京北地区热水水文地球化学特征与地热系统的成因模式

摘要

京北地热田包括小汤山和沙河2个次级地热田,呈三角形展布,东南部边界为黄庄-高丽营断裂,西南部边界为南口-孙河断裂,北部边界为阿苏卫-小汤山断裂.热储层为蓟县系雾迷山组、铁岭组和寒武系-奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层,热储盖层为青白口系页岩、石炭系-二叠系砂页岩和侏罗系火山岩隔水层.该地热田地温场的平面特征是在小汤山镇和汤11井区出现2个高温区;垂向特征是随埋深加大,地温升高,但热储层内垂向增温率较低,热储盖层垂向增温率较高.该区雨水、地下冷水和热水的氢氧同位素组成基本上都落在克雷格降水线上,表明区内热水来源于大气降水.在地下水化学三线图解中,该区热水位于城区热水的下方,说明京北热水比城区热水更靠近冷水补给区.热水的3H值表现出北高南低的特点,14C年龄也由北往南逐渐增大,说明热水自北向南流动.由此认为,由北部山区渗入地下的大气降水,经小汤山以北的十三陵-桃峪口岩溶水分布区,跨过阿苏卫-小汤山断裂后发生深循环并被地热加温,流入京北地区后在该地区赋存,形成热田.根据上述特征,建立了京北地热田地热系统的成因模式并定义为京北中低温对流型地热系统.