冀东平原馆陶组地热流体水化学成分和H-O同位素组成特征及其地质意义

摘要

冀东平原新近系馆陶组热储为碎屑岩类孔隙型层状热储，地热地质条件优越。为了科学保护、合理利用该地热资源，本文对冀东平原不同地质构造单元所采集的16个馆陶组地热水样开展了化学成分和H-O同位素组成分析。结果显示，冀东平原馆陶组地热水pH值范围7.78～8.62、矿化度722.3～2619 mg/L、水化学类型主要有HCO₃·SO₄-Na、HCO₃·Cl-Na、SO₄·Cl-Na型；热水中F^-、SiO₂、溶解性总固体、锶、锌、溴、碘、铁、锰、偏硼酸等含量较高，但与西藏羊八井和搭格架相比，地热水中一些与岩浆热液活动相关的元素（如F、B、As、Li等）含量要低得多。H-O同位素特征显示，地热水中δD值为-71‰～-73‰,δ¹⁸O值为-7.6‰～-9.8‰,地热水补给高程800～1300 m,总体径流方向由西北向东南，地热水与上覆浅部地层水联系不密切，主要受侧向同层径流补给及古生界奥陶系热流体的顶托补给，为深层承压水，属深循环加热成因的地下热水。燕山地区山地大气降水在重力的作用下沿断裂构造向下运移，并向东南径流，地下水被来自地壳深部的热不断加温，水-岩反应逐渐剧烈，溶滤作用，导致热水中矿物质含量显著增加。随着循环深度和距离的增加，地热水赋存环境越来越封闭，水体更新速率逐渐降低，地热水发生脱硫酸作用，同时与下伏深部热储地热流体发生混合作用，主要离子也随之发生了变化。本研究为理解馆陶组地热水的形成与演化过程提供了科学依据。

关键词

水化学特征 / 同位素特征 / 地热水 / 馆陶组 / 冀东平原

基金资助

河北省自然资源厅项目“冀东平原区地热资源勘查”(2017020)