地热流体水文地球化学研究在指示地热资源的形成机制、赋存环境以及预测地热资源有利勘查区等方面具有广泛应用。为了探究湖北省应城市地热系统的热源以及成因机制,并对其地热异常区进行圈定。基于研究区内地热水与浅层地下冷水的水化学及同位素特征,探讨了地热流体中主要组分的地球化学起源,评估了地热流体的热储温度。结合区内浅层地下冷水的温度与水化学数据,对地热异常区进行了圈定。研究结果表明,地热水水化学类型主要为SO_4-Ca型,地热系统主要的热储围岩为海相碳酸盐岩,通过地热温标计算热储温度约112.2℃。大气降水入渗和碳酸盐岩热储层中的水-岩相互作用是地热水中化学组分的主要来源。地热水的水化学和氢氧同位素特征指示地热水的补给来源为研究区西部山区的大气降水,大气降水由补给区入渗后向东南盆地中心不断运移,循环深度为3 436.7~5 030.2 m。通过与典型岩浆热源型地热系统的对比以及岩石样品中放射性元素的数据结果,得出应城地热系统是由地温梯度正常加热而形成的。结合区内浅层地下冷水的温度与水化学数据,最终圈定地热异常区位于应城市区西南陈河镇以北地区,但仍需考虑井深、人为污染等客观限制因素对圈定结果的影响。