華北型煤田奧陶系巖溶水水文地球化學特征及其對地熱的指示意義

【摘要】：華北型煤田奧陶系巖溶水是集水、熱于一體的綠色能源，明確受煤層開采影響其補給來源、熱儲賦存環境、徑流與循環等形成演化特征對于地熱資源的勘探與開發具有重要意義。本研究在充分了解典型華北型煤田——淮北煤田地質、水文地質及地熱地質條件的基礎上，采集區內巖溶地熱水樣品進行水化學及同位素測試并收集相關成果進行數據補充，揭示了巖溶地熱水水化學成分特征及水-巖作用類型，明確了地熱水補給來源，評估了巖溶熱儲溫度及地熱水循環深度，提出了研究區地熱水形成演化模式。結果表明：淮北煤田巖溶地熱水主要來源于大氣降水補給，北部閘河礦區以直接入滲補給為主，水化學表現為HCO_(3)-Ca型，水-巖作用以溶濾溶解為主，指示該區地熱水更新速率較快、循環路徑短；南部宿縣和臨渙礦區僅在部分區域接受大氣降水蒸發入滲補給并與古地下水混合明顯，水化學類型多樣，包括SO_(4)-Ca、SO_(4)-Ca·Mg、HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg、SO_(4)-Ca·Na、Cl·SO_(4)-Na、Cl-Na等，水-巖作用類型以溶濾溶解及陽離子交替吸附（正反向）為主并伴有脫白云石化作用，指示該區地熱水滯留時間久、循環路徑長，熱儲環境更為封閉。選用石英溫標及改進的SiO_(2)溫標估算該區熱儲溫度范圍34.8～69.1℃，地熱水循環深度881～2281m?；幢泵禾飵r溶地熱水形成演化受構造控制明顯，地熱水循環更新能力、熱儲溫度、循環深度以及水化學環境均存在顯著空間差異，巖溶地熱資源的開發和利用應綜合考慮區域特點。