基于水化学同位素技术的地热储层成因模式对比分析——以鲁西北埕宁隆起区为例.pdf

基于水化学同位素技术的地热储层成因模式对比分析以鲁西北埕宁隆起区为例崔锐1,2，王学鹏3,4,5，冯波1,2，刘曦遥1,2，冯守涛3,4,5，刘帅3,4,5（1.吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室,吉林长春130021；2.吉林大学地热资源开发技术与装备教育部工程中心,吉林长春130021；3.山东省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质大队(山东省鲁北地质工程勘察院),山东德州253072；4.山东省地热清洁能源探测开发与回灌工程技术研究中心,山东德州253072；5.德州市深层地质能节能减碳重点实验室,山东德州253072）摘要：埕宁隆起区是我国重要的地热资源富集地区之一，了解地热田的成因模式对于地热资源的可持续开发利用具有重要意义。采用水化学同位素手段，对埕宁隆起区馆陶组砂岩热储和寒武奥陶系岩溶热储成因进行对比分析，结果表明：砂岩热储地热水是地质历史时期的大气降水入渗补给的产物，为侧向径流补给水，而岩溶热储地热水不是直接来源于大气降水的就近入渗补给，而是经过较长距离的径流过程，具有明显的氢氧漂移现象。两套热储地热水补给高程、热储温度及热水循环深度分别为 459m 和 557m、66 和 72、1420m 和 1795m。此外，研究成果还揭示埕宁隆起区地热水补给区位于泰山地区，其地热系统热源为地壳深部及少部分上地幔传导热流。关键词：埕宁隆起；水化学；同位素技术；热储成因模式；地热储层中图分类号：P314文献标识码：A文章编号:10014810（2023）05096913开放科学（资源服务）标识码（OSID）：0引言能源紧缺是制约人类社会生存和发展的重要因素，巨大的能源消耗在给人类社会带来财富和生活便利的同时，也造成了气候变化、雾霾等诸多环境问题1。因此，亟需寻找和开发稳定的可再生能源。地热能因其绿色清洁、无污染、分布广泛、高效稳定、可循环再生、开发灵活等优点，可以有效解决上述问题2。埕宁隆起区是我国主要的地热资源富集地区之一，地热资源量极为丰富。该区共有地热开采井131 口，地热井热水水温大多低于 90，属中低温地热资源温热水型。据已有地热地质资料及分析成果估算，区内地热资源总量为 1.701020J，折合标准煤约 57.86108t34。从地质构造上看，埕宁隆起区属于在太古界和古生界基底上发育起来的中、新生代断陷盆地5。受差异性升降运动的影响，沉积了巨厚的中、新生代陆相碎屑岩沉积层。地热水主要富集在新近系层状砂岩的孔隙裂隙和古生界石灰岩的岩溶裂隙内6。由于低温和中温地热资源埋深较浅，区内储层渗透性较高，开发较为便利。目前，研究区地热资源多用于沐浴、医疗和供暖等领域。近年来，地热资源的水文地球化学特征及其成资助项目：山东省地质矿产勘查开发局地质勘查和科技创新项目（202017）；吉林省科技厅重点研发项目（20200403147SF）第一作者简介：崔锐（2000），男，硕士研究生，主要从事地热资源开发与利用研究。E-mail：。通信作者：冯守涛（1978），男，正高级工程师，主要从事地热地质勘查研究。E-mail：。收稿日期：20230420第42卷第5期中国岩溶Vol.42No.52023年10月CARSOLOGICASINICAOct.2023崔锐，王学鹏，冯波，等.基于水化学同位素技术的地热储层成因模式对比分析以鲁西北埕宁隆起区为例J.中国岩溶，2023，42（5）：969-981,994.DOI：10.11932/karst20230513因模式受到国内外众多专家的关注7。由于地下水具有流动缓慢且埋藏深度不同等特点，同位素技术已成为研究地下水、解决地下水资源与环境问题的重要手段，这有助于从微观和宏观两个方面来阐明地下水的运动机制。王卫星等8通过分析地热水中的水化学特征，推测出地热资源的成因和地热流体的补给来源。自从 20 世纪 20 年代 Craig9发现世界各地热水的氢氧同位素特征曲线后，18O、D 几乎被用于所有地热水中。Maloszewski 等10依据径流中3H、18O 的浓度推测出研究区地热水的平均运移时间。Davission11通过同位素和水文地质条件相结合的方法，查明了地下水的补给边界和渗流路径。冯明扬等12根据地下热水中溶解状 N2、O2和 CO2等气体含量变化分析了深部构造断裂的开启闭合程度及地下热水水化学环境的特征。罗璐等13基于世界各地典型地热系统的惰性气体测试数据，讨论地热系统的气体来源判别，不同气源的混合比例计算等，进而确定地热流体的循环深度。然而研究者对不同热储类型地热水的补给来源、补给高程、热源成因等方面的对比分析较少。本文基于已有成果，从水文地球化学角度对研究区砂岩和岩溶两套热储岩性、热水水化学特征、补给来源、补给高程及热源成因进行对比研究，总结不同热储层的成因模式，为后续地热资源的可持续开发利用提供科学依据。1研究区概况1.1地质条件研究区位于山东省西北部，鲁北平原北部，地势平坦，海拔为 120m。区内地表略有起伏，西南高，东北低，坡降为 1/80001/10000。在差异性沉降的影响下，在基底太古界、古生界和中生界上部沉积了巨厚的新生代地层。新生代地层由老到新分别为新近系馆陶组、明化镇组，第四纪平原组，缺失古近系1415。受喜马拉雅山与地壳运动的影响，区内断裂构造发育，形成隆起、凹陷内的隆起区、坳陷区（图 1）。研究区地质构造上属于华北板块华北坳陷区（）济阳坳陷（a）的埕子口宁津潜断隆（a1）和无棣潜断隆（a2）区，区内强烈的地壳运动导致长期稳定的地台裂解、断裂活动，其断裂的大致方向为 NE02040 km断层构造线不整合界线单元代号凹陷区隆起区运河渤海边临镇羊二庄断裂陵城区老黄河口断裂工作区界线图1区域构造单元划分Fig.1Regionaltectonicunits970中国岩溶2023年NNE 向、NW 向和 EW 向，主要断裂为边临镇羊二庄断裂与陵城区老黄河断裂16。区内分布有浅层和深层地下水。其中，浅层地下水含水砂层颗粒细，水力坡度小，径流缓慢，地下水以垂直补排为主，主要接受大气降水、侧向径流和地表水补给，以垂直蒸发以及向马颊河、徒骇河等河道进行排泄。深层承压水补给条件很差，目前已形成了以城区为中心的地下水降落漏斗，地下水由四周向漏斗中心汇集。1.2地热地质条件根据各热储的埋藏条件、富水性能、热储温度等地热地质条件，区内具备开发利用潜力的热储主要为新近系馆陶组砂岩热储、寒武奥陶系岩溶热储。新近系馆陶组热储广布全区，顶板埋深 8001 100m，底 板 埋 深 9001 500m，地 层 厚 度 约 为100450m，热储累计厚度 70150m，平均单层厚度为 1020m17，受区域构造和基底起伏的影响，其在凸起区表现为埋藏浅、厚度薄，而在凹陷区埋藏深、厚度大。水平方向上，西部宁津一带砂砾岩厚度较大，一般在 100150m 之间，往东北方向砂砾岩厚度逐渐变小，一般小于 100m18。热储岩性上部以灰白色、浅灰色细中砂岩、细砂岩、粉砂岩为主，下部则主要为灰白色、灰色厚层状块砾岩、含砾砂岩，以底部普遍发育含石英和燧石的砂砾岩为特征。寒武奥陶系岩溶热储在埕子口潜凸起、无棣潜凸起东部缺失，其余地区均有分布。热储顶板埋深一般为 10003000m，主要受基底构造的控制，波动较大。除在区内的乐陵一带隐伏在石炭二叠系之下外，其余地区大多隐伏在新生界之下19。地热流体主要赋存在碳酸盐岩系的石灰岩、白云岩类的岩溶裂隙及岩石的古风化壳，除受岩性影响以外，岩溶裂隙、古风化壳发育程度还受构造和埋藏深度的影响。钻探结果显示，奥陶系灰岩潜山体的岩溶裂隙、古风化壳发育程度直接被新近系掩盖时要高于被石炭二叠系掩盖时，并且前者的富水性大于后者20。2地热水化学特征2.1地热水水化学组分与类型为了对比砂岩热储与岩溶热储水质特征，2020年 8 月依据水质采样技术指导（HJ494-2009）要求，在研究区采集了 10 份水样进行地热流体化学组分测试，其中岩溶热储分析样 5 件，砂岩热储分析样5 件，并现场测试了水样的水温、pH、矿化度等指标，水化学测试结果如表 1。表 1地热水水化学成分表Table1Hydeochemicalcompositionlistofgeothermalwater热储类型砂岩热储岩溶热储K+/mgL110.8019.9531.1041.50Na+/mgL11540.002036.251541.001896.25Ca2+/mgL16.01131.90230.46720.00Mg2+/mgL112.1539.8035.84144.00Cl/mgL11896.582746.693008.823163.91SO24/mgL1566.75999.02315.801198.00HCO3/mgL179.33299.00146.45275.00矿化度/gL14.195.965.9111.10pH7.359.436.507.29水化学类型Cl-NaCl-Na砂岩热储地热水和岩溶热储地热水的阴阳离子均以 Cl和 Na+为主，其中，Cl含量分别为 1896.582746.69mgL1和 3008.823163.91mgL1，Na+含量分别为 1540.002036.25mgL1和 1541.001896.25mgL1。二者的不同点在于矿化度和 pH 值：砂岩热储 地 热 水 矿 化 度为 4.195.96gL1，pH 为 7.359.43，为中性弱碱性水；岩溶热储地热水矿化度为5.9111.1gL1，pH 为 6.507.29，按酸碱度分类为中性水（6.58.0）。为了确定地下水常规组分的相关性，基于 SPSS分析不同离子间的相关系数（表 2），当相关系数 r=1时为完全正相关，r=1 时为完全负相关，|r|越接近 1，代表其相关性越密切21。通过 SPSS 的相关性分析，能够推断出该种离子的来源，从而更好地说明地热水的类型。SO24HCO3HCO3SO24HCO3由表 2 知，在砂岩热储地热水中，相较于和，pH 与 Cl的相关性最高为-0.667，表明地下水酸碱度主要受岩盐溶解影响。地热水中的矿化度与Na+、Mg2+、Cl、相关性最强，Ca2+、次之，表明研究区经历了强烈的溶滤作用，导致地热储层中的岩盐、碳酸盐矿物以及部分硫酸盐矿物溶解进入地热水中，引起地下水矿化度的增加。Na+和 Cl与相关性极高，说明砂岩热储地热水的补给来源主要接受大气降水间接补给和侧向补给，Ca2+与第42卷第5期崔锐等：基于水化学同位素技术的地热储层成因模式对比分析以鲁西北埕宁隆起区为例971HCO3HCO3SO24HCO3相关性较小也同样说明了这个问题，因为直接接受大气降水补给的地下水中 Ca2+与的相关性应较大。Ca2+与相关系数为 0.506，表明地层中含有石膏等硫酸盐矿物。Mg2+与相关性较大为 0.936，说明可溶性碳酸盐溶解对地下水组分影响显著。Na+、Mg2+与 Cl的相关性较好，说明砂岩储层中富含岩盐矿物和海相沉积物。HCO3SO24HCO3在岩溶热储地热水中，Ca2+、Mg2+、与矿化度和 pH 的相关性较强，表明岩溶地热水中的主要离子来源于白云石的溶解。Ca2+、Mg2+与的相关系数较大，说明储层中分布有大量的石膏等硫酸盐矿物。Na+与 Cl相关性较差，且 Ca2+、Mg2+与的相关系数均高于 0.9，这说明岩溶储层中富含大量的碳酸盐矿物。经过前期勘察，地热储层富含硫酸盐、碳酸盐等矿物，上文对于砂岩和岩溶热储地热水来源的推断与储层岩性相一致，由此确定，SPSS 的离子相关性分析可信度很高。为了进一步确定地热水的补给来源，对地热水中主成分进行了分析（表 3）。HCO3由表 3 可知砂岩热储地热水主要离子为 Na+、Mg2+、Cl、，表明砂岩地热水主要受侧向补给。这与当地水动力场特征相互映衬，均为大气降水补给后再侧向补给砂岩地热水14。地下水与围岩发生水岩反应，水中的 Ca2+与 Na+发生置换反应导致其含量减小，同时鲁北地区地层中含有大量的岩盐矿物以及含氯海相沉积物，经历溶蚀作用地热水中 Na+、Mg2+、Cl的含量增加。HCO3岩溶热储地热水主要离子为 Ca2+、Mg2+、，表明岩溶热储地热水不同于砂岩地热水，其直接受大气降水补给14，地下水在径流过程中温度升高，在高温条件下与围岩发生水岩反应，岩层中的石膏、岩盐、碳酸盐溶解进入地下水中，导致其矿化度升高。根据 Piper 三线图样点分布区域的不同，可以直接反应不同含水层的水化学类型差异。图 2 为研究区砂岩热储和岩溶热储地热水水化学性质 Piper 图。SO24HCO3研究区馆陶组热储和奥陶系岩溶热储均为厚层的层状热储，其水化学类型表现为线性统一，均为 Cl-Na 型地热水，水中碱性碳酸盐的含量小于 50%，并且碳酸盐的硬度也小于 50%，该地区地下水为非碳酸盐碱性地下水。区内砂岩热储地热水由西至东Na+、Ca2+、Mg2+、Cl、离子浓度均有增加，阴离子浓度的涨幅大于阳离子，导致热水的 pH 略有表 2基于 SPSS 离子相关性分析Table2CorrelationanalysisofionsbasedonSPSS热储类型离子相关性K+Na+Ca2+Mg2+ClSO24HCO3矿化度pH馆陶组砂岩热储K+1.0000.6660.2320.5710.5010.1550.6960.4950.311Na+1.0000.4550.9320.8720.5490.9690.9700.376Ca2+1.0000.6600.7250.5060.4360.6570.966Mg2+1.0000.9800.3930.9360.9660.593Cl1.0000.3330.8780.9320.667SO241.0000.5080.6110.481HCO31.0000.9640.356矿化度1.0000.590pH1.000寒武系奥陶系岩溶热储K+1.0000.7380.7310.7370.47605210.8870.5600.663Na+1.0000.6770.8910.1870.9580.8680.3060.947Ca2+1.0000.9290.8490.6080.9320.9070.829Mg2+1.0000.5960.8570.9640.6880.976Cl1.0000.1120.6290.9920.419SO241.0000.7590.2250.948HCO31.0000.7200.910矿化度1.0000.521pH1.000972中国岩溶2023年SO24HCO3下降。地热水中主要阳离子含量由大到小依次为Na+Ca2+Mg2+K+，主 要 阴 离 子 含 量 为 Cl。相较于砂岩地热水，寒武系奥陶系岩性主要以灰岩和白云岩为主，这导致岩溶热储地热水中 Ca2+、Mg2+的含量较高，地热水的硬度较大。岩溶热储地热水中的 K+、Cl含量高于砂岩热储地热水，这是因为鲁西北坳陷以湖相沉积为主，在沉积过程中，形成了含有岩盐等易溶性盐类的地层，这些盐在形成地热水的过程中被溶解，最终导致 K+和 Cl离子含量较高。2.2水 岩相互作用Na-K-Mg 三角图常被用来评价水岩平衡状态和区分不同类型的水样，是水化学分析的一个重要方法22。将研究区地热水中的 Na+、K+和 Mg2+含量投影到 Na-K-Mg 平衡图上（图 3），可知砂岩热储地热水均位于局部平衡区，且水岩作用程度相似，尚未达到平衡状态。岩溶热储地热水与砂岩热储地热水相似，处于局部平衡区，由于取样点靠近渤海湾，岩层中含有大量的海相沉积物，高温作用下加速矿物的溶解，这导致水样中 K+的含量大幅增加，同时 K+与岩层中的碳酸盐和硫酸盐发生置换反应继续加速水岩反应的进行，最终导致该地区处于水岩反应处于非平衡区6。为了确定地热储层中围岩主要成分，基于PHREEQC 软件利用反向水文地球化学模拟，对地热水流动过程中，岩石发生的溶解、沉淀、蒸发、离子交换等水化学过程进行了定量分析。水化学分析结果可知砂岩型地热水中 Na+、Ca2+、Mg2+离子的含量较高，推测在径流过程中有碳酸盐矿物（方解石、白表 3基于 SPSS 地热水主成分分析Table3PrincipalcomponentanalysisofgeothermalwaterbasedonSPSS离子类型砂岩热储地热水岩溶热储地热水123123K+0.4610.8810.1070.8150.0000.579Na+0.9450.2810.1650.8630.5010.059Ca2+0.7160.6640.2160.9550.2850.082Mg2+0.9800.1160.1640.9890.0880.119Cl0.9610.0330.2760.6570.7470.103SO240.5690.3850.7260.7900.5740.213HCO30.9400.3140.1300.9910.0100.137矿化度0.9950.0530.0900.7450.6630.080pH0.6520.7220.2310.9400.2910.1782020404060608080202040406060808020406080204060ClCaCl+SO4=200 和N2/He 比值1000 的岛弧型（俯冲型）气体；He 含量高且 N2较低，N2/He 比值0.1Ra 就意味着含有地幔起源He 组分32。砂岩热储地热水和岩溶热储地热水中 R/Ra 值范围为 0.270.37（表 9），大于地壳氦（3He/4He=0.010.05R/Ra），表明砂岩热储与岩溶热储地热气体中的He 主要为壳源成因并且均有地幔起源 He 的加入。表 9地热气体中 He 同位素组成及特征Table9CompositionandcharacteristicsofHeisotopesingeothermalgas热储层R/Ra3He/4He（107）4He/20NeHe（106）新近系馆陶组砂岩热储0.273.7383715957寒武系奥陶系岩溶热储0.375.1788612997根据3He/4He4He/20Ne 关系图（图 6），可以判断气体为壳源或幔源，从而判断出流体的循环深度33。由图 6 可以看出，研究区砂岩热储与岩溶热储地热气体氦同位素所占比重基本相同，均分布在 1%上地幔线与 5%上地幔线之间，显示砂岩与岩溶热储热源大量来源于地壳，少量来源于地幔。4.2.2CO2同位素CCO2CO2排放特征是指示活动断裂地球化学场特征的最佳方法之一，碳稳定同位素（13）可以判断CO2的来源并推断地热水的热源。由于不同成因的CO2的 13C 值会互相重叠，CO2来源的判别通常基于 CO2的 13C 值和 He 同位素特征共同分析34。图 7为一个端元和基于各端元 CO2/4He 比值作的混合线，地幔起源，壳源碳酸盐变质成因和壳源有机成因三个端元的 CO2/3He 比值分别取 2109、21010、21011。1010200Rc/Ra10.10.014013CCO2/VPDB,1030砂岩型热储岩溶型热储图7地热气体4He/20Ne-Rc/Ra 关系图Fig.7Relationshipof4He/20Ne-Rc/RaofgeothermalgasCCO2由图 7 可以看出，区内砂岩热储与岩溶热储地热气体中，13值在15.317.8区间（表 10），小于10，说明区内砂岩热储与岩溶热储地热气体CO2成因来源主要为地壳有机成因，这与以上壳源、幔源 He 来源分析一致。5成因模式分析研究区自中生代以来，受燕山期地壳运动的影响，发育了边临镇羊二庄、陵城区老黄河口等深大断裂，岩浆沿深大断裂侵入或上地幔物质上涌到地壳浅部，形成了地热异常区。差异性沉降形成的凹陷与凸起，导致热流分布不均匀，凹陷区的热流值普遍低于凸起区的热流值，其热异常多数集中于凸起构造区及深大断裂带附近。由此可见，该地区地热资源的形成受地幔结构、岩浆活动、地质构造、地层岩性及地壳深部地下水活动等影响，并与盖层、热储层、热源和热水补给源等因素有关。5.1盖层研究区为热传导型地热系统，热储上部新近系明化镇组及第四系沉积厚度达 8001100m，主要为表 8地热气体中 N2-Ar-He 比值Table8N2-Ar-Heratioingeothermalgas热储层N2/ArN2/He新近系馆陶组砂岩热储70.4961.12寒武系奥陶系岩溶热储57.6772.331010 0000.111 0004He/20Ne100101AIR0.10.01R/Ra砂岩型热储岩溶型热储100%上地幔100%上地壳30%上地幔20%上地幔10%上地幔5%上地幔1%上地幔图6地热气体样品3He/4He-4He/20Ne 关系图Fig.6Relationshipof3He/4He-4He/20Neofgeothermalgassamples第42卷第5期崔锐等：基于水化学同位素技术的地热储层成因模式对比分析以鲁西北埕宁隆起区为例977黏性土和砂性土，其阻热能力强，导热性能差，起到了很好的保温作用。另外，各热储含水层所夹的泥岩，也起到了很好的保温作用，使热能得以在热储层中储集起来。5.2热储研究区主要热储为上部的新近系馆陶组层状孔隙裂隙砂岩热储和下部的寒武系奥陶系的岩溶热储。新近系馆陶组砂岩热储岩性以细中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂砾岩为主，孔隙度大，富水性强，水温较高，其中泥岩、砂质泥岩共同组成下伏岩溶热储层的保温层；寒武系奥陶系岩热储岩溶裂隙空隙及古风化壳发育，富水性强，水温高，是本区可供开发利用的良好热储层。5.3热源地壳深部和少部分上地幔传导热流是研究区的主要热源。研究区的深大断裂在其活动时期产生了一定的摩擦热，同时作为地下热流的良好通道，沟通和向上传导了地壳深部和上地幔的岩浆产生的热量；另外，区内属深拗断陷沉积盆地，在巨厚中新生代沉积层压力下会产生重力压缩热。这些热源产生的热量在上覆阻热能力强，导热性能差的盖层的阻热保温作用下，储存在热储层的孔隙和裂隙中，是区内地热水形成的主要热源。5.4地下热水的补给来源大气降水在研究区东南部的泰山山脉灰岩裸漏区或泰山群变质岩构造有利地段入渗后，沿构造断裂经长时间径流和深部循环向研究区运移，运移过程中与围岩中的碳酸盐矿物、硫酸盐矿物、含钾矿物等发生溶解、沉淀、蒸发、离子交换等水岩反应，水化学类型由 HCO3-Ca 演变为 Cl-Na 型。受断裂或者岩体的阻挡，大气降水在向地下深处循环过程中，一般处于封闭环境中，吸收上述热源产生的热量后形成地热水。岩溶地热水矿化度较高，水岩相互作用较大，18O 漂移现象明显。研究区裂隙带的存在对岩溶裂隙的形成至关重要，在构造破碎和断层发育处，岩溶可向深部发展。岩溶和裂隙的发育程度和发育方向一般控制着区内寒武系奥陶系岩溶地热水的补径排方向（图 8）。补给来源为鲁中山区基岩的大气降水，入渗后的大气降水及地表水沿岩溶裂隙和断裂构造带补给。砂岩热储地热水所处水动力环境为华北盆地内部的径流滞缓带，馆陶组热储埋深较大，上覆 8001100m 的松散沉积物，热水被封存于封闭的水文地球环境中，由于砂岩类热储中岩盐含量较大，地热水的化学成分以岩盐等可溶盐类的溶解为主，水化学类型为 Cl-Na 型。前人研究发现，馆陶组与上覆明化镇组水质、水温、水位等相差较大，由此可以推断两者之间的水力联系较弱，馆陶组砂岩热储地热水主要接受同层位近相邻地区的侧向径流补给，补给源为鲁中山区。6结论（1）鲁北地区砂岩和岩溶热储地热水阳离子均以 Na+为主，阴离子以 Cl为主，砂岩热储地热水矿化度为 4.195.96gL1，pH 为 7.359.43，为中性弱碱性水。岩溶热储地热水矿化度为 5.9111.10gL1，pH 为 6.507.29，按酸碱度分类为中性水。（2）砂岩热储地热水是地质历史时期的大气降水入渗补给的产物，为侧向径流补给水，储层中主要矿物为方解石、白云石、岩盐、硬石膏。岩溶热储地热水并非直接来自于大气降水的直接垂直入渗补给，而是经过长时间径流和深部循环，发生了明显的18O 漂移，储层中主要矿物为白云石、石膏、钾长石、伊利石。（3）砂岩热储地热水补给高程为 459m，热储补给温度为 66，循环深度为 1420m。岩溶热储地热水补给高程为 557m，热储补给温度为 72，循环深度为 1795m。补给区均为泰山山脉及其周边的鲁中山区。表 10地热气体中 CO2同位素组成及特征Table10CompositionandcharacteristicsofCO2isotopesingeothermalgas热储层R/Ra3He/4He（107）4He/20NeHe（106）CCO213（）新近系馆陶组砂岩热储0.273.7308371595715.3寒武系奥陶系岩溶热储0.375.1678861299717.8978中国岩溶2023年（4）研究区地热水处于封闭性良好的地质环境条件下，无浅层水混入，为深循环地热水。砂岩与岩溶热储热源大量来源于地壳，少量来源于地幔。参考文献DiegoMoya,ClayAlds,PrasadKaparaju.Geothermalenergy:PowerplanttechnologyanddirectheatapplicationsJ.Renew-ableandSustainableEnergyReviews,2018,94:889-901.1EPastorMartinez,CRubioMaya,VMAmbrizDaz,JMBel-manFlores,JJPachecoIbarra.Energeticandexergeticperfor-mancecomparisonofdifferentpolygenerationarrangementsuti-lizinggeothermalenergyincascadeJ.EnergyConversionandManagement,2018,168(1):252-269.2王浩,赵季初.鲁西北平原区地热资源开发对地下水环境的影响J.山东国土资源,2015,31（7）：36-39.WANG Hao,ZHAO Jichu.Effect of geothermal resourcesexploitationtogroundwaterenvironmentinnorthwesternplaininShandong ProvinceJ.Shandong Land and Resources,2015,31（7）：36-39.3王彦俊,刘桂仪,胡松涛.鲁北地区地热资源区划研究J.地质调查与研究,2008,31（3）：270-277.WANG Yanjun,LIU Guiyi,HU Songtao.Division of thegeothermal resources 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500高程/m高程/m大气降水补给区砂岩类孔隙地下热水岩溶地下热水岩浆侵入降水入渗补给岩溶热水流向砂岩热水流向深部热流局部水热对流断层Q:第四纪N:新近系E:古近系O:奥陶系C:石炭系P:二叠系J:侏罗系Ar:太古界:寒武纪图8研究区地下热水形成模式图Fig.8Formationpatternofhotgroundwaterinthestudyarea第42卷第5期崔锐等：基于水化学同位素技术的地热储层成因模式对比分析以鲁西北埕宁隆起区为例979微量元素含量特征及其指示意义J.水文地质工程地质,2016,43（1）：164-170.FENG Mingyang,SONG Hanzhou,YANG Qian,LIU Jiacai.Characteristicsofdissovledgasesandtraceelementingeother-malwatersinJiangsuandtheirtracingsignificanceJ.Hydroge-ology&EngineeringGeology,2016,43（1）：164-170.罗璐,庞忠和,罗霁,李义曼,孔彦龙,庞菊梅,王迎春.惰性气体同位素确定地热流体循环深度J.地质科学,2014,49（3）：888-898.LUOLu,PANGZhonghe,LUOJi,LIYiman,KONGYanlong,PANGJumei,WANGYingchun.Noblegasisotopestodeter-minethedepthofthegeothermalfluidcirculationJ.ChineseJournalofGeology,2014,49（3）：888-898.13杨询昌,康凤新,王学鹏,付庆杰,刘志涛.砂岩孔隙热储地温场水化学场特征及地热水富集机理：鲁北馆陶组热储典型案例J.地质学报,2019,93（3）：738-750.YANG Xunchang,KANG Fengxin,WANG Xuepeng,FUQingjie,LIU Zhitao.Hydrochemical features of 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