(0.44~0.46),指示岩浆源区物质成分可能以页岩为主;样品(87Sr/86Sr)i和εNd(t)分别为0.742522~0.744097和-14.5~-13.7,与大喜马拉雅结晶杂岩中变质沉积岩成分一致,表明其来自变质沉积岩的部分熔融。岩石具有较低的(87Sr/86Sr)i和较高的Sr含量,且随着Ba含量的增加,Rb/Sr值基本不变,表明马拉山花岗岩是水致白云母部分熔融的产物,部分熔融可能与南北向裂谷的东西向伸展关系密切。     

喜马拉雅山南地区地热水和钙华地球化学特征与成因机制

喜马拉雅山南地区拥有丰富的地热资源。开展地热水和钙华成因机制的研究,有助于了解地热资源特征和古气候变迁信息,对丰富山南地热资源的系统性研究和青藏高原气候环境变化研究均具有重要理论意义。本文以喜马拉雅东段山南地区的邛多江、古堆和曲卓木的三个温泉为研究对象,通过采集温泉地热水和钙华数据,综合分析了地热水水-岩作用特征、热储温度估算、补给来源追溯和温泉钙华的成因类型、形成年代、古气候意义等。结果表明：邛多江温泉的水化学类型为HCO₃·Cl-Na·Ca型;古堆日若沸泉的水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca·Na型;古堆茶卡沸泉的水化学类型为Cl-Na型;曲卓木热泉的水化学类型为Cl·SO₄-Na·Ca型。温泉地热水中的阴阳离子来源主要是硅酸盐岩的溶解以及部分碳酸盐岩和盐岩的溶解。由于温泉地热水均未达到水-岩平衡状态,利用石英地热温标得出浅部热储温度为129～148℃,利用硅-焓图解得出深部热储温度和冷水混合比例为181～221℃和58%～65%;氢氧同位素显示地热水补给高程为4467～5303 m。在山南地区,地热水受到高海拔大气降水和冰雪融水的补给,通过主要断裂构造运移到深部加热并在高温高压下沿着裂隙、节理上升,然后与浅层冷水混合,最后沿浅部地表松散破碎带出露形成温泉。温泉钙华CaO占比43.43%～56.66%,且显示出轻稀土元素富集的特点;δ¹³C指示温泉钙华为热成因,钙华中的碳主要来自于深部碳酸盐岩的变质成因,仅古堆日若沸泉有部分地幔碳;¹⁴C测年显示钙华的年龄为21280±70～43500年,Mg/Ca、Mg/Sr比值指示降雨量在43.50 ka年由峰值迅速减弱,并在42 ka～21.28 ka年期间降雨量又逐渐增强。     

特提斯喜马拉雅带中段桑秀组玄武岩的地球化学和岩石成因

桑秀组玄武岩仅仅分布在特提斯喜马拉雅带中段东部,古地理属大印度北缘.分别采用 XRF、 ICP MS和全岩同位素稀释法对这些玄武岩的主元素、微量元素和 Sr Nd同位素进行了系统分析,并用来推论其成因.结果显示,桑秀组玄武岩除了 MgO含量和相容元素含量较低表明其为演化岩浆以外,其高 TiO2、 TFeO和 P2O5含量 (分别平均为 3.46%、 10.90%和 0.51% )、轻重稀土明显分馏 [(La/Yb)N=8.4～ 10.2]、 Ti/V、 Ti/Y和 Zr/Y比值高以及富集 Ba和 Th等不相容元素和高场强元素等特征与洋岛玄武岩 (OIB)相似;桑秀组玄武岩高 Sr [(87Sr/86Sr)t=0.707 370～ 0.709 904]和较低ε Nd(t)(=- 1.71～ 2.00)同位素组成以及微量元素地球化学指标等又显示了岩石圈地幔物质的印记;微量元素特征显示桑秀组玄武岩为大陆边缘裂谷背景下的碱性玄武岩,在源区物质低度部分熔融过程中不断有橄榄石等铁镁矿物的分离结晶,没有遭受地壳混染;桑秀组玄武岩的地球化学特征和同位素组成可与印度东缘的 Rajmahal玄武岩、印度洋 90° E海岭玄武岩和 Kerguelen OIB对比,提出桑秀组玄武岩可能是岩石圈地幔与地幔热柱或热点物质相互作用的产物,这种地幔热柱或热点可能与 Kerguelen热点的早期活动有联系.     

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。

     

天津滨海新区深部地热流体水文地球化学特征

通过近几年滨海新区深部热储的勘探开发,对古近系东营组和蓟县系雾迷山组的认识也逐步加深。从水化学特征、热储温度、水文地球化学作用方面对东营组和雾迷山组地热流体展开分析,为进一步开发利用深部热储地热资源提供了依据。宁河凸起雾迷山组补给较为充分,东营组赋存环境较封闭,东营组地热流体属于“平衡水“;地热温标计算出的雾迷山组热储平均温度约126℃,东营组热储平均温度100 ℃,两者均源自大气降水,东营组地热流体与岩石交换时间更长些,循环能力更弱,深部地热流体径流方向自NE向SW向,径流过程主要发生了溶滤作用、阳离子交换、沉淀作用及混合作用。     

特提斯喜马拉雅东部早白垩世双峰式火山岩地球化学特征及地质意义

东冈瓦纳大陆初始裂解时间的界定对古地理重建和地球动力学模型的关键约束具有重大意义,为了研究东冈瓦纳大陆裂解时间,本次研究以特提斯喜马拉雅东部索努地区桑秀组双峰式火山岩为研究对象,其岩石学特征、地球化学特征以及LA-ICP-MS锆石U-Pb定年的研究表明：酸性火山岩主要为英安斑岩和气孔杏仁状英安岩,具过铝质(A/CNK值为0.98～1.15)、钙碱性-碱性(AR值为2.15～2.71)的特征,微量元素Th, U,Ce, Zr, Nb, Y及轻稀土含量较高,Sr, P,Ti含量较低,10 000Ga/Al比值较高(3.12～3.62),与A型花岗岩地球化学特征相似,为基性岩浆底侵导致的地壳部分熔融的产物,酸性火山岩的成岩年龄为138.0±1.3 Ma。基性火山岩主要为隐晶质和气孔杏仁状玄武岩,具准铝质(A/CNK值为0.67～0.91)、钙碱性(AR值为1.49～1.78)的特征,其TiO₂,P₂O₅,Ba, Ta, Nb, Sm等元素及轻稀土含量较高,Rb, K等元素含量较低,与OIB型玄武岩特征较为接近,为Kerguel...     

石城地热带水文地球化学特征与成因分析

石城地热带蕴藏着丰富的地热资源,从水文地球化学角度系统研究其地热水演化机理,对支撑地热带盲区靶区优选和隐伏型地热水的发掘,对推动地热资源的可持续规模化开发利用具有重要意义。本文在充分分析石城地热带地热地质条件的基础上,根据地热水与冷水水化学分析结果,采用Piper三线图、溶质间相关分析、地球化学温标法等手段,对地热水化学特征、矿物元素来源、热储温度与埋藏条件、浅层冷水的混合机制等进行了讨论分析。结果表明,石城地热带所有地热田同属一个地热系统,大气降水在北东部牙梳山中低山区自然入渗补给,深部循环获取幔源大地热流的供热,并与营上岩体富钾花岗岩充分水-岩作用富集K⁺、SiO₂等矿物元素,遇石城断裂阻水后转向南西侧向径流和浅部排泄。地热水水质由HCO₃-Ca型向SO₄-Na型、SO₄·HCO₃-Na·Ca型、HCO₃-Na·Ca型转化,这种分带性是受深部地热水径流距离、浅部冷水混合比例、上涌途经地层与矿体特征等联合控制的结果。     

特提斯-喜马拉雅北带侏罗纪——白垩纪界线层序地层分析

侏罗纪、白垩纪是特提斯-喜马拉雅海区演化过程中的一个极其重要的阶段,其沉积物蕴涵着新特提斯早期演变的丰富信息。通过实测浪卡子县多久乡卡东晚侏罗世—早白垩世地层剖面,结合前人的研究成果,在对剖面进行层序地层分析的基础上,识别出4个三级层序。特提斯-喜马拉雅海区晚侏罗世层序地层总体上表现为海退的进积序列,反映了特提斯-喜马拉雅海区持续收缩和海平面下降的过程;早白垩世层序地层总体表现为海进的退积序列,反映了特提斯洋壳的扩张阶段。早白垩世桑秀组可以分为2个层序,第一个层序为Ⅰ型层序,镜下观察表明,早白垩世桑秀组底部的砂岩为近源沉积,属滨浅海相沉积,为低水位体系域,颗粒的定向性指示该区后期受到强烈的挤压作用;中部为次深海沉积,为海侵和高水位体系域;第二个层序为Ⅱ型层序,发育陆棚边缘体系域、海侵体系域和高位体系域,由陆棚、火山陆隆和浊流沉积组成。甲不拉组的砾岩属于新层序的开始,为低水位体系域。该剖面海平面相对变化曲线与同期全球海平面相对变化曲线基本一致。该区层序形成的控制因素包括构造沉降-火山活动、海平面相对变化和沉积物供应。结合锆石SHR IM P年代学研究可以确定侏罗纪/白垩纪的界线位于前人认为的维美组上部砂岩之底。     

从青海共和—贵德盆地与山地地温场特征探讨热源机制和地热系统

青海共和—贵德盆地及其相间山地具有盆地传导型地热资源,地温梯度大,地热勘探钻孔在基底均见花岗岩,盆缘山地隆起断裂对流型温泉呈带分布,水温高,也出露在花岗岩中.对其热源机制的认识目前存在分歧.本文对地幔型热源提出质疑,认为花岗岩放射性生热为壳内热源并提出地化依据;同时,用地热钻孔测温曲线和地球化学地热温标对热储温度和深度进行了探讨.研究结果表明,周边山地属中温地热系统,新生代断陷盆地内具高温地热系统,其钻孔井底测温已达175~180℃,是干热岩开发的优选地段.     

阜阳地区地热水化学特征及同位素分析

为研究阜阳地区地热形成机制的控制作用,在分析研究区地热地质条件的基础上,利用已有的勘探井水质资料,对研究区地热水的化学特征进行了分析,得出地热流体在垂向、横向上的分布特征,揭示了太古宇五河群风化壳可以构成热储,其较低的总溶解固体(total dissoloved solids,TDS)不同于区域常见的新近系馆陶组、古近系界首组热储。同时,利用大气降水和地热水的稳定同位素资料,研究得出区内地热水的来源主要为大气降水,大气降水经侧向径流补给和蒸发/浓缩作用形成了高TDS地热流体; 利用地热水放射性同位素资料估算了研究区地热水年龄。通过地热水化学、同位素及控热构造等研究,建立了研究区地热资源形成的概念模型,为该地区地热开发利用提供了指导。     

Discussion on heat source mechanism and geothermal system of Qinghai Gonghe-Guide Basin

The Qinghai Gonghe-Guide Basin together with the alternatively distributed mountainous region shows characteristics that the conductive geothermal resource of the basin has high geothermal gradient, the granite occurs in the bottom of borehole for geothermal exploration, and the convective hot springs in the basin-edge uplift fracture are in zonal distribution and with high-temperature geothermal water. There are still some divergences about the heat source mechanism of the basin. In this paper, queries to the view of mantle-derived heat source have been put forward, coming up with geochemical evidences to prove that the radiogenic heat of granite is the heat source within the mantle. Additionally, temperature curve is drawn based on the geothermal boring and geochemical geothermometer has been adopted for an estimation of the temperature and depth of the geothermal reservoir, it has been found that the surrounding mountains belong to the medium-temperature geothermal system while the area within the basin belongs to the high-temperature geothermal system with the temperature of borehole bottom reaching up to 175-180 ℃. In this paper, discussions on the problems existing in the calculation of geothermal gradient and the differences generated by the geothermal system have been carried out.     

胶东典型花岗岩热储地下热水水化学特征及热储研究

招远地热田位于胶东隆起区,元古代蚀变花岗岩分布广泛,地下热水微量元素丰富。为查明地下热水微量组分的赋存条件、花岗岩热储环境与地热资源量,利用地下热水水化学分析、热储分析及有效能源换算法,建立Gibbs模型,进行PHREEQC模拟并开展热储估算。研究结果显示：（1）地下热水水化学类型为Cl—Na型,与海水水化学类型一致,地下热水溶解性固体总量（TDS）介于1359.7~5302.0 mg/L,锶、溴、偏硅酸等微量组分的质量浓度分别达26.20,7.50,88.00 mg/L,均超过国家医疗热矿水水质标准;（2）地热田东北方向的玲珑花岗岩中锶的质量分数较高,介于334~1 805 mg/kg,是地下热水中锶的一个重要来源;（3）热储温度在107~215 °C之间,硅-焓图解法分析冷水混入比例为33.6%~58.9%。结果显示：40~60 °C的总可用能源19.73 TJ/a,总热能达5479.57 MW·h,吨油当量471.16 toe;>60 °C的总可用能源301.57 TJ/a,总热能达83771.53 MW·h,吨油当量为7203.06 toe。综合分析认为研究区地热资源丰富,地下热水微量组分来源于花岗岩热储层的溶滤作用,富集过程受热储环境的影响,研究结果有助于完善地下热水水-岩相互作用理论。     

宜良地热田水化学特征分析与研究

水化学特征不仅应用于分析地下水水质的时空变化规律,而且还提供地下水水动力环境信息。水化学分析方法已成为对探索地热田成因、地下水补给来源等常用的研究方法。基于近些年的研究资料,综合分析热储层结构特征和水化学特征,认为宜良地热田为层状热储型中低温地热田,其热储层为震旦系灯影组。研究热储层流体的化学分布特征以及热流体的化学成分与温度的关系等,用化学温标核算了热储层温度,认为K-Mg温标更适用于中低温地热田热储温度的估算。地热水水化学特征等基本地质特征可作为地热田规划和开发的理论基础。