华县地区地热水形成环境及热储温度探讨.pdf

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1、为弛第29卷第l期GEOLOGYOFSHAANXI2011年6月文章编号：lO0l一6996(2011)O1一O077一O6华县地区地热水形成环境及热储温度探讨林平选，张娟。(1．陕西省地矿局地质调查院，西安710065}z．陕西工程勘察研究院，西安710068)摘要：本文根据华县地热井水质分析结果，在水溶组分平衡分布计算的基础上进行了水一岩平衡分析，确定了地热水中的平衡矿物和平衡温度范围，应用SiOz温标估算了热储的温度，并根据这些温标的原理和华县地热水的实际情况，讨论了地热水形成的环境以及化学温标适用性和估算结果的可靠性。关键词：平衡分布计算；水岩平衡；地球化学温标；热储温度中

2、图分类号：P314．1文献标识码：A岩石是由矿物组成的，因此水岩平衡实际上指的是水与组成岩石的矿物之间的平衡关系。矿物在水中的溶解与沉淀取决于水溶液相对矿物的饱和状态，通常使用饱和指数来衡量水溶液相对矿物的饱和状态。在计算矿物相对水溶液的饱和指数时，若不考滤阴阳离子间络合作用的影响，则这种计算结果的误差通常是比较大的。因此，计算矿物的饱和指数时，必须首先对水溶组分的平衡分布进行计算。1研究区概况研究区位于华县华州镇，构造上属于固市凹陷南缘。华州地热井是华县地区首眼地热井，揭露地层从上到下依此为①第四系，岩性为黄色、灰绿色粘土、砂质粘土与灰色砂砾石层呈不等厚互层，厚度475m；②新近

3、系张家坡组，岩性上部为灰色、灰绿色泥岩与细砂岩、砂砾岩呈不等厚互层，中部为细砂岩、砂砾岩与含砾泥岩呈略等厚互层，下部以砾岩为主，局部夹钙质泥岩，厚度793m；③蓝田灞河组，岩性为大段砾岩局部夹钙质泥岩，厚度283．5m；④太古界太华群，白色夹灰黑色花岗片麻岩。开采段主要为新近系张家坡组和蓝田灞河组，深度945．1l～1784．9m，实测井底温度95．2℃，开采段中间温度72．4℃，开采段顶部温度57．8℃，井口水温59．8℃。2地热流体的储存空间收稿日期：2010—09—10作者简介：林平选．男，36岁，高级工程师，1999年毕业于长春科技大学，2006年获中国地质大学(武汉)工程

4、硕士学位，长期从事水文地质、工程地质、环境地质及地质灾害等专业技术_T作．78陕西地质第29卷区内新生界上新统沉积厚度为1022．5～18941TI，平均沉积速度为0．38～0．7mm／a，具有快速沉积盆地的特征，在快速沉积盆地的深处，常有“欠压实沉积物”的存在。这种沉积物不是随着上覆地层厚度和埋深的增加而压实得更紧密，相反，在各种因素制约下，它压实程度很差，因而具有与其所在深度不相适应的高孔隙度(图1)和异常高的流体压力即异常高压带。封闭性的异常高压带，即使在正常大地热流背景之下，由于封闭在孔隙内的流体的热导率远低于岩矿物质，导致异常高压带的地温梯度高。故异常高压带既是异常孔隙度

5、带，又是异常温度带。高孔隙度为地热流体提供了储存空间。}’．-．．I··札煎度喁)·．．．．1：．．-·’。·‘．．●：’：．．．'●●●塌潍)图1孔隙度随埋深的变化关系Fig．1Variationrelationshipbetweenporosityandburieddepth3地热流体的水化学和同位素特征根据水质分析结果，应用Na—K—Mg三角图(图2)对华州(R2孑L)地热水进行分析，R2孔地热水落在平衡线附近，表明该热矿水是与Na、K、Mg的铝硅盐矿物钠长石、钾长石、自云母和斜绿泥石处于平衡状态或接．{31。。。。。SQR(Mg)近平衡状态。地下水与矿物的化学反应是非常图2

6、Na—K—Mg三角图缓慢的，说明华州R2地热水在热储中运移极Fig．2AtriangularplotofNa—K—Mg为缓慢。根据同位素分析结果，区内地热水占D值分别为一77．14‰和一8O．69％0，艿0值为一7．597o和一9．069％0，根据同位素的温度效应估算地热水补给时期的温度为0．6～1．7"C，而华县地区年平均气温为14"C，说明地热水是在比现代气候冷的时期形成的。根据区内渭深l2井孢粉气候研究成果，该区第三季为温暖湿润或温暖干旱气候，因此排除了区内地热水来源于沉积水的可能性。同时根据6D和60的分布区间，也可排除区内地热水来源于岩浆水(6D和8O的变化范围一般为一5

7、O‰～一80％0和第l期林平选等：华县地区地热水形成环境及热储温度探讨79一i5一土‘一i3-1-11一O一9—e一-6一S一聿图3地热水u—O关系曲线Fig．3Curvelinearrelationshipof6D一6。Oingeothermalwater7．O‰～9．5‰)和变质水(6D和艿坤O的变化范围一般为一2o％a～一6s％0和5‰～25~o)的可能性。区内地热水落在关中盆地大气降水线的右侧，与大气降水关系密切的浅层地下水相比，地热水发生了明显的埔O重化漂移