秦岭山前眉县低温地热水及伴生氦气成因机制

作     者：韩元红 吕俊 张育平 罗娜宁 李兵 申小龙 HAN Yuanhong;LYU Jun;ZHANG Yuping;LUO Naning;LI Bing;SHEN Xiaolong

作者机构：自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021 陕西中煤新能源公司陕西西安710054 陕西煤田地质勘查研究院有限公司陕西西安710021 

出 版 物：《煤田地质与勘探》 (Coal Geology & Exploration)

年 卷 期：2024年第52卷第1期

页      面：168-176页

核心收录：

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 0819[工学-矿业工程] 07[理学] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 0708[理学-地球物理学] 

基　　金：国家重点研发计划课题(2022YFC2904301) 陕西省重点研发计划项目(2021ZDLSF05-12) 陕西省自然科学基金项目(2021JLM-14,2023-JC-QN-0631) 

主　　题：低温地热水 氦气 氢氧同位素 成因机制 秦岭山前 

摘      要：秦岭山前眉县地热水资源丰富,伴生气中氦气丰度较高,专门针对该区地热流体特征及成因的研究尚未开展。通过对地热流体的化学组分、同位素地球化学分析,结合区域构造断裂分析地热流体特征及成因机制。研究发现:地热水矿化度为638.96~1026.83 mg/L,水化学类型为HCO_(3)-Na型;地热水变质程度低,属于未平衡或部分平衡水,溶质主要来自硅酸盐类岩石风化;地热水δD为-77.3‰~-70.8‰,δ^(18)O为-10.9‰~-9.8‰,均位于大气降水线附近;地热水平均补给高程约为1030 m,补给水源温度4.9~7.0℃,最大循环深度约为3200 m。地热水伴生气以氮气为主,烃类气体含量低,氦气丰度相对较高;地热水伴生气中甲烷δ^(13)C平均值为-52.8‰,δD平均值为-247‰,伴生气具有较小的R/Ra值和较大的^(4)He/^(20)Ne值。研究揭示:秦岭山区的大气降水通过大断裂及其次生断裂下渗并储存于断裂裂隙和砂岩孔隙中,经地温加热后形成地热水;地热水水源近且充足,封闭性差,循环速度快且深度浅,是秦岭山前眉县地热水低温量大的主要原因;地热水伴生气中的氦主要来自壳源,由地壳岩石中铀、钍元素放射性衰变形成。研究成果为开发利用秦岭山前眉县地区的地热资源提供了重要的地球化学证据。