基于钻孔测温的地球化学温度...适宜性评价：以雄安新区为例_姜颖.pdf

地球科学 Earth Sciencehttp:/第 48 卷 第 3期2 0 2 3 年 3 月Vol.48 No.3Mar.2 0 2 3https:/doi.org/10.3799/dqkx.2022.385基于钻孔测温的地球化学温度计适宜性评价：以雄安新区为例姜颖1，2，李捷1，2*，邢一飞3，4，5，刘玉莲1，2，王慧群1，2，滕彦国1，2，王贵玲3，4，5 1.北京师范大学水科学研究院，北京 100875 2.地下水污染与控制教育部工程研究中心，北京 100875 3.中国地质科学院，北京 100037 4.自然资源部深地科学与探测技术实验室，北京 100037 5.自然资源部地热与干热岩勘查开发技术创新中心，北京 100037摘要：地球化学温度计是估算深部热储温度的常用方法，在没有钻孔或钻孔深度未达到地热储层时被广泛使用.但是过去地球化学温度计的计算结果主要用于与井口温度进行对比，而与钻孔实测温度之间的对比研究工作相对较少，这不利于温度计计算结果的可靠性评估.为此，本文选择勘探相对成熟的华北平原冀中坳陷雄安新区的 12 口地热井开展工作，通过现场水温测定、钻孔地温测量、地热水采集与测试的手段，在水岩相互作用程度判定和矿物化学热力学平衡模拟基础上，利用地球化学温度计估算地热水的热储温度，对比钻孔实测温度和温度计计算结果的误差，进而给出研究区不同热储的最适温度计方法.研究结果表明：（1）研究区内井口温度70 时，井口温度落在热储层顶底板钻孔实际温度的区间范围内.但井口温度超过 100 时，受降温、减压、相分离、CO2脱气、SiO2沉淀等因素影响，井口温度明显低于热储层顶板温度，更低于热储层底板温度，在地球化学温度计可靠性评估时需格外注意.（2）蓟县系岩溶热储地热水未达到水岩平衡，阳离子温度计不适用，新近系砂岩热储馆陶组地热水达到部分平衡，阳离子、SiO2温度计均具可行性；针对不同储层，通过与实测温度对比发现玉髓溶解度温度计最适合岩溶热储，平均误差 6.2；Na-K 温度计和玉髓温度计最适合砂岩热储，平均误差分别为 6.0 和 3.4.（3）在使用地球化学温度计时建议结合地层信息或岩石特征及井口温度进行筛选；在无实测温度情况下，对于同一地质构造单元，可根据不同采样深度的地球化学温度计计算结果了解地下深部温度情况，指导地热资源勘探工作.研究成果对于流体温度计应用及地热资源可持续开发利用具有重要意义.关键词：流体温度计；地热水；热储温度；钻孔测温；雄安新区；地球化学.中图分类号：P641 文章编号：1000-2383(2023)03-958-15 收稿日期：2022-09-14Evaluation of Geochemical Geothermometers with Borehole Geothermal Measurements:A Case Study of the Xiong an New AreaJiang Ying1，2，Li Jie1，2*，Xing Yifei3，4，5，Liu Yulian1，2，Wang Huiqun1，2，Teng Yanguo1，2，Wang Guiling3，4，51.College of Water Sciences，Beijing Normal University，Beijing 100875，China2.Engineering Research Center of Groundwater Pollution Control and Remediation,Ministry of Education，Beijing 100875，China3.Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China基金项目：国家重点研发计划项目(No.2018YFC0604302)；中国地质调查局项目(Nos.DD20189114，DD20221677).作者简介：姜颖（1998-），女，硕士，研究方向为水文地质学.ORCID：0000000349950771.Email：*通讯作者：李捷，Email:lijie_引用格式：姜颖，李捷，邢一飞，刘玉莲，王慧群，滕彦国，王贵玲，2023.基于钻孔测温的地球化学温度计适宜性评价：以雄安新区为例.地球科学，48（3）：958-972.Citation：Jiang Ying，Li Jie，Xing Yifei，Liu Yulian，Wang Huiqun，Teng Yanguo，Wang Guiling，2023.Evaluation of Geochemical Geothermometers with Borehole Geothermal Measurements：A Case Study of the Xiong an New Area.Earth Science，48（3）：958-972.第 3 期姜颖等：基于钻孔测温的地球化学温度计适宜性评价4.Deep Earth Science and Exploration Technology Laboratory，Ministry of Natural Resources，Beijing 100037，China5.Geothermal and Hot Dry Rock Exploration and Development Technology Innovation Center，Ministry of Natural Resources，Beijing 100037，ChinaAbstract:The geochemical geothermometer is a common method for estimating the temperature of deep thermal reservoirs,which is widely used where no boreholes are drilled or the borehole depths do not reach the geothermal reservoir.However,the calculation results of the geochemical geothermometer were generally compared to the wellhead temperature in the previous studies.Comparison studies with the measured temperature of the borehole are few,which results in uncertainty of the geothermometers.In this study,12 geothermal wells in the geothermal field with detailed research basis and abundant data in Xiongan New Area,Jizhong depression,North China Plain,were selected to evaluate the reliability of the geothermometer in conjunction with water temperature measurement,borehole logging,and geothermal water collection and analysis.Nineteen geochemical geothermometers were used to estimate the thermal storage temperature of geothermal water after the evolution of water-rock interaction and multimineral thermodynamic equilibrium simulation.And then the results were compared with the measured borehole temperature and wellhead temperature.Results show that when the wellhead temperature in the study area is less than 70,the wellhead temperature falls within the range of the actual borehole temperature from the thermal reservoir roof to the floor.However,when the wellhead temperature exceeds 100 ,the wellhead temperature is lower than the thermal reservoir roof temperature and much lower to the bottom plate temperature.They are affected by several factors such as cooling,decompression,phase separation,CO2 degassing,and SiO2 precipitation during the transport process,which should be paid great attention in the future.Secondly,the geothermal water in Jixian karst-fissured reservoir belongs to immature water,and the cation geothermometer is not applicable,while the geothermal water in the porous Neogene sandstone reservoir is mainly located in a partial equilibrium area which implies the feasibility of both cation and SiO2 geothermometer.The borehole temperatures were used to verify the suitable geothermometers.It is found that the chalcedony solubility geothermometer is suitable for Jixian karst-fissured reservoir with a deviation of 6.2,while the Na-K geothermometer and chalcedony geothermometer are suitable for the porous Neogene sandstone reservoir with a deviation of 6.0 and 3.4 ,respectively.Finally,a variety of geothermometers are recommended to be selected with constraints of stratigraphic information,rock characteristics,wellhead temperature,and so on.And if the borehole logging is not available,underground temperature can be roughly understood with geochemical geothermometers at different sampling depths under the same geological structural unit.Our results have significant implications for the application of geochemical geothermometers and sustainable management of geothermal resources.Key words:geothermometer;geothermal water;temperature of deep thermal reservoirs;borehole temperature measurements;Xiong an New Area;geochemistry.大力开发利用地热能，是贯彻落实“碳达峰、碳中和”双碳目标和雾霾背景下助力北方清洁供暖的重要措施（汪集旸等，2020）.热储温度是研究地热活动的重要参数，也是地热资源成因类型划分、资源潜力评价以及开发利用模式选择的重要依据（庞忠和等，2017）.实际工作中，特别是勘查的初期阶段，很多地方没有钻孔或者钻孔未达到实际热储层，这种情况下通常利用地球化学温度计估算深部热储温度（庞忠和等，2013），地球化学温度计是一种利用地热水的化学组分，如 SiO2浓度、Na/K 值等，以及气体组分和同位素等与温度的相关性，来估算热储温度的方法.该方法的基本原理是，深部热储中矿物与流体或不同流体之间达到化学平衡后，在热水上升至地表的过程中，虽然温度下降，但是化学成分含量尚未发生变化.阳离子地温计和二氧化硅地温计是两种最为常用的地球化学温度计方法.其中阳离子地温计的研究始于 20 世纪 60 年代，主要包括 NaK 温度计、NaKCa 温度计（Fournier and Truesdell，1973）、KMg（Giggenbach，1988）、Mg Li 地 温 计（Kharaka and Mariner，1989）等.目前最为常用的阳离子地温计为基于 NaK 地温计和 KMg 地温计建立的 Na KMg三角图方法（Giggenbach，1988），可用于评价水岩平衡状态和区分不同类型的水样.SiO2地温计是根据硅矿物溶解度建立起来的方法，但由于二氧化硅矿物形态不同（石英、玉髓、方英石、鳞石英和非晶质二氧化硅等），对应着的溶解度也不同，计算得到的热储温度也不尽相同（Wang et al.，2022）.所以在应用二氧化硅地温计时，应注意是何种二氧化硅矿物控制了水中二氧化硅的浓度.事实上，对于同一水样点，不同的温度计方法计算出的热储温度通常差异很大（王莹等，2007）.例如，张志卫等959第 48 卷地球科学 http:/（2014）选取湖南省部分较为典型的地热水水化学数据，分别采用二氧化硅地温计和阳离子温度计计算，针对同一水样的计算结果存在很大偏差，最大可达 941.7；王鹏等（2016）采用 SiO2温度计、Na/K 温度计、K/Mg 温度计和 NaKCa 温度计 4种方法分别对西藏地区 336 个温泉水化学数据进行热储评估，估算所得热储温度平均值偏差可达100 以上；Chenaker et al.（2018）用 8 种温度计计算了阿尔及利亚东北部地热水温度，其中 NaK 温度计和石英温度计差值最大达到了 210；姜宝良等（2022）用 8 种地热温度计计算了五龙口地热田 36 组水样的数据，预测温度分布在 100259 之间；Yang et al.（2017）采用 3 种石英温度计和 4种阳离子温度计计算了重庆主城区碳酸盐岩含水层中 36 口井的热储温度，不同温标计算差值最大可达 1 240.因此，地球化学温度计的适用性选择尤其关键，评估不同温度计方法计算得到的结果也非常重要.钻孔地温测量是展示温度随深度变化情况最直接的手段，但是鲜有研究将钻孔测温数据与地球化学温度计计算结果进行对比.雄安新区地热田位于渤海湾盆地地热异常最强烈的基岩隆起区，热流背景值较高，地热资源丰富，开发利用潜力巨大（庞忠和等，2017）.早在 20世纪 80年代，伴随着区内牛驼镇凸起地热资源的规模化利用，其地热研究工作开展较早.近年来，随着雄安新区建设和地热勘探工作的不断深入，容城凸起和高阳低凸起的地热研究工作也逐渐丰富起来.地温场方面，陈墨香（1988）首次详细评述了牛驼镇凸起的地温分布；李卫卫等（2014）利用 22口井的钻孔测温数据，确定了雄县地热田地温场特征；王朱亭等（2019）补充了雄安新区 8 口钻井最新的测温曲线，总结了雄安新区地温场特征及其成因机制.另外，若干学者开展了大量的水文地质和地球化学工作（Pang et al.，2018；Kong et al.，2020；刘 明 亮等，2020；邢一飞等，2022；朱喜等，2023），并基于所获样品数据采用地球化学温度计对区内的热储温度做了估算.区内已开展的大量钻孔实际测温和地球化学工作为笔者实际对比地球化学温度计与钻孔地温测量结果提供了难得的机会.基 于 上 述 背 景，本 文 选 取 了 位 于 雄 安 新 区的 12 口 地 热 井 开 展 工 作，依 据 地 热 水 的 水 化 学组 分，在 判 断 水 岩 相 互 作 用 程 度 和 多 矿 物 化 学热 力 学 平 衡 模 拟 的 基 础 上，基 于 多 种 地 球 化 学温 度 计 计 算 研 究 区 的 热 储 温 度，对 比 其 与 实 测温 度 误 差，找 到 针 对 不 同 热 储 类 型 的 最 适 温 度计 方 法，进 而 对 研 究 区 主 要 热 储 温 度 场 变 化 规律 进 行 探 讨.研 究 成 果 可 为 雄 安 新 区 深 部 地 热资 源 的 规 划 开 发 提 供 科 学 参 考 依 据，助 力 经济 社 会 可 持 续 发 展.同 时 也 为 准 确 地 确 定 华北 等 地 区 类 似 地 热 田 的 热 储 温 度 提 供 参 考.1 研究区概况 雄安新区位于冀中坳陷中部，主要构造单元有“三凸起、四凹陷和两斜坡”，“三凸起”代表的是容城凸起、牛驼镇凸起和高阳低凸起，“四凹陷”代表的是霸县凹陷、徐水凹陷、保定凹陷和饶阳凹陷，“两斜坡”代表牛北斜坡和蠡县斜坡.本研究主要涉及4个构造单元，分别是容城凸起、牛驼镇凸起、保定凹陷和高阳低凸起.雄安新区内发育较多的断裂，容城断裂、牛东断裂和高阳断裂为东北方向，容南断裂和牛南断 裂 为 西 北 偏 西 方 向.构 造 断 裂 可 为 深 部 水 源与热源的传输提供有利通道（吴爱民等，2018）.目前研究区内地热田深度 4 000 m 以内的热储层，主要为新近系孔隙热储和蓟县系岩溶热储（赵佳怡，2020）.其中新近系的明化镇组和馆陶组是孔隙型热储层，主要岩性为粉砂岩、细砂岩、中砂岩.明化镇组热储埋深较浅，约为 380470 m，地层厚度 130650 m，热储富水性较好，矿化度相对较低，涌 水 量 3072 m3/h；馆 陶 组 热 储 埋 深 约 为 800 1 100 m，地层厚度 200400 m，富水性较好，涌水量2560 m3/h，牛驼镇地热田东缘馆陶组地热井涌水量可达 78 m3/h.研究区蓟县系是岩溶裂隙型储层，岩性主要为灰岩、白云岩、灰质白云岩、泥质白云岩和泥岩，岩溶裂隙发育，连通性好，属裂隙岩溶热储，埋深 7801 310 m，地层厚度较大，厚度总体上表现为从北东向至南西向减薄，约 2001 500 m，牛驼镇地热田涌水量 50110 m3/h，容城地热田涌水量超过 100 m3/h，是区内开发利用最主要的热储层.雄安新区的地热田主要包括牛驼镇地热田、容城地热田、高阳地热田等.区内地热田地表大地热流平均值约为 87.9 mW/m2；新生界盖层地温梯度的平均值约为 5.1/100m（李卫卫等，2014；王朱亭等，2019）.近年来，尤其是雄安新区建设以来，多个研究团队在研究区开展了大量的水文地质、地温测量、地球化学同位素及数值模拟等工作（Kong et al.，2017；Pang et al.，2018；Guo et al.，2019；邢一960第 3 期姜颖等：基于钻孔测温的地球化学温度计适宜性评价飞等，2022；朱喜等，2023），并提出了岩石热导率因素+盆地尺度地下水循环的“二元聚热”、华北克拉通破坏+浅部古潜山+断裂构造“三元聚热”等多种大型岩溶热储成因机制.总体来说，大型岩溶地热储的形成主要受到以下几个因素的控制：（1）区域构造背景，华北克拉通破坏，构造及热活动强烈，岩石圈减薄使得深部的热能更容易地传递到地壳之中.（2）岩石特性，新生界盖层与基岩之间的热导率差异为热在地壳浅部的聚集提供了条件.（3）地下水深循环促进了地热异常区的形成，为地热横向运移、聚集的主要机制.已有研究表明，浅层砂岩热储与雾迷山组热储之间存在明显的地球化学差异（邢一飞等，2022），不同热储之间水 力 联系较差.仅仅在部分断裂位置，地球化学异常和测 温 数 据 显 示 了 垂 向 补 给 特 征（Kong et al.，2020）.因 此，本 研 究 区 地 球 化 学 温 度 计 估 算 的热储与钻孔揭露的热储基本保持一致.2 采样测试与计算方法 2.1采样与测试2018年和 2019年供暖季，在雄安新区及周边地区选择 9组地热井开展钻孔测温及水化学样品采集工作.测温工作在经过足够的静井时间使井温与周围地温达到充分平衡后进行，使用美国劳雷公司DS2000 新型温度连续采集系统，配置铂电阻探头，测量分辨率为 0.1，数据记录间隔为 0.05 m，从井口开始记录温度，为保证测温探头与井液有足够的时间达到平衡，测温速度控制在 6.57.5 m/min 之内.采集地热井水时，记录其地理位置、坐标和地质构造等信息，利用红外线测温仪测定水温，待 pH、水温等参数稳定后开始取样.利用多参数水质分析仪（HQ40D，HACH）现 场 测 定 水 样 品 的 pH、ORP、EC、TDS 等参数.采集样品前，利用需采集的水样清洗采样瓶 3 遍.阳离子样品经 0.22 m 滤膜过滤后，装入聚乙烯采样瓶，经 HNO3酸化至 pH100），地热水从井底到井口运移过程中，降温、减压、相分离、CO2脱气、SiO2沉淀等过程都可能对井口温度产生较大改变，因此使用井口温度评估地球化学温度计时需要格外慎重.整体来说，在井口温度70 时，研究区雾迷山组和馆陶组的井口温度落在热储层顶底板钻孔测温得到的温度区间内，在无钻孔测温的情况下，可用井口温度替代实测值的方式评估温度计方法.储层顶底板实测温度范围不利于直接评估地球化学温度计计算结果，因此本文将实测温度定义为储层顶底板温度的平均值.若该平均值小于井口温度，如 X3、A4、A5，则说明开采出来的地热水主要来自储层深部，此时以底板温度作为实测温度进行对比.3.2地热水地球化学温度计12 组地热水样品的 Piper 三线图如图 3a 所示，地热水的主要阳离子为 Na+，主要阴离子为 Cl-和HCO3-，水化学类型主要为 ClHCO3Na型和 ClNa型.地热水从深部向上运移过程中，可能伴随着水岩相互作用，以及与浅层冷水的混合作用，使地热水中的某些矿物未达到水岩平衡状态.因此，常963第 48 卷地球科学 http:/用 NaKMg 三角图法，判断深部矿物是否达到平衡.根据 Giggenbach（1988）提出的 NaKMg 三角图理论，NaKMg 三角图中三顶点分别表示 Na、10K 和 1 000Mg0.5的最大值，可将地热水的状态分为 完 全 平 衡、部 分 平 衡 和 未 成 熟 3 种 状 态.如图 3b所示，根据不同构造单元地热水的水化学特征，建立相应 NaKMg三角图.总体来看，研究区地热水样点基本都没有达到完全平衡状态，雾迷山组地热水分布在未成熟区，蓟县系杨庄组和新近系馆陶组地热水分布在部分成熟区.馆陶组地热水在 NaKMg 三角图中分布在 60100 温度区间，其中 A3 井和 A4 井地热水分布在 80100 温度区间，实测温度范围 3850，A5 井地热水估测温度 6080，实测温度范围 6366；A1 地热井主要开采层在蓟县系杨庄组，在 NaKMg 三角图中分布在 200220 区间，远高于实测值.根据 NaKMg三角图反映的规律，研究区大部分地热水样品分布在未成熟区或部分平衡区，深部雾迷山组地热水主要处于未平衡状态.雾迷山组主要岩性为白云岩，岩溶裂隙发育，深部地热水运图 2钻井温度深度曲线和井口温度Fig.2Temperature-depth logs and wellhead temperature964第 3 期姜颖等：基于钻孔测温的地球化学温度计适宜性评价移 过 程 中 持 续 与 围 岩 发 生 水 岩 相 互 作 用，雾 迷山组地热水中某些矿物处于相对不平衡状态.阳离子温度计基于水岩反应达到平衡状态时与温度的依存关系进行计算，计算结果列于表 2中.NaK 地温计的计算结果远高于地热井的实测值，且有前人研究结果表明，NaK 地温计主要应用于 150 以上的热储（庞忠和等，2013），因此在研究区并不适用.KMg 温度计计算结果比 NaKCa 温度计计算结果偏高（图 4）.另外，对于研究区内 3 口井深超过 3 000 m 的地热井（X1、A1、A2）来说，KMg（式 8 和 9）地热温度计的计算结果与实测 值 接 近，其 中 K Mg（式 8）误 差 范 围 1.612.3，KMg（式 9）误差范围 0.410.9，平均误差 5.0.研究表明，KMg 的平衡调整比 NaK达到平衡时快很多，这种模式更有利于计算中低温热田热储温度（袁利娟和杨峰田，2017）.对于区内其他 6 口岩溶热储地热井来说，NaKCa（式 7）温度计的计算结果与实测温度更为接近，误差范围 0.212.7，平均误差 8.3.NaKCa 温度计更适用于解释富 Ca2+地热水，这与水化学数据结果基本保持一致（表 1）.但根据 NaKMg 三角图中矿物流体平衡状态，研究区岩溶地热水全部处于未成熟区，水岩作用未达到平衡状态，相对来说，岩溶地热水不适合用阳离子温度计来估算热储温度，而用 SiO2地热温度计估算热储温度可靠程度较高，孙杨艳等（2020）的研究工作，也得到了类似结论.研究区砂岩地热水全部处于 NaKMg 三角图中的部分成熟区，可用阳离子温度计估算热储温度（郭帅等，2016）.NaKCa 地热温度计计算结果最低，比砂岩热储实测温度低 60 左右，对砂岩热图 3地热水的(a)piper图和(b)Na-K-Mg三角图Fig.3Piper diagram(a)and Na-K-Mg triangle diagram(b)of geothermal water图 4阳离子温度计结果对比Fig.4Calculation results of cation geothermometers965第 48 卷地球科学 http:/表 2热储温度估算结果()Table 2Estimation results of reservoir temperature()井名X1X2X3X4X5R1R2A1A2A3A4A5井深(m)3 0001 6001 5081 5061 5001 9141 8634 5073 8531 6141 5831 195地层JxwJxwJxwJxwJxwJxwJxwJxJxwNgNgNg阳离子温度计1-1117.1151.3159.5138.5157.6121.4123.3151.7141.710.317.7-11.01-2144.0182.1191.2167.9189.1148.8150.9182.5171.426.935.03.81-3127.4160.3168.1148.0166.3131.5133.4160.6151.122.529.91.21-4158.5187.4194.1176.7192.6162.2163.8187.7179.460.767.939.61-5146.6174.8181.4164.4179.9150.2151.8175.1167.051.158.130.61-6177.2204.6210.9194.5209.5180.7182.3204.8197.082.189.261.11-735.756.165.852.358.842.443.069.355.22.111.7-6.51-872.499.094.095.3102.382.383.9127.0107.052.370.343.61-973.6100.395.396.6103.683.585.1128.4108.453.471.444.6石英温度计1-1076.783.479.184.693.676.076.5154.3132.683.283.854.31-1189.995.491.896.4103.889.289.6152.1135.195.295.770.81-1288.895.191.096.2104.888.088.5161.3141.294.995.467.31-1391.396.893.297.7105.190.691.0152.8136.196.597.072.41-1460.166.562.367.676.159.459.9133.7113.166.266.838.81-1565.170.967.171.979.664.464.9130.3112.370.671.145.61-1658.064.760.365.975.157.257.7137.5115.064.465.135.41-1738.744.940.846.054.338.038.5111.090.644.645.218.01-18-7.2-1.4-5.2-0.47.4-7.9-7.461.641.9-1.7-1.2-26.41-19-25.1-19.7-23.2-18.8-11.5-25.7-25.338.920.6-19.9-19.5-42.9顶底板温度范围63.075.260.470.360.566.0646665.086.148544952118.7131.8118.5120.0647263.368.038.450.0实测温度7465.36665685252125.3119.3686850井口温度70636665685152123.4109.2676850966第 3 期姜颖等：基于钻孔测温的地球化学温度计适宜性评价储来说完全不适用.综合对比几种阳离子温度计计算结果，与馆陶组地热水实测温度最接近的是NaK 温 度 计.多 种 NaK 温 度 计 中，仅 NaK（式4）温度计计算结果误差最小，平均误差 6.0.而针对埋深较浅的砂岩热储 A5 来说，两种 KMg 温度计计算结果与实测值最接近，平均误差 5.9.根据研究区不同储层地热水中的 SiO2含量，利用不同的二氧化硅温度计方法进行热储温度的估算，将实测温度与温度计计算结果进行对比，结果如图 5 所示，4 种石英温度计（式 1013）计算的储 层 温 度 结 果 普 遍 偏 高，大 部 分 超 出 实 测 温 度20 左右.方解石溶解度（式 17）和 方解石溶解度（式 18）温度计计算结果均偏低，分别低于实测温度 20 和 60 左右.而无定形 SiO2溶解度（式 19）温度计计算结果最差，估算温度基本在零下.计算结果表明玉髓是雄安新区地热储层中的主要矿物.在各种二氧化硅温度计中，与蓟县系地热水实测温度最接近的是玉髓溶解度温度计（式16），整体偏离误差较小，误差范围在 0.616.0，平均误差 6.2.对位于牛驼镇凸起和容城凸起的大部分雾迷山组地热水来说，最适温度计为玉髓溶解度温度计（式 16），平均误差 6.1，而 X1 最适温度计为石英温度计（式 10），误差 2.7，X3 最适温度计为玉髓温度计（式 15），误差 1.1；对高阳低凸起上的两组蓟县系岩溶热储，杨庄组地热水A1 最适温度计为玉髓温度计（式 15），误差 4.3，雾迷山组地热水 A2最适温度计为玉髓溶解度温度计（式 16）.在馆陶组地热水二氧化硅温度计结果中，与实测值整体误差最小的是玉髓温度计（式15），误差范围在 2.64.4，平均误差 3.4，但从单个井来看，与热储位置相对较深的 A3 和 A4实测温度最接近的是玉髓温度计（式 14），温度估算结果误差范围在 1.21.8，平均误差 1.5，与埋深相对较浅的 A5 实测值最接近的是石英温度计（式 10）和玉髓温度计（式 15），误差均为 4.3.SiO2含 量 可 以 指 示 地 热 水 的 温 度，常 用 来作为地热研究中的温度指标.从图 5 可知，地热水的 SiO2质量浓度同温度呈现一定的正相关关系，尤 其 是 蓟 县 系 地 热 水 规 律 较 明 显.SiO2质 量浓 度 随 着 地 热 水 温 度 增 加 而 增 大.高 阳 低 凸 起雾 迷 山 组 部 分 地 热 水 温 度 达 到 了 100 以 上，SiO2质 量 浓 度 也 达 到 相 对 较 高 值.这 种 二 氧 化硅 溶 解 度 随 温 度 升 高 的 正 相 关 关 系 也 进 一 步指 示 了 地 层 中 玉 髓 含 量 尚 未 达 到 饱 和 状 态.根据前文计算结果和分析可以看出，针对研究区不同储层地热水热储温度的估算虽然有相对合适的温度计方法，但难以定性认为哪种单一方法最可靠有效.比如对于蓟县系岩溶热储地热水来说，综合最适温度计是玉髓温度计（式 14），而针对单个井来说，不同的井最适温度计方法不尽相同，如 X1、X3 和 A1.因此，要准确选择适宜的温度计方法，还需要进一步结合更多地层信息或岩石特征对方法进行预筛选，优先选用适合大部分位于该构造或热储类型地热水的温度计方法，更推荐在使用地球化学温度计方法估算地温时多采用几种方法进行对比.另外，温度计方法的选择需要建立在更多地热图 5SiO2温度计计算结果和 SiO2浓度与温度的关系Fig.5Calculation results of SiO2 geothermometers and relationship between SiO2 concentration and temperature of geothermal water967第 48 卷地球科学 http:/水 样 品 及 钻 孔 测 温 数 据 基 础 上.3.3矿物平衡模拟与温度计可靠性评价本文选择 NaKMg 三角图中落在未成熟区的 7 个中低温雾迷山组地热水水样（X1、X2、X3、X4、X5、R1 和 R2）水化学数据，用 Solveq 程序计算 了 温 度 为 20、40、60、80、100、120 和 140 时，在 中 低 温 地 热 系 统 中 常 见 的 6 种 矿 物 的 lgQ 和lgK 值，绘制其 lg（Q/K）T 曲线（图 6）.在 图 6 中，有 6 个 热 水 样 的 多 矿 物 平 衡 曲线 总 体 形 状 非 常 相 似，但 没 有 收 敛 在 一 个 温度 范 围 内；而 X3 基 本 收 敛 在 了 5070 范 围内，并 且 与 实 测 温 度 基 本 一 致.因 此，根 据 多矿 物 平 衡 曲 线 可 以 判 断，除 X3 外 其 他 地 热 水的 水 岩 平 衡 状 态 已 经 被 破 坏.地 下 热 水 在 由 深 部 上 涌 至 浅 部 的 过 程 中，由 于 压 力 骤 减 CO2气 体 从 热 水 中 逃 逸 出 来，导致 方 解 石 矿 物 在 采 样 温 度 下 全 部 处 于 超 饱 和状 态.因 此，为 了 进 一 步 确 定 热 储 温 度，本 文继 续 用 Solveq 软 件 对 6 个 水 岩 不 平 衡 的 地 热水 样 品 进 行 脱 气 修 正 模 拟.经 多 次 试 验