理论地热温标及其在地热研究中的应用

摘要

应用人工合成的地热水,基于多组分矿物-流体化学平衡的计算,校正了错误的铝浓度对理论地热温标结果的影响.通过建立修正的Q/K图,FixAl这种新方法消除了缺乏铝数据或错误的铝数据问题.这可以通过使水与一种选择的含铝矿物,如微斜长石,达到平衡态来实现.在FixAl图中,对于含铝矿物来说,以修正的Q/K值与温度作图;对于不含铝矿物的来说,饱和度指数以同样的方式在普通的Q/K图中表示出来.除了铝浓度错误外,CO2的脱气作用和储层水的稀释作用都会干扰模拟的平衡地热温标.这些影响因素都可以在一个Q/K图中通过比较不含Al矿物和含Al矿物的曲线来区分,然后用试验误差方法校正CO2损失和稀释作用.用来证明这个方法的来自中国,冰岛和美国的地热水实例表明Al浓度上的错误是很普遍的,有些还非常严重.对于缺乏Al数据和Al数据错误的地热水,FixAl方法被证明是非常有效的化学地热温标方法.通过FixAl方法估计的平衡温度与石英,蛋白石和同位素地热温标得出的结果吻合得很好.强制性平衡矿物的选择取决于pH值.对于大多数中性水来说,微斜长石和钠长石是很好的选择;而对于酸性大些的水,高岭石或者伊利石是比较好的选择.实测的pH值在模拟平衡时非常重要,并且发现最适用的pH值是同样适用于已发表的碳酸盐的pH值.通常这个是实验室测定的pH值,而不是现场测定的pH值,但是现场pH值对于约束CO2的脱气作用还是非常必要的.对大量位于80～180℃储层温度范围内水的计算表明矿物-水平衡总是几乎可能实现,但是容易受近地表环境中CO2的稀释或脱气作用的短时间尺度过程干扰.