由于地热能独特的供热优势,其在中国北方的利用率逐渐增多。然而,地热能的可持续开发通常需要对拟建站点占主导地热水循环模式进行全面调查。在中国北方南堡凹陷地热能资源开发过程中,在曹妃甸和马头营两个相邻地区发现了热异常。为了协调异常并检查补给水的来源和地热系统的循环动力学,使用多种化学和同位素示踪剂(δ2H、δ18O、87Sr/86Sr、δ13C 和 14C)进行了全面的调查。地热水的总溶解固体(TDS)分别约为 750 mg/L 和 1250 mg/L。两地的地热水同位素也存在差异,δ18O 的平均值分别为-9.3‰和-8.2‰,δ2H 的平均值分别为-73.4‰和-71‰。此外,马头营地热水 87Sr/86Sr 为 0.7185,远大于曹妃甸的平均值 0.7088。这些结果证实了两种地热系统之间的不同,并可以解释曹妃甸和马头营深层地下水的两种循环模式。根据理论化学地温计估算,曹斐甸储层温度为 83~92℃,马头营储层温度为107~137℃。修正后的 14C 年龄指示其低循环率,有足够的时间来加热曹妃甸的水。此外,本文提出了研究区的一个地热概念模型。这个模型可以提供关于地热资源的可持续开发和有效管理的关键信息。