中低温地热系统低盐度地热水高含量钠的地球化学成因:以广东惠州黄沙洞地热田为例

摘要

高温地热系统中地热水中Na~+含量一般超过300 mg/L，盐度也较大（TDS>1000 mg/L）.而在中低温地热系统中，低盐度地热水的Na~+含量一般小于160 mg/L.但在广东黄沙洞中低温地热系统出露的地热水中Na~+高达325.4 mg/L,TDS小于650 mg/L.经典的水文地球化学作用（矿物溶解、离子交换等）很难解释其成因.样品水化学结果表明，地热水水化学类型均为HCO_3-Na型，钠含量高（平均值为240.06 mg/L）.氢氧同位素结果表明地热水与浅层地下水均具有相同的大气来源，都是瑶坑山区大气降水补给.水化学地温计和多组分矿物平衡（MME）评估的热储温度为100～130℃，地热水循环深度最大为2.43 km.Cl~-作为混合比计算指标揭示浅层地下水混入地热水的比例为51%～72%，深部地热水中Na~+实际含量应该高达685.2 mg/L.水-岩相互作用模拟结果表明，矿物溶解和离子交换对地热水中Na~+富集的贡献较小，也揭示出地热水中存在Na~+的额外来源.花岗岩流体包裹体微小但广泛存在于结晶矿物颗粒之间，其中Na~+含量平均值为11 758.9 mg/L.在地热水加热情况下，断裂和花岗岩裂隙网络层面及附近的流体包裹体膨胀破裂，流体混入到地热水中，为地热水提供了平均83%的Na~+.因此，花岗岩流体包裹体可能是中低温地热系统低盐高钠地热水中Na~+的主要来源.

关键词

水化学 / 低盐高钠地热水 / 水化学温度计 / 花岗岩流体包裹体 / 黄沙洞地热田 / 水文地质