碳酸盐岩热储中稀土元素的地球化学行为及其指示意义：以施甸地热系统为例

张晓博; 郭清海; 张梦昭; 孙伟浩; 李鑫

doi:10.3799/dqkx.2022.323

地球科学 ›› 2023, Vol. 48 ›› Issue (03) : 908 -922. DOI: 10.3799/dqkx.2022.323

碳酸盐岩热储中稀土元素的地球化学行为及其指示意义：以施甸地热系统为例

张晓博 ¹^,² ,
郭清海 ¹^,² ,
张梦昭 ¹^,² ,
孙伟浩 ¹^,² ,
李鑫 ¹^,²

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Geochemical Behavior and Indicative Effect of REEs in Carbonate Geothermal Reservoir: A Case of Shidian Geothermal System

Xiaobo Zhang ¹^,² ,
Qinghai Guo ¹^,² ,
Mengzhao Zhang ¹^,² ,
Weihao Sun ¹^,² ,
Xin Li ¹^,²

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摘要

施甸中‒低温地热系统是滇‒藏‒川地热带的重要组成部分，强烈的构造运动使该地热系统热储结构复杂，当前对其地热水地球化学过程研究程度很低.通过分析施甸地热水中稀土元素（REEs）的地球化学行为，本文旨在揭示碳酸盐岩热储内的主导性水文地球化学过程.结果表明，施甸地热水大部分富集LREEs，显示其对围岩REEs特征的继承.地热水也表现出Ce、Eu和Y异常，其中Ce负异常因继承碳酸盐岩Ce负异常或保留地热水古氧化环境特征而形成，Eu正异常源于地热水对长石类矿物的溶解，Y正异常则是地热水运移过程中其中的Ho受碳酸盐矿物优先吸附造成.PHREEQC计算表明施甸地热水中REEs的主要形态为LnCO₃ ⁺和Ln（CO₃）₂ ^‒，在同一水样中，LnCO₃ ⁺含量随原子系数增加依次递减，而Ln（CO₃）₂ ^-则依次递增.此外，地热水中还存在少量Ln³⁺、LnF²⁺、LnHCO₃ ²⁺和LnSO₄ ⁺，其含量均随原子系数增加依次减小，受地热水pH和F^-、HCO₃ ^-、SO₄ ^2-含量共同控制.REEs分析可为地热水地球化学过程研究提供重要证据.