关中盆地中部地压型地热流体环境同位素水文地球化学特征研究

论文摘要

在以往的研究中,我们发现关中盆地深部（2600-4100米）咸阳及部分西安热储流体特征有异于一般常压热储流体。盆地深部莫霍面上拱,埋藏较浅（32公里）,其热储流体喷出地表的水柱高度高达+57.5～+120m,热水井口温度高达120℃,估算最大热储温度在150℃以上。其热储流体δD值比海水小,与常压地下热水相比又不是常数,此压力异常地热流体很有可能为地压型热储流体。本文用同位素与水文地球化学相结合的方法,研究了关中盆地中部西安、咸阳地热流体的性质,将其定义为地压型地热流体,并将关中盆地地压型地热流体的分布范围界定为西安凹陷中心,即咸阳及西安西北郊、接近渭河的区域。同位素水化学证据也表明,这两部分地压型地热流体样点性质相似,推测渭河断裂对地下热水具有较大的影响,西安西北郊地热流体及咸阳地热流体之间可能具有一定程度的水力联系。但西安部分热水样点在2000～4000m之间,δ18O随埋深增大基本不变,甚至小幅减小,温度、δ13C、rNa/rCl、rSO4×100/rCl也呈现类似的趋势,提示西安深部热储层半开放半封闭。研究δ18O和δD数据的结果表明:盆地中部西安、咸阳地压型地热流体发生了明显的18O同位素漂移,并在18O漂移末端分别出现2H同位素漂移,表明其水岩反应强烈;盆地南部及北部的地热水基本不发生氢氧同位素漂移。18O同位素交换的影响因素包括水温、水岩比、水岩反应、围岩、滞留时间及热水埋深。关中盆地南部及北部热水均沿关中大气降水线展布,表明其由现代大气降水或浅层地表水补给;盆地中部西安、咸阳地压型地热流体在δ18O漂移线与大气降水重合处分别与秦岭山前地热水的δD平均值及渭北地热水的δD组成基本一致,提示其补给源分别为秦岭山前古代大气降水及盆地北部北山大气降水。根据Na-K-Mg三角图计算,关中盆地中部地压热储流体热储温度最高（158℃）;盆地南部及北部热水样点位于未成熟区域,估算的热储温度最低,属于不合理水样;西安地压型地热流体样点多数落在部分平衡区域内,指示水岩平衡程度不高或有局部冷水混入,其计算的热储温度仅作参考。关中盆地中部咸阳及西安西北郊地压型地热流体所处的地质环境相对最为封闭,可划分为相对封存型热水;西安大部分地热流体可划分为半开放半封存型热水;盆地南部及北部热水地质环境相对开放,可划分为相对开放型热水。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题目的与意义
• 1.1.1 选题目的
• 1.1.2 选题意义
• 1.2 地压型地热流体国内外研究现状
• 1.3 研究内容、方法及创新点
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 1.3.3 创新点与特色
• 第二章 关中盆地地热地质条件
• 2.1 地理概况
• 2.2 地质概况
• 2.2.1 一般水文地质
• 2.2.2 地热水文地质
• 第三章 关中盆地中部西安、咸阳地热流体基本特征
• 3.1 盆地中部地下热水的物理特征
• 3.1.1 关中盆地中部地下热水的温度
• 3.1.2 盆地中部西安-咸阳地热田异常地层压力及其特征
• 3.1.2.1 实测井底压力
• 3.1.2.2 西安-咸阳地热田异常地层压力成因探讨
• 3.1.3 盆地中部地下热水喷出地表的水柱高度特征
• 3.2 盆地中部地热流体环境同位素特征
• 3.2.1 氢氧稳定同位素分布特征
• 14C 年龄的分布特征'>3.2.2¹⁴C 年龄的分布特征
• 13C 分布特征'>3.2.3¹³C 分布特征
• 34S 分布特征'>3.2.4³⁴S 分布特征
• 3.3 关中盆地中部西安、咸阳地热流体水化学特征
• 3.4 关中盆地中部西安、咸阳地热流体气体同位素特征
• 3.5 西安、咸阳地热流体差异性分析
• 3.6 关中盆地存在沉积水的可能性讨论
• 3.7 关中盆地中部地压型地热流体的界定
• 3.7.1 西安-咸阳地热田地热地质背景概述
• 3.7.2 西安、咸阳存在地压型地热流体的证据
• 3.7.3 西安、咸阳典型地压型地热流体的界定
• 第四章 关中盆地地压型地热流体的循环模式
• 4.1 关中盆地地下热水的补给
• 4.2 关中盆地中部地压型地热流体的运移
• 第五章 关中盆地地压型地热流体赋存环境及热储温度研究
• 5.1 关中盆地中部地压型地热流体的赋存环境
• 5.2 关中盆地热储温度的讨论
• 第六章 关中盆地地压型地热流体的分类
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢