同位素演化对具地压特征热储流体起源成因的指示意义—以关中盆地腹部为例

摘要

关中腹地深部热储流体的成因演化关系着热水资源是否可持续开发利用,因此一直是各位学者关注的焦点。关中腹地具地压特征的深部热储流体与围岩反应强烈,氧漂移程度大,氘剩余却低至-40‰,表现出异于常压循环水的同位素水文地球化学特征,属国内罕见,呈现出陆相沉积水或陆相残存沉积水的迹象。本文应用同位素水文地球化学方法结合关中盆地地质构造演化对研究区深部热储流体的成因演化进行探讨。
　　Phreechc软件对研究区深部热储流体与低温水混合的比例、热储实际温度及水流路径上发生的水文地球化学作用模拟结果表明,热储流体大多混有其他来源低温水而未能达到水岩平衡,属于半成熟水,热储实际温度高于井口水温20℃~30℃,在漫长的历史时期演化中发生了大量的岩盐溶解、脱硫酸作用及一定比例的混合作用。研究区深部热储流体氢氧稳定同位素分布特征指示了其接受补给源于海拔较高处且接受时的温度较低,为距今10000年前的末次冰期降水。而14C的演化说明研究区深部热储流体滞留时间均大于10000年,为全新世古大气降水或地表水补给。放射性同位素3H在研究区部分地区与14C共存的事实表明古溶滤水中混入了现代循环水,为混合型热水。热储流体中的13C与次生热液方解石的分布范围重合指示热储流体中无机碳的主要来源为次生热液方解石,或热储流体形成时代可能先于构造变动时期。研究区深部热储流体34S的演化表明固市凹陷地区脱硫程度远大于其他构造单元,为关中之最。热储流体中稳定同位素87Sr/86Sr比值及11B的分布则排除了研究区热储流体起源于地幔或海相沉积水的可能性,87Sr/86Sr比值进一步明确了研究区热储流体接受补给时的方向及路径。结合研究区热储流体中多种同位素水文地球化学特征及盆地沉积演化史的研究成果提出研究区深部热储流体存在残存陆相沉积水的可能性,并对研究区深部热储流体的成因类型进行了划分。

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第一章 绪 论

1.1.问题的提出及研究意义

1.2.国内外研究进展

1.3.主要研究内容及其创新点

第二章 研究区概况

2.1.自然地理概况

2.2.地热地质条件

第三章 地压热储特征

3.1.地温场

3.2.地压场

3.3.热储流体中的甲烷气体

3.4.地压热储层形成条件

第四章 具地压特征热储流体水文地球化学演化

4.1.样品采集与测试

4.1.研究区热储流体水文地球化学演化特征及其指示意义

4.2.水化学常见组分的空间变化

4.3.水文地球化学形成作用

第五章 热储流体中环境同位素的分布特征及其指示意义

5.1.氢氧同位素

5.2.碳同位素

5.3.硫同位素

5.4.锶同位素

5.5.硼同位素

第六章 关于深部热储流体成因起源若干问题的讨论

6.1.研究区具地压特征热储流体的成因类型

6.2.残存沉积水的同位素水文地球化学证据

6.3.热储流体的分类

6.4.具地压特征热储流体的形成模式

结论

参考文献

攻读学位期间完成的论文及参与的科研项目

致谢