广东省丰良地热田高氟地热流体成因及热储温度评价

广东丰顺丰良地区出露的地热水温度高达96℃,热储层为裂隙发育的下侏罗统的英安斑岩,F-含量较高。但关于其地热流体的补给来源、循环演化过程及热储温度研究较少。本文基于早期开展的勘探工作和补充采集、测试的地热水和气体数据,探讨了该地热系统的流体成因及热储温度。结果表明,丰良地区地热水存在2类,A类地热水温度普遍低于40℃,Ca2+含量高,Na+和K+含量低,以HCO-3—Ca2+型为主;B类地热水Na+含量高,Ca2+含量低,为HCO-3—Na+型。A类地下水可能受浅层地下水混入影响,但缺少直接证据。B 类地下水由周边山区的大气降水补给,沿裂隙或者断裂系统进入英安斑岩储层,循环深度和水—岩相互作用时间分别可达5200~6300 m和22 ka;储层温度条件下铝硅酸盐矿物的溶解以及阳离子交换作用促进了富N2、SiO2、F-、Na+、Sr和Li的地热水的形成;深部地热水上升至地表过程中,受冷水混入（混入比例为10%~25%）及少量CO2脱气（蒸汽散失比例为0. 3%~0. 5%）的影响;F-含量受控于富氟副矿物萤石矿物的溶解,与温度和pH值成正比。基于校正了混合作用和CO2脱气作用的地温计组合方法,得到深部热储温度为138~143℃,与其南部的汤坑地热系统热储温度一致,二者有可能属于同一大的地热系统。     

天津市宁河北奥陶系灰岩水源地的水文地球化学模拟

天津市宁河北水源地属埋藏型地下水源地,其开采层奥陶系灰岩含水层呈北东向的向斜展布,隐伏于石炭系-二叠系砂页岩之下,并被新近系覆盖,仅在东北部与第四系含水层有水力联系,地下水的补给主要来自浅层第四系含水层的越流补给。应用水文地球化学模拟方法,研究从第四系含水层到奥陶系含水层地下水经历的水-岩作用,包括方解石、白云石、萤石和硬石膏的溶解或沉淀、二氧化碳气体的溶解或逸出等,地下水硬度、矿化度总体上有下降趋势,这是由于含Ca²⁺、Mg²⁺和HCO^-₃的矿物相发生溶解,迁入溶液的比率要小于发生沉淀迁出溶液的比率,具体表现在从第四系含水层到奥陶系含水层Ca²⁺、和HCO^-₃浓度的降低幅度较大。通过模拟计算,可以定量确定从补给区到研究区沿水流路径上的水-岩相互作用及质量交换,有助于揭示该区地下水化学环境的演化机制。     

广安市铜锣山背斜三叠纪岩溶热储结构特征及热水成因研究

为探讨广安市铜锣山背斜三叠纪岩溶热储特征、地热水水化学与同位素组成、热储温度及地热水循环机理,采用地热钻探、水化学与同位素取样测试、热水溶质组分图解分析等手段和方法,开展了地热水成因的研究工作。结果表明:研究区三叠纪碳酸盐岩热储结构相对完整,热储盖层、热储层和热储下部隔水层形成独立的地热水文地质单元。岩溶地热水水化学类型主要为SO₄-Ca·Mg和SO₄-Ca型,富含F、Sr、Li、B和SiO₂物质,其水源补给为大气降水,补给区位于铜锣山以北的大巴山一带,深部地热水补给高程大于1 100 m,补给区年均温度为9 ℃。热储温度为56~76 ℃,热水循环深度为2 013~3 030 m。地热水在循环过程中,主要发生碳酸盐岩和蒸发岩溶解、冷热水混合过程,且冷水混入比例大于80%。结合区域地热地质条件,构建了研究区地热水成因概念模型。      

广东从化温泉的水文地球化学模拟

从化温泉位于广州东北部,出露于燕山期花岗岩地区,位于北东向广州-从化断裂带北东段;热水中阳离子以K⁺、Na⁺、Ca²⁺为主,阴离子以HCO^-₃为主,水化学类型为HCO₃-Na及HCO₃-Na·Ca型。利用NETPATH程序对泉区热水进行水化学模拟,发现从化温泉各泉点的水化学特征相似,径流过程中发生的化学反应也相似;从初始水点到终端水点,发生的各种反应交换量很低;在径流过程中各矿物的净反应可能为钾长石、高岭石、赤铁矿、萤石沉淀,CO₂、斜长石、黑云母溶解;SiO₂的溶解/沉淀在各泉点不同;径流过程中发生了Ca²⁺/Na⁺、Mg²⁺/Na⁺离子交换作用。     

广西红水河中下游澄江地区地下水地球化学特征

以西南岩溶地下水污染调查评价中广西红水河中下游澄江地区地下水数据为基础,对该地区26件样品的水化学类型、化学成分含量特征、成分间相关特征以及化学成分的空间分布特征及影响因素进行了研究。结果表明：该地区地下水水化学类型为Ca-HCO₃型或Ca·Mg-HCO₃型;地下水中测试指标背景含量均未超过Ⅲ类水标准;大部分测试指标在该地区地下水中分布较均匀,只有Zn、Se和Hg在局部富集,分布不均匀;该地区地下水中元素含量与pH值没有明显的相关关系,而总硬度、HCO^-3、Ca²⁺、Mg2⁺、K⁺、Na⁺、SO^2-₄、NO^-3、I^-等元素间则显示出一定的相关关系,地下水中起决定性作用的是HCO^-3、Ca²⁺、Mg²⁺;该地区地下水中元素含量空间上具有片状分布特点,主要受地质背景、地理条件和人类活动的综合作用所制约。     

有机污染物(菲)在弱透水层中的越流迁移特征

采用高渗透压渗流试验装置,模拟已被污染的浅层地下水越流通过弱透水层污染深层地下水的过程,研究不同矿化度、不同pH条件下有机污染物（菲）通过饱和黏性土弱透水层时的质量浓度变化特征。结果表明：矿化度的增加有利于弱透水层吸附截留渗滤液中的菲;高矿化度水中的Na+交替土层中的Ca²⁺、Mg²⁺,使水中的Ca²⁺、Mg²⁺质量浓度增加,与HCO^-₃、菲组合形成络合物;不同pH条件下,Ca²⁺、Mg²⁺、HCO^-₃对菲的迁移有阻滞作用,SO^2-₄参与还原反应并可与菲形成络合物,对菲迁移有促进作用。菲在弱透水层中的迁移能力很弱,衰减率达82％～96％,高渗透压下菲的污染锋面迁移速度为0.714 m/d,pH=8时菲通过弱透水层的迁移质量浓度最小。控制渗滤液的pH、组分可有效阻止菲在弱透水层中的迁移。     

冀中坳陷地区地下热水氟分布特征及其风险评估和开发利用建议

【研究目的】冀中坳陷地区地热资源丰富,地下热水中氟分布特征及其风险评估对地热资源开发利用具有重要意义。【研究手段】本文以冀中坳陷地区地下热水为研究对象,通过分析砂岩热储层和碳酸盐岩热储层地热流体水化学数据,研究地热流体中氟的分布特征和富集规律,评价地热流体质量,提出地热流体开发利用相关建议。【研究结果】研究区地热流体以Na-Cl和Na-Cl-HCO₃型水为主,基本为碱性水,优势阳离子为钠离子,氟含量较高,尤其碳酸盐岩热储地热流体氟离子含量集中分布在7.5～9.5 mg/L,最高达13.9 mg/L;弱碱性环境、水温和水岩作用是影响研究区氟离子富集的主要因素,砂岩热储中氟离子浓度与Ca²⁺、Mg²⁺浓度呈显著负相关,而碳酸盐岩热储中其相关性并不显著。氟的富集受到萤石等含氟矿物的控制,砂岩热储地热流体萤石饱和指数全部小于零,而氟离子浓度较高的碳酸盐岩储层地热流体萤石饱和指数普遍分布在零附近。【结论】研究区高氟地热流体不能直接用于生活饮用水、农田灌溉和渔业用水,在进行地热资源综合梯级利用时解决地热尾水除氟问题至关重要。     

北京延庆县松山温泉的特征与成因

松山温泉位于北京市延庆县松山森林公园内,附近为燕山期花岗岩,岩体裂隙较发育。在该温泉附近施工的2个钻孔自流热水。温泉及其附近自流孔热水水温为32~42 ℃,主要阳离子为Na⁺、K⁺和Ca²⁺,主要阴离子为SO₄^2-、HCO^-3和Cl^-,水化学类型为SO₄-Na型;热水矿化度为0.548~0.566 g/L,pH值为9.14~9.21,H₂SiO₃含量为87.1~97.1 mg/L,F^-含量为19.0~20.8 mg/L。氢、氧同位素资料表明,研究区地下热水来源于大气降水;估算的补给高程为1 256~1 351 m,补给区温度为4.4~8.8 ℃,热水年龄为14.19~48.95 a,地下热储温度为114~119 ℃,热水循环深度为2 236~2 274 m。松山温泉为花岗岩中地下水在山区获得大气降水入渗补给后,在经历深循环过程中获得深部热流加热后上升在山坡上出露形成的温泉。     

深变质岩区地热流体化学特征及成因——以滇西陇川盆地温泉为例

为了对深变质岩区地热流体的成因和演化进行深入研究,在滇西陇川盆地开展了地质、放射性测量、磁法测量、水文地质和水文地球化学等调查工作,深入分析了盆地内尺巴处温泉的水文地球化学及同位素特征。结果表明：温泉水化学类型为HCO₃·SO₄·CO₃-Na型,温泉中Li⁺质量浓度为0.220 mg/L,达到了锂矿泉水的命名标准,F^-质量浓度为8.29 mg/L,可称为氟水,具医疗价值;温泉热水中冷水混入比例为0.72,热水补给高程为1 166.83 m,补给区温度为9.96℃,热储温度为191.71℃,循环深度为2 082.29 m,温泉天然放热量为9.49×10¹² J/a;温泉水来源于大气降水,为深循环上升泉;地下水水化学组分的成因类型为岩石风化型,其主要组分来源于水岩相互作用;热源主要为深部未冷却的岩浆传导热及活动断裂产生的构造热,其次有少部分岩体中放射性同位素产生的放射热;深变质岩区温泉水中的pH值,SO₄^2-、Cl^-、Na⁺、SiO₂质量浓度及总碱度高于冷水泉,Ca²⁺、Mg²⁺质量浓度低于冷水泉。     

宁夏吴忠市金积水源地地下水水质影响因素的多元统计分析

根据吴忠市金积水源地地下水饮用水用途选择11项水化学指标,采集32个地下水水样进行测试分析及处理。在分析金积水源地地下水流场及水化学特征基础上,综合利用因子分析法和系统聚类分析方法对水质影响因素进行评价,2种方法评价结果基本一致。结果表明,该区地下水水质影响因素主要有：以Cl^-、SO^2-₄、Mg²⁺、NO^-₃、Ca²⁺质量浓度为代表变量的溶滤作用,该作用表现为西强东弱,综合主成分贡献率48.40%;以EC、总硬度及TDS、Na⁺、HCO^-质量浓度为代表变量的蒸发浓缩作用,沿补给区和排泄区作用较强,综合主成分贡献率39.66%;以NH₄-N质量浓度为主要载荷变量的人类活动影响因素,因子得分较高区域与企业分布及排污范围分布一致,综合主成分贡献率11.94%。水质影响因素分布总体表现为黄河沿岸蒸发浓缩作用相对较强;汉渠以北主要受溶滤作用及地下水蒸发浓缩共同影响;南干沟及南干沟入黄河口附近氨氮污染较明显。     

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。     

山西奇村地热田资源评价

山西奇村地热田开采已有30年历史，从1988年大量开采地热水以来，使浅层热水生产井水温持续下降。本文建立了奇村地热田的概念模型，利用LUMPFIT软件，采用热田多孔抽水试验资料，对地热田在不同热水开采量下，地下水位降深及温度变化进行了预测，提出了合理的开采量，对地热田开采有重要指导意义。     

河北武城凸起地热田地热地质特征

在“雄县模式”和环境压力的双重驱动下,河北地区已形成我国最大的地热供暖城市群。因此,研究武城凸起地热田地热地质特征,对河北省故城县地热开发具有重要的指导意义。本文通过测井、地震和区域地质资料,结合水化学特征、同位素测试结果的分析,系统分析了地热田的不同类型热储展布、储集层物性、地下热水补给来源和循环路径特征,并精细评价了地热资源量。结果表明武城凸起地热田热储类型主要为馆陶组砂岩热储和奥陶系岩溶热储。砂岩热储区域稳定分布,主要产水层为下馆陶组,底板埋深1 200~1 600 m,单井出水量79~123 m³/h, 井口水温52~54 ℃;岩溶热储有利区带主要分布在寒武—三叠系卷入的背斜核部,呈南北向带状展布,主要产水层为上马家沟组、下马家沟组和亮甲山组,顶板埋深2 100~2 900 m,单井出水量75~98 m³/h,井口水温82~85 ℃。地下热水来源为西部太行山脉和北部燕山山脉,热水沿着NE-SW向断裂破碎带和岩溶不整合面向上水平运移进入浅层热储,通过沧县隆起和邢衡隆起在武城凸起汇集,形成中低温地热田。地下热水质类型为Cl-Na型,最大循环深度为2 822.5~3 032.5 m,¹⁴C测年表明砂岩热储和岩溶热储年龄分别为21 ka和32 ka。明化镇组和石炭—二叠系分别为两套热储的直接盖层。武城凸起地热田地热资源量分层精细评价结果表明,热储地热资源量合计4.86×10¹⁰ GJ,折合标煤16.6×10⁸ t。年可开采地热资源量可满足供暖面积1.1×10⁸ m²,市场开发潜力巨大。     

陕西咸阳地热田地热流体成因研究

陕西咸阳地热田位于关中盆地腹地,横跨两个不同的基底构造和岩性单元,南北分界线为渭北断裂。研究区地热水的水化学类型主要是Cl—Na型,渭北断裂北侧的水比南侧的水相对更成熟。氢氧同位素证据表明咸阳市区和武功县城的地热水来自于秦岭山区大气降水的补给;地热水γ(Na~+)/γ(Cl~-)均大于0.85,阳离子交换指数位于-0.42～5.93之间,脱硫酸系数均大于1,推断研究区的地热水主要形成于溶滤作用,其中武功地区的热储层较封闭,可能存在沉积水;惰性气体同位素n(~3He)/n(~4He)—n(~4He)/n(~(20)Ne)表明流体循环仅发生在地壳深度内,没有幔源物质的补给。     

赤峰热水镇地热田地热流体流动模型

赤峰热水镇地热田内发育有南北向、北西—南东向、北东—南西向及东西向断裂构造,这些断裂大部分为张性断裂,并构成地热田热水上升的主要通道。热水的补给区在远离地热田的西部和北部山区,天水从此处渗透到地下深处,缓慢流动到地热田下部,被侵入的花岗岩和玄武岩所构成的热源以热传导方式加热,再沿断裂、裂隙上升,形成了地热田浅部热水储集层。本地热田热水属于天水起源的中、低温裂隙水。     

渭河断陷盆地地热资源赋存特征与热储分析

渭河盆地地处多个构造体系的交汇部位,呈现多条断裂带。这些断裂带控制着渭河盆地的基底构造以及地热资源的展布。在充分收集区域地质、水文地质、物化探及地热资料基础上,通过对断裂构造特征的研究,分析了渭河盆地地热资源的形成背景、赋存条件、分布规律及特征,为进一步研究、勘探及开发地热资源提供了依据。      

甘肃省地热资源赋存特征及潜力评价

甘肃省地热资源丰富,其地热资源的开发利用具有较大的潜力。本文介绍了甘肃省地热资源分布概况,结合地区构造、地热水化学特征、地热资源量及开发利用现状探讨了甘肃隆起山地对流型与沉积盆地传导型地热资源的赋存特征,并对两种类型地热资源潜力进行了分析评价。结果表明,沉积盆地地热资源分布于河西、陇西及陇东盆地等,热储类型为裂隙型和孔隙型,热储层自元古宙至新生代均有发育,岩性以砂岩为主;隆起山地型地热资源主要分布于祁连山和西秦岭造山带,热储类型为断裂破碎带,岩性以花岗岩为主;通过潜力计算得知,全省热量开采系数≥0.4的仅占29.17%,表明目前甘肃地热资源开采程度较低,开采潜力较大。     

太原盆地岩溶地热系统的形成演化及其地热资源潜力

【研究目的】太原盆地作为优质岩溶热储分布与城市供暖需求匹配良好的地区之一,其岩溶地热系统的形成演化与成因要素的研究对本区地热资源的整体开发以及断陷盆地型地热资源展布规律的认识均具有重要的指导意义。【研究方法】本文在综合前人研究成果与最新54口地热井资料的基础上,分析了太原盆地岩溶地热系统的热源、热储展布和水热动力学特征,并分8个单元评价了地热资源量。【研究结果】结果表明,岩溶热储发育的层位主要为华北板块广泛分布的下古生界奥陶系,经历了早古生代末的表生岩溶、晚古生代的直接盖层沉积、中生代岩溶地热系统初始形成、新近纪的改造与第四纪最终定型等5个阶段。该地热系统的热源来自于新生代裂谷盆地产生的高大地热流（最高达79.12 mW/m2）,热传递方式可分为强烈对流型（盆地边缘）和热传导型（盆地内部）截然不同的两类。热储储集性能具纵向分层、平面分带特征。在纵向上识别出15～20层有效储集段,累计厚度160～180 m,可划分为3~4层主力含水段;在平面上有利储集带主要受NE向隐伏构造的控制,且主力含水层在运移过程中易发生“越流”现象。盆地中段的奥陶系热储因埋藏适中（约400~1900 m）、且储层温度较高（30~75℃）,是最有利的勘探开发区。依据热储体积法评价出太原盆地岩溶地热系统可利用的静态地热资源量为83.03×108 GJ,折合标煤2.83×108 t。【结论】年开采地热资源量可满足1502万m2的供暖面积。鉴于目前已开发资源仅占可开发的23.3%,开发潜力巨大。创新点：根据区域构造－沉积旋回对地热系统组成要素的控制作用,剖析山间断陷盆地岩溶地热系统的成因模式;结合地热井产水量与测井曲线解释成果,分析热储物性纵向分层、平面分带的规律;采用热储体积法分区块精细评价太原盆地岩溶地热系统的地热资源量。