摘要
由于传统化石能源的大量使用，各个国家均面临着严峻的生态环境和能源可持续问题，为改善这种状况，亟待需要寻找替代能源。地热资源作为一种清洁能源，其分布广泛、储量大，对缓解上述情况能够发挥至关重要的作用。内黄凸起地热资源蕴藏丰富，大地热流值、地温梯度相对较高，但目前对其地热特征及成因研究并未深入，且开发利用中存在不合理现象。本文以内黄凸起河南境内部分作为研究对象，通过资料收集分析、地球物理勘探、地热水采样等方法，对区域地热地质背景、地热异常信息、地热水化学特征以及同位素进行研究，探讨内黄凸起地热特征及其成因机制。因此，本研究对促进当地地热资源良好发展存在重要价值。 本文研究成果如下: 1)通过地球物理勘探研究，揭示了地表温度、航磁、居里面埋深、重力与地热之间的联系。研究区地表温度处于15-46℃，高温地区主要位于内黄县西部和南部以及滑县县城一带，这与基岩埋深浅相对应，推测高温地带与基岩埋深分布有关;区内磁异常主要由片麻岩、含铁片麻岩、辉长石以及辉绿岩引起，且基本处于磁力正异常状态，这与地热异常联系较低;居里面埋深呈隆起和凹陷交叉分布特征，且两者之间梯度变化明显的区域与断裂分布一致，但其与大地热流值的负相关关系在研究区内并不明显;区域布格重力处于负异常状态，且相对高值与研究区内基岩地质的穹隆中心位置相符，其能较好的反映区域地质构造。 2)依据水文地球化学方法，分析了区域地热流体化学特征。研究区新近系、古近系地热水均以Cl-Na型为主，对比区域内地表水、浅层地下水和地热水发现，由浅至深水化学类型由复杂变得简单，说明地热水不易受到外界干扰。通过K-Na-Mg平衡图发现，古近系地热水水岩相互作用更强，更接近于平衡状态，而新近系地热水可能与浅层冷水混合，水岩相互作用较弱。运用相关性分析、离子比值法研究地热流体中主要离子来源，Na+、Cl-主要来源于盐岩溶解，部分Na+来源于钠硅酸盐矿物的溶解以及阳离子交替吸附作用;Ca2+、Mg2+主要受硅酸岩风化溶解控制，部分来源于白云石和方解石;HCO3-、SO42-主要来源于碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐矿物的溶解。 3)运用同位素技术分析地热流体运移机制。对比区内大气降水、地表水、浅层地下水和地热水中氢氧稳定同位素含量与全国、当地大气降水线发现，区域地热水接受大气降水补给，受地热流体中“氧漂移”现象的影响，采用δD值计算地热水的补给高程为789-1417m，这与西部太行山区的海拔基本吻合。区域氘过量参数较大，表明封闭条件较差，地热水滞留时间比较短且流速较快。 4)利用地热温标法和多矿物平衡法计算区域热储温度。研究区热储温度介于45-53℃，且玉髓与实测温度误差最小，运用多矿物平衡法也证明了玉髓计算研究区热储温度的准确性。同时利用地温梯度推算研究区地热水的循环深度在947-2070m之间。为定量分析地热水中冷水混入比例，采用硅.焓方程法和硅-焓图解法，研究区地热水达到了0.553-0.665，且冷水混入前的热储温度处于78.05-102.9℃。 5)综上所述，概括内黄凸起地热成因为:地热水接受西部太行山区大气降水补给，在地壳中下部的壳、幔低速高导层向上的垂直热传导影响以及上部新生界沉积地层的隔热和保温作用下，沿裂隙逐渐下渗的大气降水温度逐渐升高，从而补给深层热储。总结概括内黄凸起地热资源为沉积盆地热传导型地热系统，低温温热水地热资源。
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