西藏谢通门县查布地热田地热流体地球化学特征

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作者杨照应
来源西藏大学
出版年2022
摘要
地热资源作为一种全球性新能源,在未来有着不可替代的作用。查布地热田发现高温地热资源,针对查布地热田热流体成因研究尚不明晰,限制了地热资源后续开发利用。厘清查布地热田地球化学特征,有助于解析青藏高原中南部的构造演化规律。本文整理前人研究发现,对查布地热田地热流体成因机理的研究停留在地球物理方法探讨构造演化,查布地热田热源属性有待研究确定,通过地球化学的手段尚可进行必要限定。因此,本文综合地球物理及地球化学手段,在现有研究基础之上,以热流体作为切入点,构建查布地热流体成因机理模型。本文通过地热水化学、地热水氢氧同位素、地热气体化学和泉华化学研究,探讨了查布地热田热源的归属。结合地球物理成果、地热地质资料和地球化学成果,初步构建了查布地热田地热流体成因机理概念模型,简要阐明了查布地热田深部热流体成因演化机理。主要结论分述如下:1.查布地热流体的成因大致经历了三个主要过程;深部熔融体沿着断裂上侵绝热冷却到母地热流体(350℃);母地热流体在冰雪融水及大气降水沿断层入渗混合形成岩浆水,岩浆水不断的受热体积膨胀上升,不断溶滤围岩矿物和吸收围岩放射性元素生热形成热储(最高220.2℃);热储中地热水在密度差驱使下上升,地热水不经历混合或受到浅层水不同比例的混入,出露于地表的热流体温度存在高低之别(最高86.5℃)。推测地热水循环深度范围为6.53~4.82km,补给来源为大气降水和冰雪融水,补给高度为5880米以上。2.热水水化学类型为HCO3·Cl-Na·K型,次为Cl·HCO3-Na·K型,属弱碱性水。查布地热水富含偏硼酸、偏硅酸、氟、锂等微量元素,达到热矿水浓度及命名标准,极具医疗开发价值。推算储存在热储固体与流体内的地热能总量可提供86.5MW,查布地热田赋存于水体中的热量可提供73.24MW,存于岩石中的热量可提供13.26MW。对查布泉华组分化学分析,结果显示:查布地热田硅华中铯平均品位0.17%,超过工业品位;通过测试查布地热水中的Cs含量,平均品位为0.537‰。对比发现在硅华中富集铯平均是地热水中的332倍。可以利用胶体富集原理对查布地热田铯矿进行开采。3.运用~4He/20Ne与R/Ra关系判别地热田热源壳幔来源的比例值。查布地热气体中~4He/20Ne值为2784.5,R/Ra值为0.0449;大气中的~4He/20Ne值为0.326;地壳中R/Ra平均值值为0.02,地幔中的R/Ra取8。绘制~4He/20Ne-R/Ra关系图,结果显示:查布地热气体氦气主要来源于地壳中,计算得到幔源最大比为5.6‰的混合;地热气体来源揭示地热田热源属性,据此推断查布地热田热源主要来自地壳,混合5.6‰的幔源热源。根据地热气体同位素分析结果,推定岩浆热源是壳内熔融体,地壳部分熔融体为地热田的主要热源,混合极少数的幔源热源。

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