秦嶺山前眉縣低溫地熱水及伴生氦氣成因機制

韓元紅，呂 俊，張育平，羅娜寧,3，李 兵，申小龍,3

(1.自然資源部煤炭資源勘查與綜合利用重點實驗室，陜西 西安 710021；2.陜西中煤新能源公司，陜西 西安 710054；3.陜西煤田地質(zhì)勘查研究院有限公司，陜西 西安 710021)

地熱能是一種綠色清潔資源，加速發(fā)展地熱能是實現(xiàn)碳達峰碳中和(“雙碳”)目標的重要途徑，水熱型地熱資源開發(fā)利用是重要方式[1-2]。明確地熱水成因機制，可以為地熱資源環(huán)?？沙掷m(xù)開發(fā)提供依據(jù)。渭河盆地地熱水資源豐富，是我國最早開發(fā)利用地熱水資源的地區(qū)之一，前人針對地熱水水化學特征及類型[3-7]、同位素地球化學特征[8-11]、地熱水成因[3,5,11-12]、水溶天然氣及氦氣成因[13-14]等展開研究。但是已有研究大多集中在陜西西安和固市凹陷構(gòu)造單元，秦嶺山前的研究僅見東大[12]，未見對于秦嶺山前陜西寶雞眉縣段低溫地熱水地球化學特征及其成因研究。渭河盆地地熱水普遍伴有氦氣，目前對于整個西部隆起區(qū)地熱水伴生氦氣含量及機理的研究尚為空白。

秦嶺山前寶雞眉縣段新生界地層薄，基巖埋藏淺，地熱水資源豐富，近年來隨著清潔供暖的需求，亟需對該區(qū)地熱水形成演化機制進行系統(tǒng)研究，進而科學有效地指導該區(qū)地熱能合理開發(fā)利用。筆者依托眉縣首次鉆探且僅有的地熱井地熱水及伴生氣樣品，進行水化學、同位素地球化學和氣體地球化學分析，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，探討地熱流體成因機制。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

眉縣地處渭河盆地西南部秦嶺山前，處于渭河盆地西部隆起(又叫寶雞凸起)的次級構(gòu)造單元內(nèi)，是寶雞凸起中相對凹陷的區(qū)域，南部與秦嶺相接，北部、東部以啞柏斷裂與西安凹陷、咸禮斷階相鄰[15](圖1a)。眉縣淺凹主要由秦嶺山前斷裂、余下斷裂、啞柏斷裂和渭河斷裂及其次級平行斷裂控制，4條斷裂在眉縣區(qū)域內(nèi)走向較一致，大致近平行的近東西向或北西向(圖1b)，至新生代，4條斷裂均表現(xiàn)出張性斷裂的特征，均伴有次級平行斷裂。眉縣淺凹新生界地層較薄(500～800 m)，地層系統(tǒng)相對簡單，第四系厚約400 m，以松散沙層或黏土層為主；新近系最大厚約500 m，巖性為砂泥巖互層。底界為中元古界寬坪群，本次研究目標井平均鉆穿800 m，巖性為變質(zhì)巖。本次研究目標地熱井位于渭河南岸眉縣縣城眉塢大道兩側(cè)(圖1c)。地下水類型對應(yīng)區(qū)域地層巖性(表1)，自下而上分別為中元古界變質(zhì)巖斷裂裂隙水，新近系上新統(tǒng)碎屑巖孔隙裂隙水和第四系松散巖類孔隙潛水。第四系黏土和松散砂泥層黏結(jié)性強，地層溫度低，僅局部發(fā)育松散沉積潛水含水層，通常被整體視為熱儲蓋層；新近系藍田?灞河組碎屑巖孔隙含水層含水性好，但整體厚度較??；古生界變質(zhì)巖本身較致密，富水性較差，但風化帶和斷層裂隙發(fā)育區(qū)域，是良好的基巖孔隙裂隙承壓含水層。眉縣淺凹地表水系發(fā)達，渭河橫穿眉縣北部區(qū)域，渭河在眉縣淺凹流域積水面積為795.34 km2，總流長為241.15 km，南緣秦嶺山區(qū)(主峰太白山)豐富的大氣降水和降雪逐漸匯流成河流向眉縣淺凹，區(qū)域內(nèi)主要有5條一級支流匯入渭河，自西至東分別為石頭河、霸王河、西沙河、湯峪河和東沙河。

表1 眉縣淺凹地層系統(tǒng)及含水特征Table 1 Strata the Meixian County shallow sag and their water-bearing characteristics

圖1 研究區(qū)構(gòu)造、斷裂分布與采樣地熱井分布Fig.1 Distributions of structures,faults and sampled geothermal wells in Meixian County

2 樣品采集與分析測試

系統(tǒng)采集眉縣8口地熱井、2口淺井水樣10組，樣品采集使用高密度聚乙烯瓶盛裝，裝樣前用地熱水反復沖洗樣品瓶和瓶蓋5次，瓶蓋為密封塑料螺絲蓋，每個樣品采集新鮮原水500 mL。水樣氫、氧同位素組成測定在西北大學大陸動力學國家重點實驗室利用Gasbench Ⅱ 與MAT253同位素比值質(zhì)譜儀聯(lián)用測定，分析方法參照DZ/T 0184.21?1997《天然水中氧同位素二氧化碳水平衡法測定》與DZ/T 0814.19?1997《水中氫同位素鋅還原法測定》執(zhí)行，測定精度δ18O優(yōu)于±0.3‰，δD優(yōu)于±2.0‰，參照維也納平均海洋水標準(VSMOW)得出測試結(jié)果。

地熱水伴生氣通過現(xiàn)場直接負壓排水集氣的方法采集，利用定制的耐高壓和負壓防腐蝕鋼瓶，在實驗室用機械泵抽真空至10?3Pa備用，采樣現(xiàn)場通過不銹鋼管線連接氣水分離器氣體出口，待排凈連接段空氣后打開鋼瓶閥門集氣，然后關(guān)緊閥門完成采樣。稀有氣體組分分析用四級桿質(zhì)譜計測定，氦和氬同位素比值利用稀有氣體同位素質(zhì)譜儀與稀有氣體純化濃縮前處理裝置聯(lián)用，分析方法參照SY/T 7359?2017《稀有氣體同位素比值測定方法》執(zhí)行，對純化濃縮后樣品中的稀有氣體同位素比值進行測定[16]，氣體測試工作同樣在西北大學大陸動力學國家重點實驗室完成。

3 分析結(jié)果

3.1 地熱水水化學特征

本次研究目標地熱井出水以變質(zhì)巖裂隙水為主。地熱水礦化度為638.96～1 026.83 mg/L，均值754.82 mg/L，屬于淡水；總?cè)芙庑怨腆w物質(zhì)(Total Dissolved Solids，TDS)介于587.84～924.15 mg/L，pH為7.83～8.75，均值8.24，屬于弱堿性水。地熱水中主要離子為Na+、Cl?和S，陽離子含量Na+>Ca2+>Mg2+>K+，Na+質(zhì)量濃度128.0～306.0 mg/L；陰離子含量質(zhì)量濃度238.0～476.7 mg/L，Cl?質(zhì)量濃度78.0～120.8 mg/L，質(zhì)量濃度49.20～168.00 mg/L，具體水化學組成詳見表2。

表2 眉縣地熱水水化學特征Table 2 Hydrochemical characteristics of geothermal water in Meixian County

3.2 地熱水同位素地球化學特征

地熱水的氫氧同位素組成可以反映地熱水成因、運移及動態(tài)演化過程，示蹤地熱水來源和循環(huán)規(guī)律。由于受溫度、熱儲水?巖相互作用、淺層冷水及深部熱水混合等過程的影響，地熱水氫氧同位素組成呈現(xiàn)不同的特征。地熱水氫、氧同位素分析結(jié)果顯示(表3)，眉縣城區(qū)地熱井氫、氧同位素組成分布較為集中，δD介于?77.3‰～?70.8‰，平均為?72.6‰，δ18O介于?10.9‰～?9.8‰，平均為?10.4‰。

表3 眉縣地熱水氫氧同位素組成Table 3 Hydrogen and oxygen isotopic compositions of geothermal water in Meixian County

3.3 地熱水伴生氣組成及同位素特征

眉縣地熱水中普遍含有伴生氣，氣體組成測定結(jié)果(表4)顯示，伴生氣以氮氣為主，氦氣和二氧化碳為輔，并含有微量甲烷，其中非烴氣體主要為氮氣和氦氣，氮氣體積分數(shù)高達94.80%～97.20%，平均為95.77%，氦氣體積分數(shù)可達2.59%～4.52%，平均為3.69%，二氧化碳體積分數(shù)0.05%～0.72%，平均為0.31%；烴類氣體含量甚微且以甲烷為主，甲烷碳同位素組成分布在?55.7‰～?50.4‰，平均值為?52.8‰；甲烷氫同位素組成分布在?249‰～?245‰，平均值為?247‰。

表4 眉縣地熱水伴生氣組分和同位素組成Table 4 Components and isotopic composition of geothermal water-associated gas in Meixian County

4 討論

4.1 地熱水形成演化與控制因素

4.1.1 水化學類型

地熱水的水化學類型主要為HCO3-Na型(圖2，表2)，與區(qū)域地表水、淺層地下水和渭河水水化學類型十分一致，陰離子以 HC為主，與大氣降水陰離子一致，指示了大氣降水來源?！癗a-K-Mg三角圖”常被用來判斷水–巖平衡狀態(tài)和區(qū)分水樣類型[17-18]，本次地熱水數(shù)據(jù)處于未平衡水區(qū)和部分平衡水區(qū)域(圖3)，可能與地熱水封閉性較差，更新循環(huán)能力較強有關(guān)。

圖2 眉縣地熱水Piper三線圖Fig.2 Piper trilinear diagram of geothermal water in Meixian County

圖3 眉縣地熱水Na-K-Mg平衡圖Fig.3 Na-K-Mg ternary equilibrium diagram of geothermal water in Meixian County

4.1.2 水化學參數(shù)組合特征

地熱水水化學參數(shù)組合特征常被用作揭示地下水的成因類型[19-22]，常用鈉氯毫克當量濃度比值(γ(Na+)/γ(Cl?))指示地熱水成因模式及變質(zhì)程度，標準海水γ(Na+)/γ(Cl?)=0.85～0.87，巖鹽溶濾成因地下水γ(Na+)/γ(Cl?)=1，大氣降水入滲形成的地下水γ(Na+)/γ(Cl?)>1，而水?巖相互作用影響的沉積水γ(Na+)/γ(Cl?)<0.87，眉縣淺凹地熱水γ(Na+)/γ(Cl?)介于1.73～4.21，均大于1，指示大氣降水下滲成因，水?巖作用影響較弱。

鈣鎂毫克當量濃度比值(γ(Ca2+)/γ(Mg2+))可以反映深部地熱水的變質(zhì)程度，通常地熱水埋藏時間越長，封閉性越好，變質(zhì)程度越高，則γ(Ca2+)/γ(Mg2+)越大，深層水的γ(Ca2+)/γ(Mg2+)一般大于3，眉縣淺凹地熱水γ(Ca2+)/γ(Mg2+) 介于1.24～2.98，表明眉縣地熱水封閉性較差，變質(zhì)程度低。

脫硫系數(shù)(100γ(S)/γ(Cl?))揭示深部地熱水的氧化還原環(huán)境，在地熱水中硫酸鹽還原的反應(yīng)很常見，脫硫作用可以將硫酸鹽還原成以硫化氫為主的產(chǎn)物，脫硫作用發(fā)生于還原環(huán)境，故脫硫系數(shù)可以作為一種環(huán)境指標，通常地熱水封閉性越好，脫硫系數(shù)越小。眉縣淺凹脫硫系數(shù)100γ(S)/γ(Cl?)介于7.51～39.73，指示地熱水封閉性一般。此外，本文還將眉縣地熱水與渭河盆地其他各構(gòu)造單元的地熱水[4,9,14]水化學參數(shù)組合進行對比分析(圖4)，得出渭河盆地各構(gòu)造單元地熱水變質(zhì)程度和封閉性差異性較大，西安凹陷和咸禮斷階地熱水封閉性較好，變質(zhì)程度更高，而眉縣地熱水水化學參數(shù)組合與秦嶺山前和固市凹陷相近，地熱水封閉性相對差，變質(zhì)程度低。

圖4 眉縣地熱水水化學離子系數(shù)關(guān)系Fig.4 Relationships between ion coefficients of geothermal water hydrochemistry in Meixian County

R.J.Gibbs[23]通過對世界各地不同水體(海洋、河流、湖泊和大氣降水等)水化學特征的系統(tǒng)分析，總結(jié)出控制天然地表水和地下水溶質(zhì)來源的主要因素為巖石風化、大氣降水和蒸發(fā)?結(jié)晶等，由此設(shè)計出的半對數(shù)坐標圖可以用來判識水體水化學成因。眉縣淺凹地熱水Cl?/(Cl?+HC)介于0.19～0.30，Na+/(Na++Ca2+)介于0.77～0.98，TDS介于587.84～924.15 mg/L(圖5a)，與渭河盆地秦嶺山前水一致，控制地熱水形成的主要因素是巖石風化，指示地熱水大氣降水來源，封閉性差。同時，根據(jù)J.Gaillardet等[24]提出的端元圖法，分析眉縣淺凹地熱水(圖5b，圖5c)，也可以看出眉縣淺凹地熱水溶質(zhì)主要與硅酸鹽巖風化作用有關(guān)。

圖5 眉縣地熱水Gibbs圖及水化學Ca2+/Na+與 HC/Na+、Fig.5 Gibbs diagra ms andCa2+/Na+vs.Mg2+/Na+ and Ca2+/Na+ vs.Ca2+/Na+與Mg2+/Na+關(guān)系HC/Na+ hydrochemical diagrams of geothermal water in Meixian County

4.2 眉縣地熱水成因模式

4.2.1 來源與補給高程

根據(jù)地熱水氫?氧同位素組成相關(guān)圖(圖6)，可以明顯看出眉縣地熱水δD-δ18O坐標位置都落在渭河盆地標準降水線[8]附近，指示眉縣地熱水主要來源于大氣降水和地表水的補給，與長安區(qū)地熱水、渭河河水和眉縣淺井水同位素組成相近。與西安、咸陽地熱水[5,9]相比，眉縣地熱水氧同位素組成整體偏輕，無明顯“正漂”現(xiàn)象，表明眉縣地熱水和巖石的接觸時間較短，地下水在地下封存時間相對短，循環(huán)速度相對快；西安、咸陽位于盆地內(nèi)部凹陷區(qū)域，地熱水為砂巖熱儲水，對比本次目標區(qū)域，地熱水封閉性更強，更新循環(huán)速度更慢，甚至具有沉積水的特征。而本次研究的地熱水主要為基巖裂隙水，近秦嶺山前，水源充足且距離短，構(gòu)造更破碎，地熱水更新循環(huán)速度更快，封閉性更差。此外，眉縣地熱水氫、氧同位素組成略重于眉縣湯峪溫泉水，可能與眉縣地熱水新近系淺部冷水混入量相對更大有關(guān)。

圖6 眉縣地熱水δD-δ18O關(guān)系Fig.6 δD vs.δ18O of geothermal water in Meixian County

由于大氣降水的δD和δ18O值具有高程效應(yīng)，因此，可以通過地熱水的氫、氧同位素組成來計算地熱水補給區(qū)的高程。眉縣城區(qū)地熱水為淺層冷水和深層熱水混合而成，不同深度地熱井混合比例不同，可以根據(jù)深層熱水的補給高程計算式[10]，計算眉縣地熱井地熱水補給高程。

秦嶺高程效應(yīng)中的氧同位素組成高度梯度為?0.51‰/hm，渭河盆地大氣降水氫同位素組成和氧同位素組成的均值分別為?49.4‰、?7.41‰[21]，眉縣地熱井平均地面高程為442 m，眉縣南緣太白山高程3 767.2 m，計算結(jié)果顯示補給高程為930～1 106 m，平均值為1 030 m。眉縣淺凹位于秦嶺山前，推斷眉縣南部秦嶺高山為地熱水主要補給區(qū)，地熱水主要源于該區(qū)大氣降水補給。

4.2.2 循環(huán)深度與補給水溫度

眉縣常溫帶深度和溫度分別為30 m、17.4℃，平均地溫梯度3℃/hm[22]，利用“Na-K-Ca”溫標計算出深部熱儲平均溫度為112.5℃(表5)。以熱儲平均溫度為參數(shù)，根據(jù)地熱水循環(huán)深度的計算式，計算得出眉縣城區(qū)地熱水的最大循環(huán)深度為3 200 m。計算式如下：

表5 眉縣淺凹地熱水補給特征Table 5 Geothermal water recharge in the Meixian shallow sag

渭河盆地大氣降水的平均同位素組成δD=?45.02‰，δ18O=?7.37‰[2]。因為地熱水與熱儲巖石之間存在氫、氧同位素交換反應(yīng)，無機礦物中的δ18O組成重于地熱水，發(fā)生同位素交換時導致地熱水δ18O值增大；由于地熱水氫同位素較為穩(wěn)定，受水?巖作用影響較小，采用δD估算的地熱水補給水溫度更準確?；谥袊髿饨邓臏囟刃?yīng)關(guān)系公式為：

估算眉縣地區(qū)補給水源的溫度為4.9～7.0℃，與現(xiàn)代降水平均氣溫相差約10℃，補給水源來自秦嶺山區(qū)。

4.2.3 成因模式

地熱水氫氧同位素分析得出地熱水來源于秦嶺山前大氣降水，眉縣近秦嶺山前，水源距離近且充足。區(qū)域構(gòu)造演化影響地熱水成因，從水的角度而言，構(gòu)造演化形成的斷裂可以作為地熱水下滲通道和儲水空間；從熱的角度而言，盆地形成構(gòu)造演化過程伴隨著盆地熱演化過程，造就了如今盆地的熱溫，為地熱水成因過程中的熱來源背景。眉縣淺凹主要由秦嶺山前斷裂、余下斷裂、啞柏斷裂和渭河斷裂控制，4條斷裂在眉縣區(qū)域內(nèi)大致呈近平行的近東西向或北西向展布(圖1b)，至新生代4條斷裂均表現(xiàn)出張性斷裂的特征，均伴有次級平行斷裂。本次研究地熱井布設(shè)前期，經(jīng)過三維地震、可控源音頻大地電磁等綜合物探方法判識，得出平行于區(qū)域大斷裂的次級斷裂發(fā)育(圖1c)，目標井新近系藍田?灞河組砂礫巖熱儲薄，主要出水為中元古界變質(zhì)巖裂隙熱儲。區(qū)域型斷裂和次級斷裂為地熱水下滲良好的通道和儲存空間。渭河盆地整體巖石圈厚度薄，大地熱流背景值較高，為地熱水提供熱源。根據(jù)上述分析，最終得出眉縣地熱水成因模式如圖7所示。秦嶺山區(qū)大氣降水沿區(qū)內(nèi)深大斷裂及次級斷裂下滲傳輸至新生界碎屑巖孔隙型熱儲和基巖裂隙型熱儲層中，來自于深部大地熱流以對流和傳導方式加熱上覆熱儲及水體，熱水在新生界碎屑巖藍田?灞河組砂礫巖形成層狀熱儲，在中元古界基巖斷裂破碎帶形成帶狀熱儲，因地處盆地邊緣，碎屑巖儲層薄，以基巖裂隙型熱儲為主，斷裂附近和斷裂交匯處則是地熱水聚集和流動的有利部位，適合鉆采地熱水。

圖7 眉縣淺凹地熱流體成因模式Fig.7 Genetic mode of geothermal fluids in the Meixian shallow sag

4.3 地熱水伴生氣成因

碳氫同位素組成是判識天然氣成因可靠的地球化學指標，有機和無機成因的天然氣碳同位素組成差別較大，無機成因甲烷碳同位素值一般大于?25‰[25]，有機成因氣中，生物成因氣甲烷碳同位素值一般小于?55‰[26]。除此之外，有機成因天然氣具有正碳同位素系列，而無機成因烷烴氣具有負碳同位素系列。眉縣城區(qū)地熱水伴生氣以非烴氣體為主，烴類氣體為輔，其中非烴氣體主要為氮氣和氦氣，氮氣體積分數(shù)高達94.80%～97.20%，平均為95.77%，氦氣體積分數(shù)可達2.59%～4.52%，平均為3.69%，二氧化碳體積分數(shù)0.05%～0.72%，平均為0.31%；烴類氣體含量甚微且以甲烷為主。本次研究得出眉縣淺凹甲烷碳同位素組成分布在?55.7‰～?50.4‰，平均值為?52.8‰；甲烷氫同位素組成分布在?249‰～?245‰，平均值為?247‰，碳氫同位素組成指示伴生氣中的烴類氣體為生物成因氣，為新近系地層中有機物通過厭氧微生物作用形成，無熱成因氣和幔源氣混入。

伴生氣中的大量氮氣，主要來源于大氣，大氣通過地下水循環(huán)被帶到地下，與烷烴氣和氦氣沒有成因上的聯(lián)系。地熱流體中氦氣可能含有來自地幔、地殼和大氣中的氦，不同來源的氦具有獨特的氦同位素特征，通常大氣源的3He/4He值為1.4×10?6，殼源的3He/4He值為2×10?8，幔源的3He/4He值為1.1×10?5[27]。因此，可以據(jù)此判識地熱流體中氦的主要來源，由于稀有氣體化學性質(zhì)穩(wěn)定，運移和集聚過程中只受物理過程影響，例如不同源(地幔、地殼、空氣)的流體混合，所以氦同位素比值可以較好地用于地熱水伴生氣來源。實際研究中常用樣品氦的3He/4He值(R)比大氣氦的3He/4He值(Ra)來表征氦同位素特征，當R/Ra>1時，幔源氦在樣品中占比超過12%；當R/Ra>0.1時，幔源氦在樣品中占比超過1.2%；而當R/Ra<0.1時，一般認為樣品中的氦來自殼源[28]。眉縣城區(qū)地熱水伴生氣3He/4He值分布在3.5×10?8～8.7×10?8，R/Ra<1，分布在0.025～0.062，指示地熱水伴生氣中氦氣屬于殼源成因；氬同位素比值40Ar/36Ar介于315～334，與大氣的氬同位素比值(空氣中40Ar/36Ar比值為295.5)相近，進一步佐證稀有氣體的殼源成因。利用稀有氣體同位素數(shù)據(jù)繪制“R/Ra?4He/20Ne”的關(guān)系圖。眉縣城區(qū)地熱水伴生氣的R/Ra?4He/20Ne值之間的關(guān)系(圖8)表明，眉縣地熱水中的溶解氣體具有較低的R/Ra值和較高的4He/20Ne值，推斷地熱氣體主要來自地殼，基本無地幔來源。渭河盆地基底和周緣分布大量燕山期和印支期的花崗巖，其中的鈾、釷含量較為豐富，殼源氦氣主要由巖石和礦物中的鈾、釷元素放射性衰變生成。除此之外，盆地中還有中元古界武陵期、新元古代揚子期、加里東期、海西期、印支期等多期花崗巖體，成為盆地殼源氦的主力氣源巖。氦源巖放射性衰變形成氦氣的過程中也會釋放大量的熱能，進而可以給地層“增熱”，因此氦氣和地熱能有成因上的關(guān)聯(lián)。

圖8 地熱水伴生氣R/Ra?4He/20Ne關(guān)系Fig.8 R/Ra vs.4He/20Ne of geothermal water-associated gas

5 結(jié)論

a.眉縣地熱水溫度41.5～53.0℃，屬于低溫地熱資源，礦化度為638.96～1 026.83 mg/L，均值754.82 mg/L，屬于淡水；地熱水中主要離子為Na+、Cl?、，陽離子含量大小為Na+>Ca2+>Mg2+>K+，陰離子含量大小為>Cl?，水化學類型主要為HCO3-Na型，地熱水封閉性一般，變質(zhì)程度低，屬于未平衡水或部分平衡水，溶質(zhì)受巖石風化影響為主，主要來自含硅酸鹽礦物巖石風化。

b.眉縣地熱水δD介于?77.3‰～?70.8‰，δ18O介于?10.8‰～?9.9‰，地熱水氫氧同位素整體比渭河盆地內(nèi)部西安、咸陽輕，接近渭河盆地大氣降水線，補給水源溫度為4.9～7.0℃，最大循環(huán)深度為3 200 m。眉縣地熱水來源于秦嶺山前大氣降水，區(qū)域大斷裂及其次生斷裂作為主要循環(huán)通道，新近系砂巖孔隙和區(qū)域斷裂裂隙作為儲存空間，經(jīng)圍巖加熱，因封閉性差，水源近且充足，循環(huán)速度快深度淺，形成水量大溫度低的地熱水資源。

c.地熱水伴生氣以非烴氣體氮氣和氦氣為主，其中氮氣平均質(zhì)量分數(shù)為95.77%，氦氣平均質(zhì)量分數(shù)為3.69%，烴類氣體含量甚微；甲烷δ13C平均值為?52.8‰，為生物成因氣，伴生氣具有較小的R/Ra值和較大的4He/20Ne值，表明伴生氣主要來自地殼，無地幔來源。

符號注釋：

h0為常溫帶深度，m；hX為地下水循環(huán)深度，m；HB為地下水補給高程，m；H為取樣點地面高程，m；K為大氣降水δ18O值的高度梯度，?δ‰/hm；t為地溫，℃；t0為常溫帶溫度，℃；tr為熱儲溫度，℃；gradt為地溫梯度，℃/hm；δ18OG為取樣點地熱水的δ18O值，‰；δ18OS為取樣點附近大氣降水的δ18O值，‰。