云南腾冲热海地热田特征及成因研究

论文摘要

云南腾冲热海地热田位于腾冲县西南约12km,其地热流体温度高,表现形式复杂丰富,具有旅游、工农业、发电、医疗等方面开发的巨大潜力。因此,热海地热田特征及成因的研究具有重要的意义。腾冲地区构造运动活跃、断裂构造发育、岩浆活动频繁、火成岩分布广泛、新生代火山活动、现代水热活动异常强烈,温沸泉众多。热海热田是腾冲地热带热显示最强烈的热田之一,地热田地热显示范围为：北起硫磺塘、南至松木箐,东起忠孝寺,西抵芭蕉园的沟谷地带,面积约1.7km2。热海热田内不仅有各种不同温度的热泉,而且有冒汽地面、泉华、泉胶砂砾岩,喷气孔以及岩石水热蚀变等。区内共发现热泉25个,热水化学类型以HCO3·C1—Na型和C1·HCO3—Na型(包括C1·CO3—Na)为主,其它热水化学类型有：SO4—Na型、HCO3—Na, C1—Na型、SO4·C1—Na型、HCO3—Ca型、HCO3—Ca·Na·Mg型和HCO3·SO4—Na型。热泉水温度、流量、水的化学组份比较稳定,不随季节变化。热田处于腾冲—陇川水热活动带中北部,热源为地壳深部的岩浆,区内南北向、东西向断裂发育,近南北向的断裂是热田构造的主体,东西向断层是热田次级断层,往往是地表热显示最强烈的地方,大量热显示均沿断层带分布,并以高温热泉为主,其交叉部位是导热、导水的良好通道,大盈江断裂和忠孝寺—大寨断裂,是主要的控热构造。研究区地热水的氢氧同位素组成与雨水、地表水、常温地下水非常接近说明大气降水是地热水的主要补给来源。区内地下水的δD值相对于深部热流体的δD值高21‰,推断地下热水并不仅仅是由当地的降水补给,同时由地理位置较高的山区降水补给,且补给区很可能位于北东部较远山区的高黎贡山群变质岩区。因南林组(N1n)砂砾岩胶结较紧密,普遍高岭土化,渗透性差,是热田的良好盖层,其断层带构成浅层热储,下部的高黎贡山变质岩和燕山晚期花岗岩经多次构造运动影响,断裂、节理、裂隙发育,为热水的运移和储存提供了空间,形成深部脉状热储和局部层状热储。热田深部热流体C1—Na型热水在向上运移过程中,随着02含量的增加、岩石的溶滤和浅部冷水的不断混入形成不同的水化学类型。热水中,K、Na、C1、 HCO3、As、HBO2、SiO2、矿化度、PH值等与水温关系较密切,由于浓缩作用、混合作用和其它因素的影响,一般呈正相关关系,除SiO2外,其余均为对数函数关系。热田内存在“冷”、热水混合作用,冷水混合比例为60%到70%。地热水的化学组份主要来源于岩浆分异、岩石溶滤和常温地下水的带入。通过对周边瑞滇热田和邦腊掌温泉水化学类型的比拟推断热海热田地区热储岩性主要为燕山期花岗岩与概念模型中得出的结论相符合。研究区内的地质构造、地层岩性、水文地质条件、地震和岩浆活动等直接控制着地温场的变化。区内地温异常总体趋势北东高,南西低,大地热流值极高。根据能量守恒定律与傅里叶定律建立热传导数学关系式,对热储温度、地层厚度、岩浆侵入时间进行了计算,得出了与概念模型相吻合的结论,符合研究区水文地质与地热地质条件。文章利用石英温标和钾镁地热温标、氢氧同位素特征、氚法测年进行计算得出浅层热储为165℃,深层热储为250℃：热水循环深度为1461m；混合后热海热田区混合热水年龄大于15年。通过对地下热水的补给和径流条件分析并结合热水的温度和氘值,将腾冲热海热田地区划分混合型和深部流体型两种运移模式。本文在收集整理和综合分析前人资料的基础上,系统分析了区域地质条件、地热地质背景、地热显示特征、地球物理特征以及热流体物理化学特征。在此基础上,分别从地球物理综合分析、热源、热流体来源、热储条件、热通道及盖层等方面进行了深入研究建立了热海地热田的概念模型。文章为了更深入的研究热海地热田的成因模式,又分别对化学场和地温场进行了研究。通过对化学场的化学类型成因、分布规律、化学组份与水温的关系、化学组份的形成、混合模型的定量分析,建立了热流体化学模型,确定了热储岩性,为地温场的模拟奠定了条件并进一步验证了概念模型的正确性。后又从地温场的背景、异常特征、地温梯度特征、大地热流特征以及地温场的影响因素着手,建立了地温场解析模型,得到了与化学模型、概念模型基本吻合的结论。本文在综合分析研究概念模型、水化学场、地温场的基础上对热储温度、热水循环深度、热流体年龄及热流体的运移模式进行了计算、分析并建立了热海热田成因模型,以集中展示地热田的特征和成因机制,为本区的地热资源开发利用提供科学依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 论文选题依据及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容及方法
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 创新点
• 1.3.3 技术路线
• 1.4 主要工作量
• 第二章 腾冲热海热田区域地质条件
• 2.1 自然地理概况
• 2.1.1 地形地貌
• 2.1.2 气象水文
• 2.1.2.1 气象
• 2.1.2.2 水文
• 2.2 地层岩性
• 2.2.1 元古界
• 2.2.2 上古生界
• 2.2.3 新生界
• 2.3 区域构造及其演化
• 2.3.1 褶皱
• 2.3.2 断层
• 2.4 新构造运动
• 2.5 岩浆岩及岩浆活动情况
• 2.6 地下水类型及含水层富水性
• 2.7 地下水径流条件及动态特征
• 2.8 地下水化学特征
• 2.9 区域水热活动分布规律
• 第三章 腾冲热海热田地质及热流体特征
• 3.1 热田地质条件
• 3.1.1 地层及水文地质特征
• 3.1.2 岩浆岩及水文地质特征
• 3.1.3 断裂构造及水文地质特征
• 3.2 地热显示及其特征
• 3.2.1 热泉
• 3.2.2 喷气孔及毒气孔
• 3.2.3 冒汽地面
• 3.2.4 泉华
• 3.2.5 泉胶砂砾岩
• 3.2.6 硅质脉和现代成矿现象
• 3.2.7 地表水热蚀变
• 3.3 热田地球物理特征
• 3.3.1 重力场特征
• 3.3.2 大地电磁测深（MT）分析
• 3.3.3 热田电测深分析
• 3.3.4 其它地球物理特征
• 3.4 热流体物理化学特征
• 3.4.1 流体的物理特征
• 3.4.2 流体的化学特征
• 3.4.2.1 热流体的化学特征
• 3.4.2.2 热气体的化学特征
• 3.5 地热水动态特征
• 第四章 热海热田概念模型
• 4.1 热海热田范围的确定
• 4.2 地球物理综合分析
• 4.3 热源
• 4.4 热流体的来源
• 4.5 热储层
• 4.6 热通道
• 4.7 盖层
• 4.8 热海热田概念模型
• 第五章 热海热田热流体化学场分析
• 5.1 热流体的化学类型成因及分布规律
• 5.2 热流体化学组份与水温的关系
• 5.3 热流体混合模型
• 5.3.1 热流体冷热混合的标志
• 5.3.2 混合比例估算
• 5.4 热流体化学组份形成研究
• 5.5 热流体化学模型
• 第六章 热海热田地温场分析
• 6.1 地温场背景
• 6.2 地温异常特征
• 6.3 地温梯度特征
• 6.4 大地热流特征
• 6.6 地温场主要影响因素分析
• 6.7 地温场解析模型
• 6.7.1 基本原理
• 6.7.2 物理模型
• 6.7.3 数学模型
• 6.7.4 参数确定
• 6.7.5 计算结果
• 第七章 热海热田成因模式分析
• 7.1 热储温度计算
• 7.2 热水循环深度
• 7.3 热流体的年龄
• 7.4 热流体的运移模式
• 7.5 热田成因模式分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录：个人简介与论文发表情况