平顶山八矿地热温标的选取及热储温度估算

在地热系统中,地热温标通常被用来评价地下热储温度,但是众多地热温标计算出的热储温度往往相差很大,需要进一步判断矿物-流体的平衡状态。以平顶山八矿地热系统为例,讨论了地球化学温标的应用条件;通过Na-K-Mg三角图及以WATCH程序建立的多矿物平衡法在该矿的应用,证实玉髓地热温标最适合估算该矿区深部热水温度,该矿区深部热水温度约为50℃。      

贵阳地区中二叠统热储含水层地热水资源浅析

贵阳市乌当区奶牛场地热井勘查目的层为中二叠统栖霞组-茅口组,对地热水水化学成分进行了水-岩平衡状态判断,并根据判定结果选择玉髓地热温标计算出热储温度约为85.2℃左右。并利用钻井测井井温资料,得出该钻井地温梯度变化在9.2-39.8℃/km,平均为19.85℃/km,最后估算出区内地热水循环深度约为3550 m。为今后贵阳地区以中二叠统栖霞组、茅口组热储含水层为目的层的地热找水活动提供了科学依据。     

水-岩平衡在馆陶组热储温度估算中的应用

地球化学地热温标在地热资源勘查与评价中具有广泛的应用前景,国内外地热工作者推导总结了一系列用于估算热储温度的地热温标,其中二氧化硅地热温标、钾镁地热温标及钾钠地热温标最具代表性。基于地球化学地热温标的水-岩平衡应用原理,认为华北平原区馆陶组热储中见有次生的方解石、白云石矿物,可采用方解石与白云石的饱和指数反推热储温度。并采用PHREEQC软件,通过实例验证方解石与白云石饱和指数地热温标的可靠性。分析认为,热储温度应低于白云石估算温度,而接近并略高于方解石估算温度。     

贵州热矿水热储温度的估算

本文根据贵州热矿水的有关水化学组成，进行了有关水－岩平衡的判断；应用常用的石英，玉髓，Ｎａ－Ｋ、Ｎａ－Ｋ－Ｃａ和Ｋ－Ｍｇ地热地球化学温标估算了这些热矿水的热储温度。根据这些温标的原理和贵州热矿水的实际，讨论了有关温标的适用性和估算结果的可靠性。推断了贵州热矿水的热储温度。     

地热系统中矿物-流体化学平衡的计算

在热勘探过程中 ,建立在水 -岩平衡基础上的地热温标方法 ,常被用来评价地下热储温度。本文采用多矿物平衡图解法和Na -K -Mg三角图解法 ,研究西藏高温及江西中低温地热流体的平衡状态 ,从而为地热温标的选择提供了理论依据。     

地热温标中的水—岩平衡状态研究

在地热资源勘探过程中，建立在水－岩平衡基础上的地热温标方法常被用来评价地下热储温度，但在某些情况下，作为地热温标的化学组分并没有真正与热储内部的矿物达到平衡，本文采用ｌｏｇ（Ｑ／Ｋ）图、不同参考温度下的平衡状态判定和Ｎａ－Ｋ－Ｍｇ三角图的方法来研究热流体的平衡状态，为地热温标的优化奠定了理论基础。     

地球化学温标估算长白山地热系统热储温度

长白山地区地热系统的研究目前还处于初级阶段,热储温度仍然是具有争议的问题。为进一步明确其高温地热成因机理,本文对该区域的4个温泉点与2口地热井进行了离子及气体组分测定与分析,并应用地球化学温标估算了热储温度。Na-K-Mg三角图和部分矿物I_S值指示长白山地区地热水与围岩未达到水岩平衡状态,稀释作用明显,仅石英、玉髓和部分含Ca²⁺矿物达到饱和并发生沉淀。根据本文及前人的研究,研究区同时存在高温喷气孔、高_ρ(Cl^-)水和高_ρ(SO_4^2-)水,这符合White汽-液分离模式提出的地热地表显示组合,因此推断长白山地区下部流体发生汽-液分离作用(沸腾)且地热系统为双相地热系统。由于双相地热系统的存在制约了水化学温标与部分气化学温标在研究区热储温度估算中的应用,因此本文结合研究区气组分特征,选取CO_2/H_2温标作为可靠温标,估算出热储温度在234.5～284.7℃之间。将长白山天池地区地质特征与地热流体特征结合,建立了长白山地区地热成因模式。     

Na-K-Mg三角图修正与Na-K温标选取

Na-K-Mg三角图作为水-岩平衡状态初步判定的方法,未考虑具体温标公式和矿物成分对平衡状态的影响,因此通过基于不同Na-K温标公式修正后的Na-K-Mg三角图判断水岩平衡状态,并利用适合的Na-K温标公式计算地下热储温度,对划分地热系统成因类型和开发利用地热资源具有重要意义。研究发现,修正后的Na-K-Mg三角图中任意一点,对某种温标公式确定的曲线处于平衡状态,对另一温标公式确定的曲线则有可能处于部分平衡状态;且温度越低,这种现象越显著。最贫Mg上边界和最富Mg下边界是由不同的温标公式确定的,随温度具有明显的分段性。利用各Na-K温标公式作出T-lg（Na/K）曲线图,绘制曲线交点对应的基于各"完全平衡曲线"的Na-K-Mg三角图,得出温标公式的选取方法,并以西藏盐井地区为例计算热储温度。      

高温地热系统中粘土矿物形成对Na-K和K-Mg地球化学温标准确性的影响

传统地球化学温标在估算高温地热系统内浅层热储温度(一般为100～200℃)时存在局限性,其中应用广泛的Na-K温标和K-Mg温标出现误差的原因仍不清楚.在收集了全球代表性热田内采自地热井的201个流体样品的水文地球化学数据后,利用软件WATCH将井口流体地球化学数据还原为热储条件下的对应值;在此基础上,对Na-K温标和K-Mg温标进行了评价,发现钾长石和常见富钾双八面体粘土矿物均可能对浅层热储内地热流体中的钾含量产生影响,富镁双八面体粘土矿物也可达到与地热流体的平衡,而地热流体中钠含量则受水-岩相互作用的影响很小.因此,浅层地热流体的Na-K比值与热储温度不具有对应关系,而K-Mg温标在计算浅层热储温度时虽然具有一定指示意义,但仍无法得到足够准确的结果.      

天津市蓟县系雾迷山组地热流体地球化学特征

蓟县系雾迷山组是天津地区最重要的基岩裂隙型热储层。通过对天津市平原区不同构造单元的70组蓟县系雾迷山组地热流体样品的水化学测试,从其化学类型、特殊组分、热储温度及地热水成因等方面进行分析研究。结果表明,流体化学类型北部以HCO_3·SO_4-Na、HCO_3·SO_4·Cl-Na为主,往南变为Cl·HCO_3-Na、Cl·HCO_3·SO_4-Na、Cl·SO_4·HCO_3-Na为主,南部为Cl·SO_4-Na为主;地热流体中的氟、偏硅酸、偏硼酸、温度均达到了"有医疗价值浓度"或"命名矿水浓度"标准;由于雾迷山组地热流体水-岩之间未达到离子平衡状态,K-Mg温标不适用于本地区热储温度的计算,采用玉髓温标来预测热储温度的方法比较适用于本地区的热储。通过成因分析可知该热储属于贫溴的含岩盐地层溶滤水,具有陆相沉积水的特征。     

Geochemical characteristics of geothermal water in Weiyuan geothermal field,Huzhu County,Qinghai Province

According to the chemical composition of thermal water from Geothermal Well DR2010 located in the Weiyuan Geothermal Field of Huzhu County in Qinghai Province, the groundwater recharge, age and geothermal resource potential of the thermal water are discussed by using the methods of Langelier-Ludwig Diagram, isotopic hydrology and geochemical thermometric scale. The analysis results indicate that the Weiyuan Geothermal Field is located in the northern fringe of Xining Basin, where the geothermal water, compared with that located in the central area of Xining Basin, is characterized by greater water yield, shallower buried depth of thermal reservoir and easier exploitation. Due to its active exchange with the modern cold water, the thermal water here shows relatively younger age. These findings provide a hydro-geochemical evidence for the exploitation of Weiyuan Geothermal Field.     

鲁东招远地热田地热通量及地热成因研究

鲁东地热区在地质构造单元上位于沂沭断裂带昌邑—大店断裂以东,地热资源丰富。本文采集了鲁东地热区招远地热田内一眼2000m深地热井（DRZK01）中的40块岩芯样品进行岩石热导率、岩石生热率测试及分析,结合测温资料及收集资料对该区地热通量构成及分层热流进行了分析研究;采集区内典型地热流体样品进行水化学分析并采用合适的地热温标估算了该区热储温度;综合研究成果建立了该区地热成因概念模型。研究结果显示,该区岩石热导率数值较高,测量值在2.8~5.7W/（m·K）之间,普遍高于上地壳平均热导率,地温梯度较高,为31.8℃/km;利用热导率和地温梯度计算的地热通量102mW/m2中热传导分量为（73.2±6.18）mW/m2,对流分量为（28.76±6.18）mW/m2,其中热传导分量中地壳热流为22.5mW/m2,地幔热流为（50.74±6.18）mW/m2,二者比值为1:1.98～1:2.52,为“热幔冷壳”型热结构。石英温标计算热储平均温度为128.6℃,热循环深度约3634m。研究结果丰富了该区地热系统理论并为该区地热资源开发利用提供一定的理论支撑。     

鲁东招远地热田地热通量及地热成因研究

鲁东地热区在地质构造单元上位于沂沭断裂带昌邑—大店断裂以东,地热资源丰富。本文采集了鲁东地热区招远地热田内一眼2000 m深地热井(DRZK01)中的40块岩芯样品进行岩石热导率、岩石生热率测试及分析,结合测温资料及收集资料对该区地热通量构成及分层热流进行了分析研究;采集区内典型地热流体样品进行水化学分析并采用合适的地热温标估算了该区热储温度;综合研究成果建立了该区地热成因概念模型。研究结果显示,该区岩石热导率数值较高,测量值在2.8～5.7 W/(m·K)之间,普遍高于上地壳平均热导率,地温梯度较高,为31.8℃/km;利用热导率和地温梯度计算的地热通量102 mW/m~2中热传导分量为(73.2±6.18) mW/m~2,对流分量为(28.76±6.18)mW/m~2,其中热传导分量中地壳热流为22.5 mW/m~2,地幔热流为(50.74±6.18) mW/m~2,二者比值为1∶1.98～1∶2.52,为"热幔冷壳"型热结构。石英温标计算热储平均温度为128.6℃,热循环深度约3634 m。研究结果丰富了该区地热系统理论并为该区地热资源开发利用提供一定的理论支撑。     

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1510m。热储中地热水年龄和热储温度均呈现出明显的构造控制特点。通州区西部,大兴迭隆起构造单元内,热水年龄从西北（18ka）向东南（27ka）增加,运移速度约1.5m/a,热储温度从57.4 ℃增至86.5 ℃。东南部的夏垫断裂是一个导水导热断裂,其上地热水年龄减小至8.4ka,同时热储温度增至107.8 ℃。地热水中锶含量和锶同位素值均沿着地下水的径流方向增加,揭示了两个过程的叠加影响：蓟县系碳酸盐岩中锶的溶解与87Rb的衰减,后者呈现出明显的时间累积效应,在研究区东南部体现的更明显。     

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均呈现出明显的构造控制特点。通州区西部,大兴迭隆起构造单元内,热水年龄从西北（18 ka）向东南（27 ka）增加,运移速度约1.5 m/a,热储温度从57.4 ℃增至86.5 ℃。东南部的夏垫断裂是一个导水导热断裂,其上地热水年龄减小至8.4 ka,同时热储温度增至107.8 ℃。地热水中锶含量和锶同位素值均沿着地下水的径流方向增加,揭示了两个过程的叠加影响：蓟县系碳酸盐岩中锶的溶解与87Rb的衰减,后者呈现出明显的时间累积效应,在研究区东南部体现的更明显。     

山东省菏泽凸起地热田岩溶地热水水化学水平演化特征

在前人研究成果的基础上,选择A-A′和B-B′两条路径,采用Piper三线图解、Schoeller图解、Na－K－Mg平衡图解、饱和指数计算评价等方法,研究山东菏泽凸起地热田地热水沿路径上的循环演化特征。结果表明:沿A-A′、B-B′剖面岩溶冷水→岩溶热水,水化学类型由SO4.HCO3－Ca.Mg.Na或SO4.HCO3－Ca.Mg向SO4－Ca.Na或SO4－Ca演化,矿化度逐渐增大,HCO3-浓度逐渐减少,SO42-、Ca2+、K+浓度逐渐增大,反映出岩溶冷水向岩溶热水演化的补给特征;水化学三线图上岩溶冷水、热水处在不同的区域,显示岩溶冷水向岩溶热水演化补给;距补给区由近到远,水岩作用程度逐步提高,饱和指数逐渐增大,岩溶地热水溶滤作用增强。      

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1300~1500m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焦的差异，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3600m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，基岩热储在凸起段顶部之下的500~800m深度段是浅部地热开发的甜段区，而位于“高导均化深度”之下的深部高温热储勘探需极力避开基岩凸起带，而优选盆地低凸起带或凹陷带的有利储集相带。     

广东丰顺汤坑地热田热水中稀土元素特征及其影响因素

华南火成岩地区发育多期次的花岗岩及丰富的地热资源,二者关系密切。目前关于该区岩石的REE分异特征及其富集机理研究较多,但对地热水中REE的特征及其影响因素等研究较少。笔者以广东丰顺汤坑地热田为例,分析了地热水稀土元素的特征并且与浅层地下水和榕江河水进行对比,探讨其赋存特征以及影响因素。结果表明：该区地热水较榕江河水和浅层地下水稀土元素含量偏低,具有MREE富集的Eu正异常、Ce负异常的REE配分模式,这是碱性水溶解硅酸盐矿物的结果。水的REE含量与pH值呈正相关关系,且其赋存形式受pH值影响较大。碱性地热水中REE以络合物Ln（CO3）-2和LnCO+3形式为主,中性的榕江河水则以络合物LnCO+3为主,而偏酸性的浅层地下水REE以Ln3+为主,含一定量的LnSO+4     

广东丰顺汤坑地热田热水中稀土元素特征及其影响因素

华南火成岩地区发育多期次的花岗岩及丰富的地热资源,二者关系密切。目前关于该区岩石的REE分异特征及其富集机理研究较多,但对地热水中REE的特征及其影响因素等研究较少。本文以广东丰顺汤坑地热田为例,分析了地热水稀土元素的特征并且与浅层地下水和榕江河水进行对比,探讨其赋存特征以及影响因素。结果表明：该区地热水较榕江河水和浅层地下水稀土元素含量偏低,具有MREE富集的Eu正异常、Ce负异常的REE配分模式,这是碱性水溶解硅酸盐矿物的结果。水的REE含量与pH值呈正相关关系,且其赋存形式受pH值影响较大。碱性地热水中REE以络合物Ln（CO3）-2和LnCO+3形式为主,中性的榕江河水则以络合物LnCO+3为主,而偏酸性的浅层地下水REE以Ln3+为主,含一定量的LnSO+4。     

河北保定容城凸起地热田储层属性与资源潜力

21世纪人类将面临资源、环境与灾害的严重挑战。地热资源作为绿色新型能源,可减少传统燃料的消耗,实现CO₂减排,日益受到人们的青睐。河北保定市容城凸起地热田为我国东部代表性中低温地热田,其热储类型为基岩岩溶裂隙热储(主要为蓟县系雾迷山组及长城系高于庄组),具有储量大,可回灌等特点。根据现有数据和地质资料进行的地热资源潜力评估表明:容城凸起(56 km²研究区范围)基岩(3 000 m以浅)热储地热资源量为416×10¹⁶ J, 相当于标准煤239×10⁶ t,折合热能1 320 MW,可采地热资源量为62×10¹⁶ J,相当于标准煤36×10⁶ t,折合热能198 MW。