山东德州凹陷地下热水地球化学特征及成因

典型地区地下水成因和演化机制的研究不仅对于热水资源的合理利用与开发具有重要的指导意义,而且可以为日后的地热资源勘查评价提供重要信息。笔者通过对德州凹陷的地下热水的化学成分、同位素及其水文地质特征的分析,进而对这一地区的地下热水的成岩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对地热形成的控制,地下热水补给是来自大气降水,为入渗变质水,水化学成分以易溶盐溶解作用为主,其气体组分主要起源于大气、地壳和地幔的混合物,反映了地下水长期径流及深循环中各种水化学作用。     

开封凹陷区地下热水的化学特征

在分析开封凹陷区地下热水的水化学组份的基础上,分别对其分布特征和动态特征进行了初步分析,并对其热水进行了医疗热矿水等质量评价.为合理开发利用地热流体资源提供了地质依据.     

菏泽凸起池下热水的水文地球化学特征及成因分析

在分析地下热水水评论地球化学特征的基础上,对菏泽凸起地下热水的化学成分形成和演化过程进行了研究,并利用水文地球化学方法、同位素分析方法及古水文地质条件分析方法对菏泽凸起地下热水的成因进行了探讨。认为菏泽凸起地下热水为大气降水起源的入渗变质水。     

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。     

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。     

固市凹陷地下热水水动力条件分析

分析了陕西关中盆地东部固市凹陷地下热水同位素及水文地球化学特征,探讨了研究区地下热水的水动力条件。研究结果表明：固市凹陷从西向东,断层切割越来越深,地下热水的滞留时间越来越长,水交替程度从积极到异常缓慢,水岩反应从不充分到剧烈,赋存环境越来越封闭。固市凹陷西侧(三原、富平),断层发育浅,地下热水滞留时间短,与当地大气降水交替积极,水岩反应不充分,为现代循环水混入的,热储环境开放的地下水,具有较强的更新能力,可维持现状开采;固市凹陷东侧(渭南、华阴),断层切割深达基底,地下热水滞留时间长,水岩反应强烈,水交替异常缓慢,为热储环境非常封闭的地下水,更新能力比较弱,应限制其开采量。     

运城市地下热水的分布及成因分析

运城市位于山西省南部,是一位于中纬度地带的内陆盆地,具有良好的地热地质边界条件。区内地下热水的分布,在全国、特别是相对于内陆地区来说,是数量较多的地区之一。以热水的分布规律、类型特征为基础,结合浅部和深部地质构造特征,对其分布规律、成因条件作初步分析,为地下热水的开发利用提供技术依据。     

华南热水成因硅质岩建造的稀土元素地球化学特征

本文在华南地区若干个重要层位热水成因硅质岩建造的稀土元素地球化学数据的基础上,讨论了热水成因硅质岩的REE特征及其与形成环境的关系。指出典型热水沉积建造的δCe为负异常,而δEu为正异常,且LREE>HREE;这种热水成因的硅质岩REE总量普遍较低,且有从热水喷口向外REE总量增高的趋势。热水成因硅质泥岩与正常沉积成因硅质泥的混合存在使稀土元素分布状况变得更复杂。     

平顶山矿区地下热水深部温度估算——地球化学温标的应用

应用地球化学温标估算了平顶山矿区地下热水的深部温度；介绍与分析了地球化学温标的应用条件、水－岩反应平衡状态，在此基础上应用合适的温标进行了计算。其结果为该区地温场和水－岩温度关系的研究提供了资料     

长白山地热田地质及地球化学特征

长白山火山活动频繁,火山断裂发育,为地热田提供了良好的热源和通道,据地热水的地球化学特征,确定大气降水是地热水的主要来源。裂隙、岩溶发育的集安群大理岩为热水提供了良好的储集空间。利用地球化学温标估算热储温度150℃左右。     

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。     

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。     

琼东南盆地深水区浅表层水合物稀有气体地球化学特征及意义

琼东南盆地深水区具备形成天然气水合物藏的地质条件,是我国海洋天然气水合物两个勘探开发先导示范区之一。本文选取深水区浅表层水合物为研究对象,基于天然气地球化学、稀有气体地球化学分析,开展了其与深部常规天然气藏的对比研究。结果表明:本次研究的浅表层气体碳同位素与深部常规天然气碳同位素的特征类似,气源主要为深部热成因气,生物气的贡献不明显,气体的成因类型为煤型气,推测气源岩为崖城组煤系烃源岩。轻稀有气体Ar同位素组成显示,气源岩和第三系相关;样品中³He/⁴He值偏高,指示了部分幔源气的贡献。因此,在富生烃凹陷背景下,讨论深部热成因气对水合物成藏具有重要意义,深部热成因气藏与浅层水合物藏在垂向上可以形成立体的天然气藏,为未来的“多气可采”提供理论支持,也有助于提高深水区天然气水合物矿藏开发的经济性。     

深层地热能开发及其对地热水流场的影响

为了研究深层地热能开发对热储层流场造成的影响,选取兰考县深层地热能开发为研究对象,分析研究区新生代以来的地质结构和区域构造特征,调查地区地热开采情况及存在的问题。根据地热能类型分析了第四系Q、新近系明化镇组N₂、新近系馆陶组N₁等3个热储层特征,利用可控源音频大地电磁测深查明区内的断裂分布、热储层发育、隔水边界等条件,通过现场试验与测试手段查明不同部位热储层的参数指标,分区计算各层的地热资源量。根据开采方式、边界条件、水文地质参数建立数学模型,通过数值模拟预测出2023年Q热储层流场将恢复到原始流场模式,N₂热储层流场漏斗效应持续减弱,N₁热储层流场漏斗效应明显且分布不规则,为控制地热资源开发对环境造成的影响,提出封闭循环利用地热、同层加压回灌的开采方式及合理布局开采井、综合利用多层地热等措施,为本地及周边地区地热资源开发及环境保护提供参考。     

The use of geochemical indicator elements in the exploration for hot water sources within geothermal fields

Soils, rocks, altered rocks, hot and cold waters, and hot spring precipitates were sampled within and on the outskirts of geothermal fields in China. The contents of thirty trace elements in soils and rocks show that Hg, As, Sb, Bi, Li, Rb, Cs, Au, Ag, B, W, Sn, Pb, Zn, Mn, Ni and Co can serve as direct and indirect indicators for geothermal field exploration. Large amounts of data indicate that Hg, As and Sb are the best indicators of hot water sources. Altered rocks contain higher Hg, As, Sb, Bi and Be than unaltered rocks. Based on their abundances in hot waters, it is suggested that the following elements may be used as hydrochemical indicators of high-temperature hot-water geothermal systems: K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, SO²⁻₄, HCO⁻₃, F⁻, Cl⁻, SiO₂, HBO₂, CO₂, pH, total dissolved solids and hydrochemical types, as well as Hg, As, Sb, Be, Li, Rb and Cs. Modern precipitates associated with hot springs have high contents of Ba, Be, Fe, Ti, Hg, As, Sb and Bi. Using these geochemical data, the authors have had much success in locating hot water drill sites within geothermal fields. Case histories are described for five geothermal areas.     

赣南地热气体起源的同位素与地球化学证据

对取自赣南地区10个温泉的地热气体进行了气体化学成分及氦、碳、氖同位素组成的分析。该区地热气体可分为CO₂型和N₂型两种类型。CO₂型地热气体分布在赣南东南部地区,主要成分是CO₂,占总体积96.47%以上,二氧化碳气体的δ¹³C值为 -5.50‰～-3.49‰（PDB）,平均为 -4.66‰,为幔源无机成因,其氦同位素组成为1.36～2.27 R_a,具有明显的幔源成因特征,最高约有28.2%的氦源于地幔,其N₂-Ar-He关系研究表明,该型地热气体中的氮源于地幔-地壳-大气混合成因。研究揭示该区CO₂型地热气体属幔源无机成因气,是地幔脱气作用的产物。N₂型地热气体分布在赣南西部地区,N₂含量占91.04%以上,其中二氧化碳气体的δ¹³C值为 -23.7‰～-12.6‰,平均为 -17.82‰,为壳源有机成因,其氦同位素组成为0.06～0.13 R_a,具有明显的壳源放射性成因特征,³He/⁴He 与 ⁴He/²⁰Ne关系和He-Ar-N₂关系研究表明,N₂型温泉气主要来源于大气,并有壳源气体的贡献。     

西藏南部古堆高温地热田水化学特征及其成因研究

作为我国近些年地热勘探取得重要突破的地热田,西藏南部古堆地热田以其浅埋、高温、富锂、活动剧烈为典型特征而为人们广泛关注。然而关于其水化学特征和成因人们还知之甚少。古堆高温富锂地热田由五个地热显示区组成,分别是布雄朗古、杀噶朗噶、巴布的密、茶卡和日若地热显示区,其中布雄朗古、杀噶朗噶地热显示区地热活动最为强烈。古堆地热田沸泉和热泉的水化学类型主要为Na- Cl型,温泉和冷泉的水化学类型主要为Na- Cl- HCO3、Na- HCO3- Cl和Na- HCO3型,地表水化学类型主要为Ca- Mg- SO4- HCO3和Na- Ca- Mg- SO4- Cl- HCO3型,这些不同的水化学类型可能反映其不同的成因和物质来源;K- Na地温计显示布雄朗古、杀噶朗噶、巴布的密、茶卡有相似的热储温度（最高可达240. 56℃）,且明显高于石英和K- Mg地温计计算结果;除了部分沸泉,多数地热水在Na- K- Mg三角图中的投点都远离完全平衡线,表明地热水在从热储上升至地表的过程中没有达到完全的化学再平衡,可能与冷水发生了混合;通过对地热流体特征元素的分析发现Cl、Na、K、SiO2、B、As、Li、Rb、Cs和F是古堆地热流体的特征化学组分,Cl和其他特征化学组分之间良好的线性关系,表明了深部母地热流体的存在;通过对古堆地热流体焓- 氯图解的分析表明古堆地热田深部可能存在两类不同的母地热流体,其Cl含量、焓值和对应的温度分别为567 mg/L、1562. 5 J/g、335. 5℃和697 mg/L、1250 J/g、282. 5℃,并且古堆地热田的母地热流体可能是通过与围岩的热传导、沸腾或者与浅部地表冷水混合的冷却方式上升至地表形成不同温度、水化学类型和活动强度的热泉,本研究对深入认识我国西藏南部高温富锂地热系统的水化学特征和形成过程具有重要理论意义,同时对将来合理利用我国西藏南部清洁地热能和地热型锂资源具有重要的现实意义。     

临江市老三队地热水形成条件及成因探讨

介绍了临江市老三队地热水的自然地理概况和区域地质水文地质概况,分析了它的物理化学特征,含水岩组,补、径、排条件以及热储层、隔热盖层、地热水源等,最后探讨了其形成条件及成因。