地震地质 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (3): 689-709.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.03.006
申华梁1)(), 杨耀2,3),*(), 周志华4), 芮雪莲2), 廖晓峰2), 赵德杨2), 梁明剑2), 陈梦蝶2), 官致君2), 任宏微5)
收稿日期:
2022-12-30
修回日期:
2023-03-12
出版日期:
2023-06-20
发布日期:
2023-07-18
通讯作者:
* 杨耀, 男, 1987年生, 工程师, 主要从事构造地球化学、 流体地球化学研究, E-mail: 作者简介:
申华梁, 男, 1986年生, 2015年于成都理工大学获得矿物学、 岩石学、 矿床学专业硕士学位, 工程师, 主要从事石油地质、 数学地质、 遥感地质及水文地质等研究, E-mail: 124283663@qq.com。
基金资助:
SHEN Hua-liang1)(), YANG Yao2,3),*(), ZHOU Zhi-hua4), RUI Xue-lian2), LIAO Xiao-feng2), ZHAO De-yang2), LIANG Ming-jian2), CHEN Meng-die2), GUAN Zhi-jun2), REN Hong-wei5)
Received:
2022-12-30
Revised:
2023-03-12
Online:
2023-06-20
Published:
2023-07-18
摘要:
毛垭温泉目前的成因模式及深部地热过程的研究程度较低。文中以理塘毛垭温泉群和周边的冒火温泉为研究对象,对其进行水化学组分和氢、氧同位素分析。研究结果表明,毛垭温泉群和冒火温泉的水化类型均为Na-HCO3型。温泉水在深循环过程中,深部水、岩、气的相互作用使得热储层中的长石发生水解,是形成Na-HCO3型地热水的主要原因。氢、氧同位素的测量结果表明温泉水均起源于大气降水。毛垭温泉群与冒火温泉相比,具有更高浓度的离子组分,且表现出轻微的氧同位素漂移现象,表明毛垭温泉的循环深度更深,经历了更强烈的水-岩作用,此外,Cl-的深部来源比例更高。通过SiO2温标和硅焓混合模型估算得到毛垭温泉群的浅部热储温度为75~103℃,深部热储温度为235℃,冷水混合比例为87%~94%。基于深部热储温度计算得到毛垭温泉的最终循环深度接近5km。深部地热水受静水压力和水热对流作用,沿理塘断裂带向上运移,在此过程中,受构造裂隙的影响,地热水与冷水发生第1次混合,混合水的温度约为100℃。地热水循环至近地表时,与盆地内的冷水进行第2次混合,最终出露地表,形成中低温温泉群。
申华梁, 杨耀, 周志华, 芮雪莲, 廖晓峰, 赵德杨, 梁明剑, 陈梦蝶, 官致君, 任宏微. 川西理塘毛垭温泉群的成因及深部地热过程[J]. 地震地质, 2023, 45(3): 689-709.
SHEN Hua-liang, YANG Yao, ZHOU Zhi-hua, RUI Xue-lian, LIAO Xiao-feng, ZHAO De-yang, LIANG Ming-jian, CHEN Meng-die, GUAN Zhi-jun, REN Hong-wei. GENESIS AND DEEP GEOTHERMAL PROCESS OF MAOYA HOT SPRINGS IN LITANG, WESTERN SICHUAN[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2023, 45(3): 689-709.
图 1 川西理塘地区的地质构造简图(据Zhou et al., 2017修改)
Fig. 1 Geological and tectonic sketch-map of the Litang area and its surroundings(adapted after Zhou et al., 2017).
样品名称 | 样品 编号 | 温度 /℃ | Na+ /mg·L-1 | K+ /mg·L-1 | Mg2+ /mg·L-1 | Ca2+ /mg·L-1 | F- /mg·L-1 | Cl- /mg·L-1 | /mg·L-1 | /mg·L-1 | /mg·L-1 | /mg·L-1 | SiO2 /mg·L-1 | PH | TDS /mg·L-1 | EC /μs·cm-1 | δD /‰ | δ18O /‰ |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
毛垭温泉1 | LT-1 | 28.9 | 611.8 | 31.7 | 16.7 | 46.0 | 1.9 | 31.2 | 23.0 | 14.5 | n/d | 2208.8 | 27.1 | 7.8 | 1491 | 2980 | -159.5 | -19.0 |
毛垭温泉2 | LT-2 | 37.7 | 628.1 | 25.4 | 6.6 | 57.4 | 5.2 | 34.2 | 26.4 | 6.3 | n/d | 2214.9 | 51.3 | 7.8 | 1521 | 3040 | -160.0 | -18.9 |
毛垭温泉3 | LT-3 | 36.6 | 616.9 | 22.9 | 6.4 | 55.6 | 1.8 | 30.8 | 41.0 | 9.6 | n/d | 2147.8 | 49.9 | 7.8 | 1461 | 2920 | -160.5 | -19.0 |
毛垭温泉4 | LT-4 | 42.8 | 633.9 | 23.8 | 8.8 | 34.1 | 4.0 | 31.9 | 30.3 | 9.8 | n/d | 2036.4 | 51.2 | 8.0 | 1536 | 3070 | -158.7 | -18.2 |
毛垭温泉5 | LT-5 | 43.3 | 557.0 | 19.7 | 5.2 | 61.1 | 3.6 | 28.6 | 29.6 | 8.6 | n/d | 2001.4 | 42.5 | 7.7 | 1401 | 2800 | -159.4 | -19.4 |
毛垭温泉6 | LT-6 | 40.9 | 591.0 | 21.6 | 5.6 | 57.8 | 3.8 | 30.0 | 28.6 | 8.4 | n/d | 2035.6 | 46.3 | 7.8 | 1456 | 2910 | -161.1 | -19.6 |
冒火温泉 | LT-7 | 79.6 | 57.2 | 1.6 | 0.0 | 4.1 | 2.8 | 7.6 | 20.5 | 0.1 | n/d | 158.6 | 59.5 | 8.5 | 168 | 336 | -161.9 | -21.4 |
河水1 | LT-8 | 19.4 | 41.8 | 2.6 | 8.8 | 25.6 | 0.5 | 2.5 | 10.7 | 1.3 | n/d | 256.3 | 13.0 | 8.3 | 227 | 453 | -133.3 | -16.7 |
河水2 | LT-9 | 16.3 | 6.3 | 0.3 | 3.4 | 23.0 | 0.9 | 1.0 | 13.3 | 0.1 | n/d | 103.3 | 7.3 | 8.0 | 105 | 209 | -124.0 | -16.0 |
表 1 研究区水样的水化学分析结果
Table 1 Chemical composition and isotope of the water samples in the study area
样品名称 | 样品 编号 | 温度 /℃ | Na+ /mg·L-1 | K+ /mg·L-1 | Mg2+ /mg·L-1 | Ca2+ /mg·L-1 | F- /mg·L-1 | Cl- /mg·L-1 | /mg·L-1 | /mg·L-1 | /mg·L-1 | /mg·L-1 | SiO2 /mg·L-1 | PH | TDS /mg·L-1 | EC /μs·cm-1 | δD /‰ | δ18O /‰ |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
毛垭温泉1 | LT-1 | 28.9 | 611.8 | 31.7 | 16.7 | 46.0 | 1.9 | 31.2 | 23.0 | 14.5 | n/d | 2208.8 | 27.1 | 7.8 | 1491 | 2980 | -159.5 | -19.0 |
毛垭温泉2 | LT-2 | 37.7 | 628.1 | 25.4 | 6.6 | 57.4 | 5.2 | 34.2 | 26.4 | 6.3 | n/d | 2214.9 | 51.3 | 7.8 | 1521 | 3040 | -160.0 | -18.9 |
毛垭温泉3 | LT-3 | 36.6 | 616.9 | 22.9 | 6.4 | 55.6 | 1.8 | 30.8 | 41.0 | 9.6 | n/d | 2147.8 | 49.9 | 7.8 | 1461 | 2920 | -160.5 | -19.0 |
毛垭温泉4 | LT-4 | 42.8 | 633.9 | 23.8 | 8.8 | 34.1 | 4.0 | 31.9 | 30.3 | 9.8 | n/d | 2036.4 | 51.2 | 8.0 | 1536 | 3070 | -158.7 | -18.2 |
毛垭温泉5 | LT-5 | 43.3 | 557.0 | 19.7 | 5.2 | 61.1 | 3.6 | 28.6 | 29.6 | 8.6 | n/d | 2001.4 | 42.5 | 7.7 | 1401 | 2800 | -159.4 | -19.4 |
毛垭温泉6 | LT-6 | 40.9 | 591.0 | 21.6 | 5.6 | 57.8 | 3.8 | 30.0 | 28.6 | 8.4 | n/d | 2035.6 | 46.3 | 7.8 | 1456 | 2910 | -161.1 | -19.6 |
冒火温泉 | LT-7 | 79.6 | 57.2 | 1.6 | 0.0 | 4.1 | 2.8 | 7.6 | 20.5 | 0.1 | n/d | 158.6 | 59.5 | 8.5 | 168 | 336 | -161.9 | -21.4 |
河水1 | LT-8 | 19.4 | 41.8 | 2.6 | 8.8 | 25.6 | 0.5 | 2.5 | 10.7 | 1.3 | n/d | 256.3 | 13.0 | 8.3 | 227 | 453 | -133.3 | -16.7 |
河水2 | LT-9 | 16.3 | 6.3 | 0.3 | 3.4 | 23.0 | 0.9 | 1.0 | 13.3 | 0.1 | n/d | 103.3 | 7.3 | 8.0 | 105 | 209 | -124.0 | -16.0 |
温度/℃ | 焓/J·g-1 | /mg·L-1 |
---|---|---|
50 | 50 | 13.5 |
75 | 75 | 26.6 |
100 | 100.1 | 48 |
125 | 125.1 | 80 |
150 | 151 | 125 |
175 | 177 | 185 |
200 | 203.6 | 265 |
225 | 230.9 | 365 |
250 | 259.2 | 486 |
275 | 289 | 614 |
300 | 321 | 692 |
表 2 热水中温度、 焓和SiO2浓度间的对应关系(Fournier et al., 1974)
Table 2 Relationship among temperature, enthalpy and SiO2 content(after Fournier et al., 1974)
温度/℃ | 焓/J·g-1 | /mg·L-1 |
---|---|---|
50 | 50 | 13.5 |
75 | 75 | 26.6 |
100 | 100.1 | 48 |
125 | 125.1 | 80 |
150 | 151 | 125 |
175 | 177 | 185 |
200 | 203.6 | 265 |
225 | 230.9 | 365 |
250 | 259.2 | 486 |
275 | 289 | 614 |
300 | 321 | 692 |
图 11 理塘地区地热水成因模式示意图(地层的厚度为依据平面地质图推测的厚度)
Fig. 11 The conceptual model of the Litang geothermal system (the thickness of the stratum is estimated based on the geological map).
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