北京城区地热田地下热水的水化学及同位素研究

【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

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

山东省东明地热田地球物理化学特征分析    王奎峰;

应用地热温标估算地下热储温度    王莹;周训;于湲;柳春晖;周海燕;

甘肃武山地热田水化学与地热水起源    温煜华;王乃昂;朱锡芬;张华安;李百祥;王莹;

关中盆地地下热水地球化学及其开发利用的环境效应研究    赵慧

内蒙古赤峰市热水镇地热田热资源评价    石卓

广州从化新温泉地热资源勘查分析与新地热井开发设计    许庭武

高黎贡山地区地热异常特征及对隧道建设影响的初步研究    沈玲玲

西藏羊八井高温地热田水环境中硼的迁移和转化研究    袁建飞

茂县大骨节病病区水文地球化学研究    杜锦婷

地热资源管理与可持续发展    申建梅,张宏达,陈宗宇,马玉祥

深层地热井腐蚀与堵塞原因的初步认识    周训

地热水资源开发引起的环境问题分析    李莲花,张建斌

某滑坡区地下水氢氧同位素组成特征研究    晏鄂川,张倬元,郑万模

徐州张集水源地裂隙岩溶水化学特征及影响因素    钱家忠,汪家权,吴剑锋,朱学愚,董洪信

北京市永定河流域地下水的环境同位素分析    王新娟;崔亚利;邵景力;谢振华;

我国大气降水的氢氧稳定同位素研究    郑淑蕙,侯发高,倪葆龄

河北平原第四系地下水年龄、水流系统及咸水成因初探——石家庄至渤海湾同位素水文地质剖面研究    张之淦 ,张洪平 ,孙继朝 ,杨立君 ,崔玉龙 ,武兰惠 ,齐继祥 ,徐嘉明

河北平原第四系地下水~(36)Cl年龄研究    刘存富,王佩仪,周炼,蒋崧生,姜山,郭宏,黄麒

腾冲地热水化学特征及腐蚀机理探讨    符必昌,方丽萍

阜阳市地面沉降研究和防治的若干问题    郭荣;陈伟;李琴;

张掖大气降水的δ~(18)O特征及水汽来源    吴军年;王红;

塔里木盆地降水中稳定同位素变化特征浅析——以和田地区为例    吐尔逊江·艾莎;海米提·依米提;古丽娜尔·哈历别克;程仲雷;

我国冰川的雪冰化学研究    王平

我国高山冰川的雪冰化学研究    王平

贡嘎山海螺沟冰川径流水文规律的同位素示踪研究    尹观;王小丹;高志友;闫秋实;黄艺;

广州大气降水中δ~(18)O与气象要素及季风活动之间的关系    薛积彬;钟巍;赵引娟;

北极沿岸地区水体中氢氧稳定同位素组成及水分转化过程研究    宋天泽;

我国大气降水中稳定同位素研究进展    李亚举;张明军;王圣杰;李忠勤;王飞腾;

北京大学未名湖沉积物中公元1747年以来气候变化的氧碳同位素记录    夏正楷,陈福友,郑公望,马军,金德秋,周锡煌

我国地热资源勘探技术及其应用    许军强;白朝军;王跃峰;

中美地热资源开发利用现状对比    任永飞;潘翠;王海波;黄少鹏;

地热能在某小区中的应用分析    田彦法;

地热能在某酒店工程中的开发利用    田彦法;

天津市地热井同井垂向异层采灌可行性分析    贾志;杨忠彦;杨永江;陈瑞军;靳宝珍;

天津市唐官屯地区雾迷山组地热流体特征及其利用探讨    刘斐;贾志;靳宝珍;贾佩;张子亮;王曦;

关中盆地地热资源开发利用对环境影响分析    杨胜科;徐苑芝;王文科;

巴丹吉林沙漠及其东南边缘地区水化学和环境同位素特征及其水文学意义    马妮娜;杨小平;

湖北省地热资源与可持续开发利用    程伯禹;

山东省鲁北地热田及其可持续开发利用对策    赵书泉;周绍智;邹祖光;赵季初;刘桂仪;

盆地含水系统与地下水流动系统特征    蒋小伟

关中盆地地下热水地球化学及其开发利用的环境效应研究    赵慧

松辽盆地北部沉积盆地型地热资源研究    朱焕来

地震波引起的井水位水温同震变化及其机理研究    杨竹转

云南中东部旅游温泉空间结构及其整合开发研究    刘云

北京张坊岩溶地下水库特征及调蓄能力研究    李世君

大气酸沉降影响下硫的生态化学——以庐山森林生态系统为例    石盛莉

贵州凉风洞石笋的古气候记录与古生态环境意义    刘启明

豫西熊耳山地区中生代花岗岩类时空演化与钼（金）成矿作用    李永峰

从华北平原地下水系统中古环境信息研究地下水资源演化    陈宗宇

郑州市区深部地热资源水利用优化配置    黄丹

山东省水文地质条件演化规律研究    祝子惠

西部地区可再生能源的立法保障研究    杨艳艳

地热供暖CDM方法学应用研究    张义军

曲靖三宝地热水形成机制分析与开发利用潜力评价    马振华

怒江跃进桥地区温泉成因机制分析与跃进桥温泉恢复替代方案研究    禚传源

广州从化新温泉地热资源勘查分析与新地热井开发设计    许庭武

基于开采条件评价及回灌潜力分析的地热可持续开发研究    庞菊梅

鄂尔多斯白垩系盆地地下水水化学演化的同位素示踪研究    吴春勇

南阳盆地地热田类型划分及地热地质特征    王肖凤

沸水浸提——ICP法直接测定土壤有效硼    马玲;刘军;程丽娅;

羊八井隧道地温分析    舒磊,楼文虎,王连俊

天津山岭子地热田地下热水    廖志杰,陈振霞

国内外新能源和可再生能源发展现状    朱俊生

地质环境与大骨节病    林年丰

大骨节病与环境地质因素的相关分析    林年丰 ,汤洁

基于GIS平台的中国大地热流数据库    管彦武,金旭,韩湘君,陈晓东,赵发兰

反向地球化学模拟技术在地下水~(14)C年龄校正中应用的进展与思考    苏小四;林学钰;董维红;万玉玉;

赤峰南部金地球化学块体评价    雷万杉;王淼;张振庭;娄德波;刘亚剑;

秦岭特长隧道地区同位素水文地质研究    刘丹,杨立中,李晓

    刘育松　冯武军

    马家鑫

中低温地热系统形成机制及评价研究    周立岱

碳酸盐岩热储隐伏型中低温热水的成因与水—岩相互作用研究    马瑞

沧州市地下水的水文地球化学与稳定同位素    徐彦泽

干旱区绿洲地下水水化学成分形成及演化机制研究    姜凌

四川稻城温泉同位素、元素水文地球化学特征研究    王茜

绵竹S1井及其邻区温泉地下水同位素及元素地球化学特征    尚英男

关中盆地环境同位素分布特征及水文地质意义    田华

鄂尔多斯盆地南区洛河组地下水演化水文地球化学模拟    曹德福

重庆市植烟土壤硼的形态及吸附解吸特征    李晓宁

天津市周良庄地热田地下热水的水化学及钙华研究    柴蕊

我国部分地下热水中氟的分布与成因探讨    虞岚

SMS在镇江内江水质模拟与预测中的应用    陈跃燕

杭嘉湖地区地下水环境同位素研究    林晓波

河南省矿产资源开发与地方病关系研究    张惠芳

鞍山市倪家台地热田水化学特征及其演化机制    杨维;郭亚伟;康志勇;李仁峰;孙浩然;陈淼琚;

地热温标在地热系统中的应用研究    王皓;柴蕊;

重庆市温塘峡背斜地下热水资源特征研究    杨雷;肖琼;沈立成;

平顶山八矿地热温标的选取及热储温度估算    柴蕊;

多矿物平衡法在地下热储温度估算中的应用    柴蕊;王皓;刘洋;

瓮安老坟嘴变质岩区SK08-2井地热水热储温度和循环深度估算    宋小庆;彭钦;夏颜乐;

山东省东明地热田地球物理化学特征分析    王奎峰;

章丘市枣园桃花山地热田地质特征分析    蒙永辉;王集宁;于得芹;

胶东温泉地热水水化学及同位素特征研究    张涛;

章丘市桃花山地热资源评价及开发利用前景    蒙永辉;王集宁;于得芹;

鲁西北地区地下热水的水文地球化学特征及形成条件研究    张保建

高温岩层巷道主动降温支护结构技术研究    李国富

热害隧道隔热材料及隔热体系研究    吴鑫健

单线铁路隧道内热湿环境模拟    马国川

大瑞铁路高黎贡山越岭段热水形成机理及地温场特征分析    王迪

电法在深部地热勘查中的应用研究    杜炳锐

重庆市温塘峡背斜地下热水水文地球化学特征研究    杨雷

河北省北部承德地区中低温温泉特征研究    张雪

广东从化新温泉地热地质特征及地热资源评价    叶青

高壁温铁路隧道独头射流通风及喷雾降温数值计算研究    何青青

宁波中东部地区地热资源开发条件分析    石晓今

拉日铁路雅江峡谷段隧道地热场模拟及地热分级研究    卢达

在蚀孔、缝隙或应力腐蚀裂缝中的闭塞电池腐蚀的加速效应和临界pH值    左景伊,金志强,孙汝宏,徐玉宝,冯兴奎

地下水资源评价中降水量的时间序列-马尔可夫模型    钱家忠,朱学愚,吴剑锋

西藏东部大气降水氧同位素组成特征    于津生 ,张鸿斌 ,虞福基 ,刘德平

泰安市第四系水文地质结构对浅层地下水污染敏感性控制作用研究    马振民,陈鸿汉,刘立才

地热开发利用过程中的环境效应及环境保护    申建梅,陈宗宇,张古彬

测定地下水年龄的最新方法——~(30)C1法    刘存富

中国北方岩溶区优势面控水机理及优势参数的确定与应用    周念清,钱家忠,吴剑锋,朱学愚,李根义

中国北方裂隙岩溶水资源开发和保护中若干问题的研究    刘建立,朱学愚,钱孝星

丰顺县温泉区地方性氟中毒调查分析    刘光明,林东,陈朝宁,章伟才,朱蜡争,罗木桐

天然矿泉水对人体健康影响的研究    陶湧,王华敏,付彦芬,尹春凫,徐方

内蒙古敖仑花钼矿床地质特征、含矿斑岩地球化学及锆石Hf同位素研究    马星华;陈斌;

无尽的地下热    余炎;

新疆地下热水    杨志勋,张兴权,王进

江苏宜兴——溧阳地区发现低温地下热水    钟华邦,潘道红

山西祁县地下热水形成条件分析    任斗金,郑民刚,张元昌

鞍山市地下热水成因探讨    张伟,董忠龙

江西中低温地热水的同位素水文地球化学    孙占学;李学礼;史维浚;

青海省湟水流域矿泉及地下热水异常    李长松;

地球深处的热能    奥·克列姆涅夫;董传万;

天津市地下热水的控制因素及利用途径    

可识别油气水层的一个模糊模式库    陈水利;

煤中有机硫及其在液化中的作用    王绍清;唐跃刚;

海洋油气资源探测方法讨论    郭建卫;褚宏宪;虞义勇;窦振亚;

北祁连西段超基性岩特征及纯橄岩成因分析    郭原生;孙淑荣;

西藏洞错蛇绿岩的地球化学及其生因    鲍佩声;肖序常;王军;

未来几十年油气地表地球化学勘探技术的地位与作用    夏响华;

利用岩石热解资料应用数学地质方法计算储层原油密度    林生华;

青海共和-花石峡碎屑沉积岩的地球化学与锆石U-Pb年龄初步研究及地质意义    陈岳龙;周建;皮桥辉;王忠;李大鹏;

山东栖霞苏家店金矿床围岩蚀变地球化学及其对成矿的作用    姚国龙;

地球的五个气圈    杜乐天;

CCOP将建立地学信息元数据标准    蒋仕金

中国化探人在埃塞俄比亚    本报记者 赵应繁

庆祝地化所成立40周年研讨会在贵阳举行    庞鸿魁

我省启动农业生态地质环境调查    通讯员 李岩 记者 吴艳荣

我国正式启动国际地球年活动    记者 于德福

求索：为了地球科学精确化    本报记者 周飞飞

与时俱进 唱响时代主旋律    范兴川 林岚 郑丽红 郑华坤

用化学方法探究地球    记者 瞿凌云 通讯员 曹南燕

地球化学技术帮助海相找油    江其勤

地下热水是“水”也是“矿”    周维标 湖南省武冈市国土资源局

关中盆地地下热水地球化学及其开发利用的环境效应研究    赵慧

成都平原土壤地球化学组成及其生态响应研究    刘应平

鲁西北地区地下热水的水文地球化学特征及形成条件研究    张保建

地球化学矿致异常非线性分析方法研究    陈聆

内蒙古大型矿地球化学预测指标    申伍军

原生晕地球化学异常分析及深部盲矿预测    柳炳利

青海省铜地球化学特征及其资源定量预测    许光

北山地区典型Cu矿中元素地球化学分布规律及成矿预测方法技术研究    徐明钻

新疆北部三个与岩浆型Ni-Cu硫化物矿床有关的镁铁—超镁铁质岩的地球化学特征对比研究    柴凤梅

太平洋中部多金属结核矿物地球化学研究    刘新波

北京城区地热田地下热水的水化学及同位素研究    于湲

华北克拉通西部岩石圈地幔的性质:河北阳原新生代玄武岩中幔源包体提供的信息    刘讲锋

藏南冈底斯铜矿带冲江含矿斑岩地球化学特征及形成研究    林武

谢家沟金矿元素地球化学特征及原生叠加晕模型    田锋

新疆鄯善梧南金矿床地球化学特征及隐伏矿预测    晁会霞

西藏冈底斯带曲水岩体地球化学特征与岩浆混合作用    陈涛

组合异常丰度法在矿产资源潜力预测中的应用    裴尧

新疆鄯善县亚尔沙布拉克地区小热泉子组火山岩构造环境和岩石成因分析    潘少逵

花海湖泊环境变化的地球化学记录研究    王晨华

地球化学信息系统的设计及其在滇东构造研究中的应用    马海勇