沉积型和火山型地热系统地热流体的水文地球化学对比研究--以关中盆地和腾冲热海为例

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1、分类号:X110710-2015229060专业硕士学位论文沉积型和火山型地热系统地热流体的水文地球化学对比研究—以关中盆地和腾冲热海为例吴敏导师姓名职称马致远教授专业学位类别工程硕士申请学位类别硕士及领域名称环境工程论文提交日期2018年4月25日论文答辩日期2018年6月8日学位授予单位长安大学AComparativeStudyofSedimentaryGeothermalWaterandVolcanicGeothermalWaterwithHydrogeochemistryMethod—takeGuanzhongbasinandTengchongRehaia

2、sexamplesAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuMinSupervisor：Prof.MaZhiyuanChang’anUniversity,Xi’an,China本论文受国家自然科学基金《同位素演化对地压型热储流体起源成因的指示意义》（编号41172211）国家自然科学基金《沉积盆地深层孔隙型地下热水回灌堵塞机理研究》（编号41472221）资助摘要本文以关中盆地腹部热田（沉积型地热系统）及腾冲热海地热田（火山型地热系统）为代表，应用水文地球化学与环境同位素相结合的方法对其地热地质构造、地热流体起

3、源及成因、热储开放程度等进行对比研究，进而揭示其异同之处，为我国不同类型地热资源的可持续开发利用提供科学依据。区域地质构造结果显示，关中盆地腹部莫霍面埋藏较浅，地壳较薄，地表热流密度较高，是热储层的良好热源，区内热储层为砂泥岩互层，且发育多条深大断裂，具有良好的控热储水条件。腾冲处于印度板块与欧亚板块碰撞带的东侧，经历了多期次的火山构造活动，其发育的断裂构造多平行于该区域构造主应力方向，为地热活动创造了有利的条件。两区域地下热水水文地球化学结果说明，关中盆地腹部地热水热储环境比较封闭，水岩反应程度较深，而腾冲热海地热田热储流体水岩反应尚处于演化初级阶段。经多矿物平

4、衡法模拟得出关中盆地腹部和腾冲热海地热田平均热储温度及平均冷水混入分别为98.2℃、198.4℃，22.1％、53.5％，平均热储循环深度分别为2727m、1156m。腾冲热海地热田热源埋深较关中盆地腹部更浅，热水循环速率更快。通过氘氧同位素对比研究发现，关中盆地腹部及腾冲热海地热田地热流体均存在18δO富集现象，且前者表现更为显著，显示前者具有更为封闭的热储环境、热储围岩岩性及更长的地热流体滞留时间；后者的热储环境亦比较封闭，其热储岩性为花岗岩、变1818质岩，在一定程度上影响地热水δO富集，其较高的热储温度（198.4℃），是其发生δO富集的主控因素。8786

5、关中盆地热水较小的Sr/Sr比值揭示其源于古代大气降水及河水，且部分地热水储热位置距地幔较近，存在一定比例深部过渡性花岗岩类水的混入。腾冲热海地热田地8786热流体的Sr/Sr比值接近硅铝酸盐背景值，结合壳源火成岩中含大量硅铝酸盐可以推348786测，其来源除大气降水外，亦与高黎贡山群火成岩中赋存的流体相关。δS与Sr/Sr比值的负相关关系揭示两处热储环境均发生了一定的石膏溶解，且H2S气体的氧化亦是其硫酸盐的共同来源。根据同位素水文地球化学特征及其起源特征，结合关中盆地腹部及腾冲热海地热田构造演化历史推测其热储环境分别为沉积-半封闭型、封闭型及火山-半封闭型。1

6、8关键词：关中盆地，腾冲热海，水文地球化学，同位素，成因模式，δO富集IAbstractThispapertakestheGuanzhongBasincentralsectionthermalfield(sedimentarytypegeothermalsystems)andTengchongRehaigeothermalfield(volcanictypegeothermalsystem)asrepresentatives.weusethehydro-geochemistrymethodandenvironmentalisotopemethodtocompare

7、theirsgeothermalgeologicalstructure,theoriginationofgeothermalanddegreeofheatstorageopenness,whichcanexplorethesimilaritiesanddifferencesofthesetwosystems.Ultimately,theresultscanprovideascientificbasisforutilizationofgeothermalresourcesinourcountry.Theregionalgeologicalstructureshows

8、,thet