水化学特征在恩施盆地地热资源调查中的指示意义

作者：李泽威; 袁飞^*; 李明龙; 赵军; 万凯; 李光顺

来源：地质科技通报, 2023, 42(04): 83-106.

DOI：10.19509/j.cnki.dzkq.tb20210791

• 恩施盆地
• 地下热水
• 水化学特征
• 氢氧同位素

地热资源是一种宝贵的清洁能源，恩施盆地蕴含丰富的地热资源，探明地热形成机理具有重要意义。从地热水化学特征和同位素特征入手，结合恩施盆地水文、地热地质条件，采用Piper三线图法、主要离子相关分析法等探讨分析了恩施盆地地下热水地球化学特征及其主要离子补给来源；选取适宜的二氧化硅温标法解决了热储温度难以准确测量的问题；利用氢氧同位素测试技术，示踪判定了地下热水的补给来源、循环深度及补给高程。研究结果显示：恩施盆地地下热水的水化学类型主要为SO4·Cl-Na型水，水中离子以SO42-,Cl-,Na+为主，地下热水中TDS与Na+,Ca2+,Mg2+,Cl-,SO42-有极好的正相关性，而地下热水中TDS远高于冷泉，分析认为是由于地下热水在演化过程中埋藏深度大、径流途径长、溶解—溶滤作用强烈，更容易从围岩中萃取相关离子，从而导致离子浓度远高于地表水；研究区内地下热水主要接受大气降水补给；地下热水14C,34S同位素特征均表明盆地边缘到盆地中心地下热水储存环境逐渐封闭，地下热水滞留时间逐渐变长，水-岩反应程度逐渐变强；水-岩平衡判定结果表明，热水中SiO2的浓度受石英的溶解平衡控制，利用SiO2地热温标估算热储温度为55.74～58.24℃,热储埋深为1 793～1 906 m,热水循环深度为1 823～1 936 m;根据大气降水δ18O的高程效应估算地下热水的补给高程为1 022.64～1 109.00 m,依据研究区高程范围确定地下热水补给区主要为盆地西侧寒武系-奥陶系碳酸盐岩低中山区。