四川地熱流體水文地球化學及同位素特征簡析*

倪高倩，張 恒，韋玉婷，胡亞召

（四川省地質工程勘察院，成都 610000）

四川地熱流體水文地球化學及同位素特征簡析*

倪高倩?，張 恒，韋玉婷，胡亞召

（四川省地質工程勘察院，成都 610000）

四川省范圍內(nèi)有沉積盆地型和隆起山地型兩類地熱資源，共劃分五個地熱區(qū)。從五個區(qū)采取的205組水樣的水文地球化學特征及184組2H、18O和61組14C特征分析顯示，四川省各地熱區(qū)地熱流體基本來自于大氣降水補給，地熱流體的水文地球化學和同位素特征與其所屬的熱儲類型和熱儲開放性有關。盆地型熱儲主要為巖溶層狀熱儲，山地型熱儲主要是變質巖為主的裂隙帶狀熱儲和層狀帶狀復合型熱儲。盆地型熱儲開放性較山地型弱，地熱流體礦化度和理療元素含量均比山地型高，易形成深埋藏的鹵水，地下水平均徑流時間較山地型長。本研究可為四川省地熱資源未來的開發(fā)利用規(guī)劃提供參考。

四川；地熱流體；沉積盆地型地熱資源；隆起山地型地熱資源；水文地球化學特征；同位素

0　 引 言

四川省自20世紀50年代末60年代初開始，從區(qū)域地熱地質資料到數(shù)量眾多的“水源評價報告”、“地熱井竣工報告”、“地熱資源勘查報告”等針對具體地區(qū)的資料，已經(jīng)“由面及點”地進行了較多的地熱資源相關調查。在前人研究的基礎之上，四川省地質工程勘察院于 2013年對四川省境內(nèi)已有的地熱露頭開展了一次全面調查，在全省范圍內(nèi)系統(tǒng)采集了地熱水的水化學樣品、氫氧同位素和年齡同位素樣品，對四川省內(nèi)的地下熱水進行了較全面的了解。雖然此次工作對地表以下深層空間，包括熱儲層巖性、構造作用等對四川省地熱資源及熱礦水出露的影響研究較淺，但綜合分析后得出的研究成果，仍能為后續(xù)省內(nèi)各地進行地熱資源開發(fā)利用提供依據(jù)。本文即是此項研究成果的總結。

1　 地熱資源類型劃分

四川全省地形可分為四川盆地、川西北高原和川西南山地三大部分。四川盆地由盆地邊緣一系列低、中山山地和盆地底部兩大部分組成；川西北高原屬青藏高原東南邊緣和橫斷山脈的一部分，地面海拔一般為4 000 ～ 4 500 m，可分為甘孜-阿壩高原和川西高山山地兩部分；川西南山地是由一系列南北向展布的平行山脈組成，以中山為主，海拔多在1 500 ～ 4 000 m之間。

四川全省有三大構造體系：西部青藏川滇歹字型構造頭部至中部的轉折部位；北部一系列疊置的弧形構造；東部新華夏和華夏系。其間的界線為北東向龍門山斷裂帶、北西向鮮水河斷裂帶和南北向安寧河斷裂帶，它們在瀘定以南交匯成“Y”字型。印支運動、燕山運動結果使褶皺、斷裂發(fā)育，并伴有大規(guī)模中酸性巖漿侵入，尤其是西部地區(qū)，出現(xiàn)若干南北向巖漿巖帶，反映了南北向斷裂處于引張狀態(tài)，這是四川地下熱水形成與分布的主要構造線方向。特別是鮮水河斷裂、金沙江斷裂及小金河斷裂圍成的區(qū)域斷裂眾多，活動斷裂發(fā)育，出露溫泉眾多，全省大多天然溫泉均出露在該地區(qū)［1］。

圖1　四川省地熱資源類型分區(qū)圖Fig. 1 Zoning map of geothermal resources type in Sichuan province

根據(jù)地形和構造條件，四川省地熱資源可分為隆起山地型地熱資源（I）和沉積盆地型地熱資源（II）兩大類；結合地熱流體溫度，又可分為川西高原高-中溫地熱區(qū)（I1）、川西南中-低溫地熱區(qū)（I2）、盆周山地中-低溫地熱區(qū)（I3）、四川盆地低溫地熱區(qū)（II）四個地熱區(qū)，以及熱儲情況尚不明確的尚待查明區(qū)（III），其分布范圍如圖 1所示。多數(shù)隆起山地型地下熱水受到斷裂影響大，熱儲呈開放性較好的帶狀，無傳統(tǒng)意義的蓋層，天然露頭多；沉積盆地型主要為以盆地中深埋藏的二疊系、三疊系碳酸鹽巖地層為熱儲層，上覆蓋層厚度大且致密，一般需要人工開鑿深井才能獲得地下熱水。

2　 地熱流體化學特征

地熱流體化學組分及各組分含量通常顯示了流體在形成和運移過程中所經(jīng)歷地質環(huán)境的特點。通過對地熱流體組分的分析，可以反推、驗證其所屬地熱系統(tǒng)的地質環(huán)境、熱量傳遞方式等特征；對地熱流體中某些組分含量多少的分析，為地熱流體今后的開發(fā)利用規(guī)劃提供參考。項目于四川省各地熱區(qū)的205處地熱露頭所取水樣，由四川省地質工程勘察院環(huán)境工程中心進行測試及校正，測試依據(jù)為GB/T8538-2008《飲用天然礦泉水檢測方法》。通過對所得水質測試結果進行分析、總結，就其水溫、水化學類型、總礦化度、理療元素的特征得出以下結論。取樣點分布情況見圖2。

圖2　四川省地熱流體取樣分布圖Fig. 2 Map of sampling of geothermal fluid in Sichuan

2.1水溫及水化學類型

根據(jù)調查中對地熱流體溫度的測定，川西高原區(qū)高溫地熱點（T ≥ 90℃）占1%，中高溫地熱點（60℃≤ T ＜ 90℃）占24%，中溫地熱點（40℃ ≤ T ＜ 60℃）占44%，低溫地熱點（25℃ ≤ T ＜ 40℃）占31%，根據(jù)溫度分布比例劃分為高-中溫地熱區(qū)。

川西南區(qū)中高溫地熱點占 5%，中溫地熱點占43%，低溫地熱點占52%，以中低溫地熱點為主，劃分為中-低溫地熱區(qū)。

盆周山地區(qū)中高溫地熱點占11%，中溫地熱點占32%，低溫地熱點占57%，同樣以中低溫地熱點為主，劃分為中-低溫地熱區(qū)。

盆地內(nèi)主要以人工深井鉆探形式獲取埋藏在深部熱儲層內(nèi)的地下熱水，井口水溫受到鉆探深度和開采方式的影響，自然出露的溫泉溫度均低于40℃，劃分為低溫地熱區(qū)。

各地熱區(qū)地熱流體溫度特征統(tǒng)計見表1。

通過前期收集和實測的鉆孔測溫數(shù)據(jù)分析可知，盆地區(qū)鉆孔溫度曲線整體呈線性分布，反映四川盆地區(qū)地下深處的熱量以熱傳導為主，熱儲溫度受地溫梯度以及埋深控制；高原內(nèi)鉆孔溫度曲線存在突變，為非線性關系，說明控制川西地熱流體增溫的因素并非正常的地溫梯度傳導增溫，而是受地下熱流上涌的影響。因此，盆地地熱區(qū)通過地溫梯度、熱儲頂板埋深及熱儲層有效厚度確定的熱儲層中部溫度為熱儲溫度。山地型地熱區(qū)綜合二氧化硅、鉀鎂、鈉鉀、鈉鋰四種地熱溫標法，估算熱儲層的溫度。統(tǒng)計結果見表2。

根據(jù)取樣分析結果統(tǒng)計，應用舒卡列夫分類法進行水化學類型分類、統(tǒng)計的結果見表3。

從各區(qū)的水溫、熱儲溫度、水化學類型和離子含量特征可以說明：

川西高原高-中溫地熱區(qū)熱儲溫度較高，區(qū)域本身下部熱源種類豐富、熱能儲量大，從流體溫度也較高的情況來看，地下水必定是通過深循環(huán)的對流傳熱得以將深部的熱能帶到了地表。雖然鉆孔測溫結果非線性，但通過前人測算，該區(qū)平均地溫梯度約4 ～ 5.3℃/100 m［2］9，估算其地下水循環(huán)深度平均可達2 000 m，大部分在3 000 m左右。因此地下熱礦水形成過程中，徑流途徑相對較長，途經(jīng)了深部高溫高壓環(huán)境的變質巖地區(qū)。熱礦水徑流受阻時，沿斷裂及破碎帶向上運動，出露地表的過程中受到淺層地下水和地表水的混合作用的影響較大，地下熱水含水系統(tǒng)構造開放性好。

表1　四川省地熱流體溫度統(tǒng)計表Table 1 Statistical table of temperature of geothermal fluid in Sichuan

表2　四川省熱儲溫度統(tǒng)計表Table 2 Statistical table of geothermal reservoir temperature in Sichuan

表3　四川省地熱流體水化學類型統(tǒng)計表Table 3 Statistical table of hydrochemical type for geothermal fluid in Sichuan

川西南中-低溫地熱區(qū)的熱源種類相對川西高原區(qū)種類少，以構造和地震活動產(chǎn)生的熱能為主，存在一定的地溫梯度增溫。根據(jù)前人的測算，該區(qū)地溫梯度約3.21℃/100 m［2］9，通過估算該區(qū)地下水循環(huán)平均深度約 800 m，可見地下熱礦水徑流途徑相對較短。區(qū)域地下熱水受淺層地下水或地表水混合作用較強，且其Ca2+、Mg2+、HCO3-為主的水化學類型表明了其徑流途徑中經(jīng)歷了碳酸鹽巖地區(qū)，反映出其熱儲除受到構造裂隙影響的帶狀特征外，還具有巖溶層狀熱儲性質。

盆周山地中-低溫地熱區(qū)地下熱水大部分通過鉆井開采，井深普遍在2 000 m左右，地下熱礦水中 Ca2+、Na+、Cl-、SO42-、HCO3-含量均較多，反映出其經(jīng)歷的地層巖性較復雜，體現(xiàn)了帶狀和碳酸鹽巖層狀熱儲共存的特點，地下熱水大多靠地溫梯度增溫。

四川盆地低溫地熱區(qū)的熱儲層埋深較深，地下水依靠地溫梯度增溫，水化學類型及陰陽離子含量統(tǒng)計情況基本體現(xiàn)了該類熱儲層中熱礦水所處環(huán)境相對封閉，地下水徑流途徑遠、徑流緩慢的特點，也驗證了四川盆地內(nèi)鹵水資源豐富的特點。該區(qū)中，部分水樣檢測結果顯示 Ca2+、Mg2+、HCO3-含量較高，主要是因為取樣的地熱井在成井固井時未完全封閉上下含水層，造成取樣時未取得單一目的含水層地下水，而是上部含水層與下部含水層地下水的混合體，對最終測試結果造成了影響。

2.2總礦化度

總體上，四川省內(nèi)地下熱礦水礦化度具有隆起山地型地熱資源小于沉積盆地型地熱資源的特點。四川盆地低溫地熱區(qū)熱礦水的礦化度遠高于其余幾區(qū)。見表4。

按照《水文地質手冊》中對地下水中礦化度的分類標準，將地下水分為淡水、微咸水、咸水、鹽水、鹵水這5類（表5）。將上述的205組水樣也按該分類標準對地下熱礦水進行劃分，見圖3 ～圖6。

表4　四川省地熱流體總礦化度統(tǒng)計表Table 4 Statistical table of TDS for geothermal fluid in Sichuan

表5　地下水礦化度分類表Table 5 The classification of groundwater TDS

圖3　川西高原高-中溫地熱區(qū)礦化度分類圖Fig. 3 The Classification of TDS in hyperthermal-mesothermal geothermal area of western Sichuan plateau

圖4　川西南中-低溫地熱區(qū)礦化度分類圖Fig. 4 The classification of TDS in mesothermal-microthermal geothermal area of southwestern Sichuan

圖5　盆周山地中-低溫地熱區(qū)礦化度分類圖Fig. 5 The classification of TDS in mesothermal-microthermal geothermal area of mountain regions around Sichuan basin

圖6　四川盆地低溫地熱區(qū)礦化度分類圖Fig. 6 The classification of TDS in microthermal geothermal area of Sichuan basin

從上述統(tǒng)計中可以看出，川西高原高-中溫地熱區(qū)和川西南中-低溫地熱區(qū)內(nèi)熱礦水礦化度普遍較低，與其水化學類型以HCO3-Na、HCO3-Ca·Mg型水為主的特點具有一致性，共同說明了淺部地下水和地表水與深部熱礦水的混合較為強烈。盆周山地中-低溫地熱區(qū)中高礦化度水均取自于深井，止水效果較好，反映了深循環(huán)熱礦水礦化度偏高的特點。低礦化水多為天然溫泉，反映該區(qū)地下熱礦水徑流途徑較短，淺部與深度地下水水力聯(lián)系相對密切。四川盆地低溫地熱區(qū)礦化度與區(qū)內(nèi)水化學類型以Na-Cl型水為主相呼應，反映了區(qū)內(nèi)地下熱礦水埋深大，徑流途徑長，徑流緩慢，地下水循環(huán)周期長，淺、深部地下水交替緩慢的特點。

2.3理療熱礦水評價

地熱流體通常含有某些特有的礦物質成分，可作為理療熱礦水開發(fā)利用，其評價參考GB11615-2010《地熱資源地質勘查規(guī)范》中附錄 E“理療熱礦泉水水質標準”進行，對CO2、氟、溴、碘、鍶、鐵、鋰、鋇、偏硼酸、偏硅酸及氡這11項指標進行評價。

進行取樣的205組熱礦水樣達到標準要求濃度數(shù)量見表6。對達到有醫(yī)療價值的水樣點進行統(tǒng)計，見表7。

由統(tǒng)計結果可知：

（1）隆起山地型地熱資源中理療成分明顯少于沉積盆地型地熱資源。其中，四川盆地低溫地熱區(qū)熱礦水中理療成分最為豐富，各成分均含有，川西南中-低溫地熱區(qū)水樣理療成分較少，僅5種。

（2）川西高原高-中溫地熱區(qū)理療成分較為單一，90%以上的水樣富含氟、偏硅酸和偏硼酸，近半數(shù)水樣富含鋰；川西南中-低溫地熱區(qū)水樣理療成分較少，僅5種，多數(shù)水樣富含氟、偏硅酸和偏硼酸，氡次之；盆周山地中-低溫地熱區(qū)理療成分豐富，水樣近半數(shù)富含氟和偏硼酸，偏硅酸次之；四川盆地低溫地熱區(qū)各理療成分均有發(fā)現(xiàn)，以氟、偏硅酸、鍶、偏硼酸最為豐富；尚待查明區(qū)則富含偏硅酸、氡、氟。

（3）氟、偏硼酸、偏硅酸這三種理療成分在四川省境內(nèi)的熱礦水中基本均含有。

（4）溴、碘、鍶、鋇這四種理療成分目前僅在沉積盆地型地熱資源分布區(qū)和隆起山地有層狀熱儲的復合熱儲類型區(qū)發(fā)現(xiàn)。隆起山地型地熱資源分布區(qū)內(nèi)的熱礦水，上述成分均未達到醫(yī)療價值濃度；

（5）氡成分濃度具有理療價值的熱礦水主要分布在川西南中-低溫地熱區(qū)和待查區(qū)。

（6）鋰、CO2、鐵這三種成分達到醫(yī)療價值濃度的水樣點分布沒有明顯的規(guī)律性。

表6　四川省理療熱礦水評價表Table 6 Evaluation table of therapeutic mineral thermal water in Sichuan

3　 同位素

3.1環(huán)境同位素

環(huán)境同位素可以用于研究地下熱水的補給、循環(huán)及其賦存環(huán)境，判斷含水層與大氣降水及地表水的聯(lián)系程度，確定地下水的補給條件和水交替強度等［3］28。地下熱水δ（D）值的變化主要取決于地下熱水接受補給時的環(huán)境溫度及其補給高程，此外，混合作用亦有一定影響；δ（18O）的變化除與δ（D）相同的影響因素外，還主要取決于地下熱水與圍巖交換的程度［4］397。四川省各地熱分區(qū)內(nèi)地熱點共采集氫氧同位素水樣 184組，四川省五個地熱分區(qū)共采集14C樣品61組，測試及校正由測試單位國土資源部巖溶地質資源環(huán)境監(jiān)督檢測中心完成，測試使用MAT253氣體穩(wěn)定同位素質譜儀，測試依據(jù)為DZ/T0184.19-1997水中氫同位素組成的鋅還原法測定和DZ/T0184.21-1997天然水中氧同位素的二氧化碳水平衡法測定。結果統(tǒng)計情況如表8所示。

表8　四川省氫氧同位素測試結果統(tǒng)計表Table 8 Statistical table of hydrogen and oxygen isotopes test result in Sichuan

由上表統(tǒng)計結果可知：δ（D）和δ（18O）平均值沉積盆地低溫地熱區(qū)（II）＞盆周山地中-低溫地熱區(qū)（I3）＞川西南中-低溫地熱區(qū)（I2）＞尚待查明區(qū)（III）＞川西高原高-中溫地熱區(qū)（I1）。該結果恰好與各區(qū)地形地貌條件相對應，體現(xiàn)了氫氧同位素的溫度效應和高度效應。川西高原高-中溫地熱區(qū)（I1）和尚待查明區(qū)（III）主要為高原和構造侵蝕、冰蝕高山，補給高程普遍大于3 000 m，甚至補給源為高原冰雪融水，因此呈現(xiàn)穩(wěn)定同位素δ（D）和δ（18O）值普遍較低的現(xiàn)象；川西南中-低溫地熱區(qū)（I2）主要為一系列中山地貌，補給高程較前兩個區(qū)低，因此δ（D）和δ（18O）值較前兩個區(qū)高；盆周山地中-低溫地熱區(qū)（I3）和沉積盆地低溫地熱區(qū)（II）以低山、寬谷淺丘、臺地和平原為主，補給高程普遍較低，因此δ（D）和δ（18O）值較其他區(qū)高。

在全球水循環(huán)蒸發(fā)、凝結過程中會出現(xiàn)同位素分餾，CRAIG（1961）通過研究北美大陸大氣降水，發(fā)現(xiàn)降水的氫氧同位素組成顯示線性相關的變化，并給出數(shù)學關系式δ（D） = 8δ（18O） + 10，這就是公認的全球大氣降水方程，即 CRAIG方程，作為描述水中穩(wěn)定同位素的標準方法。我國西南地區(qū)大氣降水線方程為δ（D） = 7.96δ（18O） + 9.52，與CRAIG方程十分接近［5］。因此利用我國西南地區(qū)大氣降水線可以判斷地下水的來源。將各地熱區(qū)的取樣點測試結果做成δ（D）-δ（18O）關系圖，如圖7 ～ 圖11所示。

（1）川西高原高-中溫地熱區(qū)（I1）

由圖7可知，川西高原高-中溫地熱區(qū)中水樣的同位素δ（D）和δ（18O）值基本都落在了我國西南地區(qū)大氣降水線的附近，說明溫泉水樣均來自大氣降水補給。偏離大氣降水線較多露頭為一沸泥坑，受到蒸發(fā)濃縮過程的同位素分餾和自然硫出現(xiàn)的影響，偏離大氣降水線。

圖7　川西高原高-中溫地熱區(qū)δ（D）-δ（18O）關系圖Fig. 7 Relationship between δ（D） and δ（18O） in hyperthermalmesothermal geothermal area of western Sichuan plateau

高溫條件下的水巖反應往往會導致地熱水的δ（18O）值高于補給的大氣降水，出現(xiàn)δ（18O）相對富集的現(xiàn)象，即所謂的“氧漂移”［6］。采取的溫泉水溫27℃ ～ 89℃，包含低溫地熱資源中的熱水、溫熱水和溫水。從圖7中可以看出，川西大部分取樣點位于大氣降水線下側，有的甚至相距更遠，出現(xiàn)了明顯的“氧漂移”現(xiàn)象，地熱水中 δ（18O）值的增高主要是高溫條件下地下水在地層中滯留和循環(huán)時間較長，與含氧圍巖（灰?guī)r或硅酸鹽巖石）發(fā)生氧同位素交換的結果。同時也反映了其深部熱儲溫度較高，與該區(qū)地幔熱源有關。

同時，相對于 δ（18O）富集產(chǎn)生的“氧漂移”，部分取樣點測試結果位于大氣降水線之上，顯示出δ（D）值相對較高。造成此種現(xiàn)象的原因可能是：該區(qū)地熱流體中H2S和CO2的含量較高，循環(huán)過程中H2S、CO2和水之間發(fā)生同位素交換而使地熱水中的δ（D）值增高和δ（18O）值降低。

（2）川西南中-低溫地熱區(qū)（I2）

由圖8可知，川西南中-低溫地熱區(qū)中水樣的同位素δ（D）和δ（18O）值基本都落在了我國西南地區(qū)大氣降水線的附近，說明溫泉水樣基本均來自大氣降水補給。由于該區(qū)為復合型熱儲，熱儲層中碳酸鹽巖較多，部分取樣點溫度較高，與圍巖發(fā)生反應，存在“氧漂移”現(xiàn)象。

圖8　川西南中-低溫地熱區(qū)δ（D）-δ（18O）關系圖Fig. 8 Relationship between δ（D） and δ（18O） in mesothermalmicrothermal geothermal area of southwestern Sichuan

（3）盆周山地中-低溫地熱區(qū)（I3）

圖9　盆周山地中-低溫地熱區(qū)δ（D）-δ（18O）關系圖Fig. 9 Relationship between δ（D） and δ（18O） in mesothermalmicrothermal geothermal area of mountain regions around Sichuan basin

由圖9可知，盆周山地中-低溫地熱區(qū)中水樣的同位素δ（D）和δ（18O）值大部分落在我國西南地區(qū)大氣降水線的附近，說明溫泉水主要來自大氣降水補給。偏離降水線較多的兩個點是成都崇州文錦江醫(yī)療熱礦水和成都大邑花水灣醫(yī)療熱礦水，它們的氯離子含量和TDS值較盆周山地其他取樣點的測試值大，熱儲含水層不僅在地表沒有出露，而且埋深大，熱儲環(huán)境較為封閉，補給的大氣降水通過與含水層溝通的深大斷裂下滲，因此地下水為封閉式縱向深循環(huán)徑流，并在此過程中與圍巖發(fā)生反應，造成了“氧漂移”現(xiàn)象。其余點較降水線向左或向上偏移，可能與該區(qū)內(nèi)地熱流體中H2S和CO2含量較多有關。

（4）四川盆地低溫地熱區(qū)（II）

由圖10可知，盆地低溫地熱區(qū)中水樣的同位素δ（D）和 δ（18O）值基本都落在了我國西南地區(qū)大氣降水線的附近，說明溫泉水大部分來自大氣降水補給。出現(xiàn)明顯“氧漂移”的瀘州市兩地熱井和宜賓市翠屏區(qū)的地熱井均屬地壓型地熱資源，熱儲層為埋深較大的二疊系熱導較好的一套海相碳酸鹽巖，熱儲露頭補給區(qū)較遠，因此地熱流體徑流途徑長、速度緩慢，既有一定的溫度，又有相當?shù)膲毫?，熱儲環(huán)境較為封閉，熱水和圍巖的水巖交換反應強烈［4］398。同時，上述三處地熱露頭處在四川盆地鹵水分布區(qū)內(nèi)，根據(jù)林耀庭等人的研究，瀘州市兩地熱井點的氫氧同位素值分布在海水 SMOW（standard mean ocean water）的右下方，于封閉盆地的殘留海水之中，其成因與海水關系密切，可能含有部分的海相沉積型鹵水［7］。上述 3個露頭水樣的氯離子、重碳酸根離子、TDS較盆地內(nèi)其他露頭點大，也證明了上述推論的合理性。

圖10　盆地低溫地熱區(qū)δ（D）-δ（18O）關系圖Fig. 10 Relationship between δ（D） and δ（18O） in microthermal geothermal area of Sichuan basin

（5）尚待查明區(qū)（III）

圖11　尚待查明區(qū)δ（D）-δ（18O）關系圖Fig. 11 Relationship between δ（D） and δ（18O） in area that yet to be identified

由圖11可知，尚待查明區(qū)中水樣的同位素δ（D）和 δ（18O）值基本都落在了我國西南地區(qū)大氣降水線上，說明溫泉水樣均來自大氣降水補給。

3.2年齡同位素

放射性同位素不受溫度、壓力或化學組分等外界條件的影響，而以一定的速率衰變。地下水的年齡一般都較小，所以通常利用半衰期不很長的環(huán)境天然放射性同位素，計算水在含水層中的平均貯留時間，目前比較成熟的是14C方法測定地下水的年齡［3］29。天然14C是在平流層和對流層之間的過渡地帶，通過二次宇宙射線的慢中子和氮原子的一種核反應生成的，水圈以及巖石圈中部分碳酸鹽巖的沉積物中的14C主要來自于大氣CO2的溶解作用［8］。

四川省五個地熱分區(qū)共采集14C樣品61組，測試及校正由國土資源部巖溶地質資源環(huán)境監(jiān)督檢測中心完成，校正選用開放系統(tǒng)化學溶解-同位素交換校正模型（Mook法），測試結果如表9所示。

表9　四川省年齡同位素測試結果統(tǒng)計表Table 9 Statistical table of age isotopes test result in Sichuan

由于四川省的地熱流體普遍來自大氣降水補給，因此通過各地熱區(qū)地熱流體年齡大小關系可推斷各區(qū)地熱流體的徑流途徑和在熱儲層中滯留時間長短關系為：川西高原高-中溫地熱區(qū)（I1）＞沉積盆地低溫地熱區(qū)（II）＞盆周山地中-低溫地熱區(qū)（I3）＞尚待查明區(qū)（III）＞川西南中-低溫地熱區(qū)（I2）。盆地型地熱區(qū)平均徑流時間大于山地型地熱區(qū)，川西高原高-中溫地熱區(qū)地下水徑流時間較長，可能與其所處地區(qū)斷裂深大，縱向循環(huán)深度大，并在上涌過程中攜帶部分深部古地下水有關。

4　 結 論

（1）四川省內(nèi)地貌、地質、構造條件復雜。隆起山地型地熱資源普遍受到斷裂影響，熱儲開放性較好，流體補給源一般離露頭較近，地熱流體多做縱向的深循環(huán)，且在出露地表的過程中與淺部的地下水混合作用較強烈；而沉積盆地型地熱資源的熱儲一般較為封閉，且具有一定壓力，流體補給源一般離露頭較遠，熱儲埋深較大，流體徑流速度較緩慢，與圍巖有更多的水巖交換反應發(fā)生。

（2）山地型各地熱區(qū)熱儲主要是變質巖為主的帶狀熱儲或層狀帶狀復合熱儲，盆地型的地熱區(qū)主要是碳酸鹽巖為主的層狀熱儲，因此各地熱區(qū)地熱流體也呈現(xiàn)出相應的特性：①水化學類型多樣性，山地型地熱區(qū)＞盆地型地熱區(qū)，且山地型地熱區(qū)普遍水化學類型超過12種；②礦化度，盆地型地熱區(qū)＞山地型地熱區(qū)；③盆地型地熱水以Cl-、Na+為主，山地型地熱水以 HCO3-、Ca2+、Mg2+為主；④理療元素含量及種類，盆地型地熱區(qū)＞山地型地熱區(qū)。

（3）從氫氧同位素的分析可知，四川省地熱流體補給來源，除盆地部分地區(qū)殘留的古海水外，基本為大氣降水，隆起山地型降水主要通過斷裂下滲，沉積盆地型降水主要從碳酸鹽巖熱儲層位于地表的露頭下滲。

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Hydrogeochemical and Isotope Characteristics of Geothermal Fluid in Sichuan

NI Gao-qian， ZHANG Heng， WEI Yu-ting， HU Ya-zhao
（Sichuan Institute of Geological Engineering Investigation， Chengdu 610000， China）

There are two types of geothermal resources （conductive geothermal resource and convective geothermal resource） and five geothermal areas in Sichuan. Hydrogeochemical and isotope characteristics of samples from these five areas indicate that most of the geothermal fluids in Sichuan are supplied by atmospheric precipitation and the hydrogeochemical and isotope characteristics are related to the types and openness of the geothermal reservoir. The conductive geothermal resources are mainly stratified reservoir with carbonatite， while the convective geothermal resources are mainly fissure zoned reservoir and zoned and stratified combining reservoir on metamorphic rocks. The reservoir of conductive geothermal resource is more closed than the reservoir of convective geothermal resource， and the total dissolved solids as well as the therapeutic elements contents are higher than those in geothermal fluid of convective geothermal resource. For the geothermal fluid of conductive geothermal resource， it’s also more easily to form brine and has longer runoff time than the geothermal fluid of convective geothermal. This work may provide some references to the development and utilization of geothermal resources in Sichuan.

Sichuan； geothermal fluid； conductive geothermal resource； convective geothermal resource； hydrogeochemical characteristics； isotope

倪高倩（1990-），女，助理工程師，主要從事水文地質、工程地質、環(huán)境地質研究。

TK521+.3

A

10.3969/j.issn.2095-560X.2016.03.004

2095-560X（2016）03-0184-11

2016-01-07

2016-03-23