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北京城区地热田地下热水的水化学及同位素研究

关注热度:305   来源:新能源学术论文  作者:于湲
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【摘要】:北京城区热田是中国著名的地热田之一,热田内贮藏着丰富的低温地热资源,已经得到了广泛的应用,并取得了良好的社会、经济和环境效益。北京城区热田的开采历史已有 30 年,该地热系统主要是由三个热储构成:蓟县系的铁岭组,雾迷山组以及洪水庄组。 地下热水的化学特征是地热形成过程中漫长的地质作用的产物,这些地质作用又在地下热水的化学特征中得到体现。在本论文中采用地球化学方法用于阐明城区热田的地下热水的化学以及同位素的特性,通过对地下热水的化学特征的研究来了解城区热田地热的成因,并推测地热发展潜力。 通过水化学三角图和 Piper 图可以得出,北京城区热田的地下热水的水化学类型为 HCO_3·SO_4-Na·Ca 型。利用 3H 法测年的计算,研究区地下热水年龄约 5~48 a,说明这些热水在地下停留时间较长,可能直接来自热储。地下热水中稳定的同位素δD和 δ~(18)O 的相关关系表明北京城区热田的地下热水起源于大气降水。采用指数判断法以及 WATCH 程序对地下热水的结垢趋势进行判定,可以得出城区热田的大部分地下热水有结垢的可能性。由于相对较低的温度,北京城区热田的地下热水除了与玉髓(Chalcedony)以及石英达到平衡外,与其他水热矿物均未达到平衡。采用不同地热温标用于预测城区热田的表面温度。根据 Chalcedony 温标的计算,表面温度范围介于51.4~103.8℃,通过地热温标的计算表明该热田所预期达到的最高温度位于凹陷中心、热储埋深较大的部位。因此,在沉积盆地的中部存在地热资源进一步发展的潜力。通过硅-焓曲线,散点图以及 Schoellor 图的混合模型表明北京城区热田的地下热水同地下冷水存在混合的可能性。 从 1971 年开始到 2000 年年底,由于过度开采地下热水已经导致城区热田的热储层水位下降达 50 m。通过对北京城区热田地下热水的动态监测,从 1984 年到 2000年期间,热水的化学组分并没有发生很大的变化,表明城区热田地热资源丰富,地下热水具有稳定的补给。
【关键词】:地下热水 地球化学 同位素 地热田 北京
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:X142
【目录】:
  • 1 前言8-15
  • 1.1 选题意义8-10
  • 1.2 研究现状10-13
  • 1.2.1 水文地球化学10
  • 1.2.2 同位素地球化学10-12
  • 1.2.3 地热利用12-13
  • 1.3 研究内容、方法及技术路线13-15
  • 1.3.1 研究内容及方法13
  • 1.3.2 技术路线13-15
  • 2 研究区地质背景15-28
  • 2.1 自然地理和社会经济概况15-16
  • 2.1.1 自然地理概况15-16
  • 2.1.2 社会经济概况16
  • 2.2 地质条件16-27
  • 2.2.1 区域地质构造18-19
  • 2.2.2 断裂19-21
  • 2.2.3 地层21-23
  • 2.2.4 热储23-24
  • 2.2.5 热储盖层及地温梯度24-25
  • 2.2.6 地温场的垂向变化25-27
  • 2.3 小结27-28
  • 3 地下热水的地球化学特征28-44
  • 3.1 地下热水的水化学特征28-36
  • 3.1.1 取样及测试28-30
  • 3.1.2 分析结果30-36
  • 3.1.3.1 Cl-SO_4-HCO_3 三角图33-34
  • 3.1.3.2 Na-K-Mg 三角图34-35
  • 3.1.3.3 Piper 图35-36
  • 3.2 地下热水的同位素地球化学特征36-42
  • 3.2.1 研究区水体的同位素组成分析36-37
  • 3.2.2 利用~3H 法测年37-39
  • 3.2.3 氢氧稳定同位素39-42
  • 3.3 小结42-44
  • 4 结垢趋势预测44-49
  • 4.1 指数判断法44-46
  • 4.1.1 雷兹诺指数(RI)44-45
  • 4.1.2 拉申指数(LI)45
  • 4.1.3 应用指数判断法的计算结果45-46
  • 4.2 WATCH 程序判定法46-47
  • 4.3 小结47-49
  • 5 热储温度的估算49-54
  • 5.1 石英传导温标49-50
  • 5.2 阳离子地热温标50-52
  • 5.2.1 Na-K-Ca 地热温标50-51
  • 5.2.1 Na-K 地热温标51-52
  • 5.2.2 K-Mg 地热温标52
  • 5.3 应用地热温标的计算结果52-53
  • 5.4 小结53-54
  • 6 混合模型54-60
  • 6.1 Schoeller 图55-56
  • 6.2 散点图56-57
  • 6.3 硅-焓混合模型57-58
  • 6.4 小结58-60
  • 7 可持续利用与发展60-65
  • 7.1 地热利用60-61
  • 7.2 地热发展61-64
  • 7.3 环境效益64
  • 7.4 小结64-65
  • 8 结论与建议65-68
  • 8.1 结论65-67
  • 8.2 建议67-68
  • 致谢68-69
  • 参考文献69-74
  • 个人简历74


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关键词: 地下热水

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