皖西北平原位于安徽省西北部,区内第四系覆盖较厚,达1 000 m左右,受深部热源及构造发育等因素的影响,区内热源及地质条件良好,区内地热资源利用已久。本研究以皖西北地热水资源为研究对象,通过分析区内地热地质背景、采集典型地热井的地热水样品进行水化学、同位素测试分析。化学分析结果表明研究区地热水为Na-HCO₃、Na-Cl型。Na-K-Mg三角图、Gibbs图解以及微量元素特征表明热区地热流体尚处于水岩作用低水平阶段,未达到平衡状态。δD值的分布范围为-72.9‰~-58‰,平均值为-69.24‰,δ¹⁸O值的分布范围为-8.7‰~-6.8‰,平均值为-7.88‰,表明研究区地热水并非大气降水直接补给,还是以侧向径流补给为主,研究区地热水补给高程为1 033.3~1 530 m,推断地热水补给主要来自于研究区西侧河南伏牛山山区的大气降水。通过对研究区热源、热储、盖层、热流体通道分析,首次构建了临泉县地热水成因模型。