粤港澳大湾区地下热水地球化学特征及其热储含义

摘要

粤港澳大湾区地热资源丰富,但人们对区内地下热水地球化学特征的认识还存在一定争议。本文对27组地下热样品的水化学分析表明,研究区内陆地热水的水化学相主要为重碳酸盐型,沿海地热水则主要呈氯离子型。地热水的δ^(2)H和δ^(18)O值分别为–30‰~–48‰和–5.2‰~–7.5‰。内陆地热水的δ^(2)H和δ^(18)O值沿当地大气降水线(LMWL)分布,表明内陆地热水来源于当地大气降水补给。沿海地热水的δ^(18)O值偏离当地大气降水线并向海水数据点靠拢,沿海地热水的δ^(18)O值与Cl–含量呈强正相关,表明沿海地热流体源于当地大气降水和海水混合补给。经典地球化学温标、多矿物平衡状态模拟、硬石膏-玉髓矿物对饱和指数模拟以及硅-焓混合模型揭示的粤港澳大湾区地热系统热储温度为104~156℃。内陆地热水中的地下冷水的混入比例为52%~84%,沿海地热水中海水的混入比例高达37%。内陆和沿海地热水的最大循环深度分别为3300~4800 m和3200~4200 m,没有显著差别。水化学组成与氢氧同位素研究均表明,水岩反应和混合作用共同控制着研究区地下热水的地球化学特征。