地球化学温标方法在地热资源评价中的应用

王瑞娟

（陕西企科环境技术有限公司，西安 710003）

地球化学温标方法在地热资源评价中的应用

王瑞娟

（陕西企科环境技术有限公司，西安 710003）

当前，主要有三种合理估算地热田热储层温度的方法，分别为直接测量法、地球化学温标计算法以及地温梯度推算法。本文运用地球化学温标计算法对青海省共和盆地恰卜恰地热区的热储温度进行估算，推断出该区第四系地下热水的热储温度范围，然后以第四系地下热水热储温度区域分布情况对第三系的相关情况进行分析，认为研究区域东部和南部的热储温度会更高，这为该地区地下热水资源的开采提供了基础资料和科学依据。

共和盆地；恰卜恰地热区；地下热水；地球化学温标

在研究和开发利用地热田的过程中，必须合理估算深部热储层的温度，当前对热储层温度进行合理估算的方法主要有三种，分别为直接测量法、地球化学温标计算法以及地温梯度推算法[1]。其中，地热温标细分为两类：矿物溶解度体现温度函数、决定热水内溶解组分比例的反应取决于温度，其主要通过相关组分比值来达到展现地热温标的效果，典型的有Na-K-Ca、Na/K 等[2]。

1 地球化学温标的依据与应用条件

1.1 地球化学温标依据

地球化学温标经细分有两种：阳离子化学温标和SiO2温标，其中的阳离子化学温标在计算上还以温度与K+、Mg2+、Na+以及Ca2+浓度的比值为条件，而SiO2温标则是依照水溶态SiO2矿物溶解度的控制情况进行计算。综合而言，地球化学温标就是以地热流体与矿物二者于热储温度下达到化学平衡为基本前提，虽随后地热流体温度持续降低，但以上“记忆”依旧会被保存。

1.2 地球化学温标应用条件

采用地热温标的前提：地热温标的一种气体或溶质和热储内矿物二者达到平衡，其实质就是人们常说的水-岩平衡。换句话说，任何温标均需当水-岩呈平衡状态方可获取。综上，温标方法的使用离不开三个条件：一是有足够反应物；二是水-岩要实现平衡；三是水或气在运移至取样点时并未出现再平衡。

2 地球化学温标在热储温度估算中的应用

2.1 SiO2地热温标在热储温度估算中的应用

2.2 Na/K地热温标在热储温度估算中的应用

恰卜恰地热区地下热水温度较低，从水－岩平衡中可得出，水里Na+、K+含量比值不受碱性长石偶的离子交换平衡的控制，即此种交换反应未达到平衡。因此，应用此种温标来估算热矿水的热储温度，结果普遍偏高，故此温标不能使用。

2.3 Na-K-Ca地热温标在热储温度估算中的应用

应用Na-K-Ca地热温标估算热储温度，计算过程如下[5]：

其中Na+、Ca2+、K+单位均为mg/L，该公式适用的温度范围为0℃～250℃。计算时先带入β值为4/3，若计算结果大于100℃就需带入β值为1/3再计算；若计算结果小于100℃，那么计算结果就是要求的温度值。通过计算可知，多数温度值均偏高，但与Na/K的估算结果相比稍低，原因在于此温标在HCO3离子含量多的热矿水里不适用。此外，低温热水系统水-岩反应缓慢，远未达到Na-K-Ca地热温标有关反应的离子交换平衡，估算结果也会偏高。

2.4 K/Mg地热温标在热储温度估算中的应用

在水-岩系统中，K/Mg到达平衡最为快速，对于温度的变化，其相对含量的调整比Na/K要快得多，甚至在低温下也是如此。因此，据此建立的K/Mg温标是一种适用于低温热水系统的温标。根据理论分析和恰卜恰地热区的实际情况，这种温标比较合适。应用K/Mg地热温标：

其中T表示热储温度，K表示水里钾离子浓度，Mg表示水里镁离子浓度[6]。利用该公式来计算恰卜恰地热区热储温度，由结果可知，K/Mg地热温标的结果一般低于石英温标的计算结果，而高于玉髓温标的计算结果。但是，有个别热矿水的K/Mg温标计算温度低于表层水的温度，反映了这些水是受浅层地下水或者地表水混合，连K+、Mg2+浓度的调整都来不及的不平衡混合水。

3 结论

（1）利用Na/K等地热温标对热储温度进行估算，结果温度值偏高，这就表示矿物没有和水达到平衡状态，故估算结果缺乏可靠性；（2）通过与其他温标估算温度的对比，K/Mg温标的水-岩平衡调整得较充分，可在热储温度的估算中推广使用；（3）只要是水样点K/Mg温标温度比较低，则很大程度上受潜水或地表水的影响，上述温标计算的热储温度结果均不可靠，对热储温度不能作出推断。

因此，恰卜恰地热区第四系地下热水的热储温度范围约为40℃～75℃，以此为基础，能推断出研究区域的第三系地下热水热储温度东部和南部会偏高，并且普遍比第四系地下热水热储温度要高。

1 任战利.地热资源评价与利用[M].大庆：大庆油田有限责任公司勘探部，2001.

2 郑西来，刘鸿俊.地热温标中的水-岩平衡状况研究[J].地球科学与环境学报，1996，（1）：74-79.

3 陈崇成，黄振光.地热系统温标的建立与应用[J].福州大学学报，1997，25（4）：122-126.

4 汪集汤，熊亮萍，庞忠和.中低温对流地热系统[M].北京：科学出版社，1993.

5 Zhang Weimin.Origin Analysis Of Geothermal Water And Evaluation Of Geothermal Reservoir Temperrature In The HenjingArea，South Jiangxi Province，China[J].Geotectonica et Metallogenia，1999，2（23）：155-165.

6 陈履安.贵州热矿水热储温度的估算[J].贵州地质，1995，12（1）：69-77.

The Application of Geochemical Standard Method in the Evaluation of Geothermal Resources

Wang Ruijuan
(Shanxi Qike Environmental Technology Co., Ltd., Xi'an 710003, China)

At present, there are three main methods to estimate the thermal temperature of geothermal field, namely, direct measurement method, geochemical thermometer algorithm and geothermal gradient algorithm. In this paper, the geothermal temperature scale algorithm is used to estimate the thermal storage temperature of the Qibaqi geothermal zone in the Gonghe basin of Qinghai Province, and the thermal storage temperature range of the Quaternary underground hot water is deduced. Then, The distribution of temperature region is analyzed, and it is concluded that the thermal storage temperature in the eastern and southern areas of the study area will be higher, which provides the basic data and scientific basis for the exploitation of underground hot water resources in the area.

Gonghe basin; Qiabuqia geothermal area; underground hot water; geochemical temperature scale

P592

A

1008-9500(2017)09-0130-02

2017-07-15

王瑞娟（1984-），女，陕西周至人，硕士研究生，工程师，从事环境影响评价及环保工程咨询工作。