同位素演化对地压型热储流体起源成因的指示意义

地压型热储流体是绿色清洁能源。对地压型热储流体的可持续开发符合国家低碳经济的发展需求，但迄今为止地压型热储流体的起源形成一直是理论界普遍关注的难题。也是可持续开发地下热水的瓶颈问题。.本项目选取地压型热储流体丰富的关中盆地为研究区，利用同位素水文地球化学方法，在地质条件的约束下，深入研究地压型热储流体时空演化，追踪地压型热储流体接受补给的气象信号和过程，揭示其从常压到地压所经历的热水动力场、水化学场、同位素场、温度场的演化作用，反演地球深部热储流体起源形成，深化对我国沉积建造盆地热储流体成因类型的认识，为地压型热储流体形成模式及机理研究提供示范，为可持续开发地压型热水资源提供技术支撑。

本项目选取关中盆地地下热水为研究对象，在研究关中盆地地质条件及沉积演化史的基础上，结合室内外模拟实验，应用多种环境同位素水文地球化学方法，所获得的基本认识如下：.一、对地压型热储流体背景条件的认识.关中盆地沉陷始于古近纪，在漫长的地质历史时期中，深部孔隙中赋存的地下水逐渐被加压，盆地腹部尤其是固市凹陷和咸礼断阶东地压梯度与典型地压盆地接近，同时水与围岩发生热交换，形成呈滞留状态的热储流体。.二、同位素水文地球化学研究成果.1、关中盆地腹部地压型深层地下热水有明显的氧漂移，最大达-2‰，属国内罕见，有残存沉积水特征。盆地部分常压型水样点δD、δ18O显示出现代入渗水、古入渗水等多元混合成因的特征；.2、3He/4He证实盆地深层地下热水为壳源和大气源成因，排除了有幔源成因水的可能；.3、δ13C指示深层地下热水中无机碳主要来源于次生热液碳酸盐的溶解；深层地下热水14C年龄的高值已接近测年上限，36Cl测年显示深层热水最大年龄范围为98.9~112.4万年；.4、δ11B和δ18O的关系证实深层地下热水起源于非海相蒸发岩；.5、SO42-中δ34S和δ18O的关系指示深层地下热水中硫酸根主要来源于非大气或非海水硫酸盐。由盆地边缘到腹部，δ34S和δ18O愈富集，说明环境愈封闭，硫酸盐还原作用愈强；.6、87Sr/86Sr指示咸礼断阶东及西安凹陷地下热水的补给来源于盆地西部；山前东大浅层热水接受秦岭的补给，其赋存环境开放，存在一定水岩作用；从秦岭山前到盆地腹部，赋存环境愈好、水岩反应愈加显著。.三、室内外模拟实验研究成果.蒸发实验表明，关中盆地深层地下热水在进入地层前δ18O的富集受控于蒸发作用，入渗后进入较封闭热储环境时受控于水岩作用；δD-δ18O分馏计算证实深层地下热水δ18O的富集主要受控于水岩反应；超滤实验表明热水中δ18O的富集不受超滤作用影响。.综上所述，关中盆地热储流体的成因类型是复杂的、多元的，主要分为现代入渗水成因、古入渗水成因、残存沉积水成因和混合成因，不同的构造单元呈现不同的成因类型。西安凹陷和咸礼断阶西地下热水为入渗型混合成因，西安凹陷深层地下热水可能为早期的沉积水被后期淋滤作用完全改造；咸礼断阶东地下热水的成因类型为古入渗成因，可能为早期沉积水被后期改造较的古溶滤水；固市凹陷深层地下热水可能为地质历史时期被埋藏的残余蒸发湖水，即残余陆相沉积水。