地热温标中的水—岩均衡形态研讨

来源:未知日期:2021-12-03 浏览:

  维普资讯 第 l 8 卷 第 1期 L 9 9 6年 3月 西安 地质 学 院 学 报 J OU RNAL OF XI AN CO LLE GE OF GEOLOGY V0 1 . 1 8 No . 1 Ma r . 1 9 9 6 7 寸 7 地热温标中的 P ‘ ≯ 水一 岩 平 衡 状 态 研 究 . 塑亘塞 型塑堡 ( 西 安 地 质 学 院 水 工 系 ,西 安 7 1 0 0 5 4 ) , 1 提 ’要 在地 热 资本 勘察 过 程 中, 建 立在水 . 岩均衡 根底 上 的地 热温 标方 法常 苗用 来评 价 地 下热 储 温度 . 但 在某 些情 况 下 . 作为地 热 温标的 化学 组分 并 没有 真正 与热储 外部的 矿 物 到达 平 衡 , 本 文彩用 l o g ( Q / K) ]  ̄、 不 同参考 温度 下的平 衡靛 态 断定 以及 Na — K — Mg三 角 图 的办法 来 研 究热 流体 的平 衡状 态 .为地 热 温标 的优 化奠 定 丁理 莘 中 圉 分 娄 号 P 6 4 1 , 喳 7 3 , 下 l 、 一 一 在 地 热 系 统 、特 别是 高 温 地热 体系 中 .水 溶 液以及 矿物 趋 于 平 衡 状 态 .利 用 这 个 特 性 可 预 测 深 部 热 储 的 温 度 .即 所谓 的 地 热 温 标 方 法 。 今朝 接纳 地 热 温 标 大 体 可 以分 为 两 类 ,一 是 某 些 矿物 的 溶 解 度 是 温度 的 函 数 . 可 以 根 据 它 们 在 热 水 中含 量 来 计 算热 储 的 温度 , 像S i O 、 cI 等 可 以直 接 用 作 地 热 温 标 ;二 是某 些 决 定 热 水 中 消融 组 分 比例 的 交 换 反 应 依 赖 于 温 度 ,那 么 可 以 用 这 些 组 分 的 比值 来 作 为地 热 温 标 ,如 Na / K、Na / L i 、Na — K— C a 、CH. / C H 等 。地 热 温 标 的 利用 有 一 个 基 本 前 提 .那 就 是 作 为 地 热 温 标 的 某 种 溶 质 或 气 体 以及 热 储 中 矿物 到达 了 平 衡 状 态 。亚美体育app平台但 在 某 些 情 况 下 , 因为 热储 温 度 低 、与 浅 部 冷 水 混 合 作 用 或 可 能 的 化 学 反响 ,某 些 作 为 地 热 温 标 的 化 学 组 分 并 没有 真正 以及 矿 物达 到 平 衡 .所 以 必 须 认 真 研 究 热 水 以及矿 物 的 均衡 状 态、 查验所 利用地 热温标的牢靠性 。 本 文 当选 用关 中盆 地 温 泉 以及 热 水 井 的 水 化 学 分 析 资 料 , 借 助于 l o g ( Qt K) 图、 标 准 曲线 对 比以及 Na — K— Mg三 角 图 方 法 来 研 究 水 一 岩均衡形态 , 从 而 为 水 样 ( 点) 的选 取 ,为 地 热 温 标 的选 取 提 供 了迷信 依 据 。 1 l o g ( Q/ K) 图 根 据 临 潼 华 清 池 温 泉 全分 析 化 学 资 料 ,利 用 计 算 机 程 序 W ATCH( Ar n o r s s o n e t a 1 . , 1 9 8 2 . Ar n o r s s o n以及 B j a r n a s o n. 1 9 9 3 ) 计较 矿 物 的饱 以及 程 度 ,饱以及 指 数 ( ) 可 以 定 义 为 SI 一 [ o g 一 l o g Q g K … ● 其 中 ,Q 是 计 算 的 离子 活度 积 ;K 是 均衡 常 数 。这 样 ,用 1 9 9 4 一l 0 一z 6收 稿 可 以 判定 每一种 矿 物 的平 衡 状 况 , 作 者 简 升 : 部 西 来 ,男 3 7岁 , 副 教 授 曾 发 表 E 山 东 氧 化 铝 厂 渣 场 地 下 水 最 统 的 地 球 化 学 反 应 模 型 , 等 多 籍 论 文 维普资讯 1 期 郑西 来等 : 地 热温 标 中的水- 岩平 衡状 态研 究 即S J >0 ,表 示 过 饱 以及 ;S I =0 ,表 示 均衡 状 态 ;S I< 0 ,表 示 不 饱 以及 。 程 序 W ATC H 可 以很 方 便 地 用来 计 算 不 同 矿 物 在 不 同 温 度 下 的 Q 以及 值 。 再后 . 以 温 度 为 横 标 ,以 l o g ( Q/ K) 为纵 坐 标 作 出 l o g ( Q/ K) - T 曲线 ) 。 若 一种 矿物 以及 水 溶 液 达 到 了 ’ 这 种 矿 物 的 平 衡 曲线 以及 横 坐 标 ( S I一 0 ) 的交点所对应 的温度就是 它的实际均衡 温 度。 际上 , 往 往 有 多种 矿物 的 平 衡 曲线 收 敛 在 一 个 比力 小 的温 度 范 围 ,便可 能 的 热 储 均衡 温 度 。 另 外 ,平 衡 曲线 收敛 的矿 物 可 以选 作 该 热 储 的 地 热 温 标 。 C 图 1 华清池 温泉 L o g ( Q/ K) - T 盐线 根 据 华 清 池 温泉 水 分 析 材料 ,本 作 者 计 算 了 1 9种 矿 物 的 平 衡 状 态 ( 见图 1 ) , 此中它有 6 条 曲 线℃ , 玉髓 的均衡 曲 线 收 敛 在 这 个 温 度 范 围 内 , 且 它 以及 热 水 的平 衡 温 度 是大 约 6 0℃ , 这 说 明 该 地 热 系 统 中玉 髓 控 制 着 热 水 以及 二 氧 化 硅 之 间 的平 衡 。 换句话讲 , 这 个 地 区应 用 玉 髓温 标 比石 英 温 标 更 可 靠 些 。 不 同参 考温 度 下 的平 衡 状 态 在 关 中盆 地 收 集 到 地 下 热 水 水 化 学 分 析 资 料 中 , 仅 华 清 池 温 泉 水 化 学 分 析 资 料 包 括 铁 以及 铝的含量 。 也就是说 , 其 它 水 样 无 法 接纳 l o g ( Q/ K) 图的阐发办法 。 对一个详细的水样来说 , 究 竟其 S i Oz 的 含 量 是 受 玉 髓 控 制还 是 石 英控 制 , 还 可 以先 分 别 计 算 玉 髓 以及 石 英 的 平 衡 温 度 ,然 ● 后 以 此 均衡 温度 为参 考 温 度 来 计较 各 水 样 的 离子 分 布 ( 含量 ) ,再 与 依 赖 温度 的 弱 酸 平 衡 标 准 曲线相 比力 ,最 后 来 评 价 不 同参 考 温度 上水 一 岩 的平 衡 状 态 。 用来 描 述 依 赖 于 温 度 的弱 酸或 阳离 子与 质 子 比值 的 方 程如 下 ( Ar n o r s s o n e t a 1 . , 1 9 8 3 ) : 1 C 1 c r /1 , l o g H. S i O{ ' 一 0 . 5 8 8 -0 . 0 0 4 4 I丁 一1 3 4 7 l 。 g 丁 ( 2 ) ( 3 ) ( 4) I o g H2 co 一 1 . 7 9 4 0 . 0 0 5 1丁 一 生 — 二 +4 1 l 4 1 I o g T . l 0 g H S 。 一 1 . 6 7 8 0 . 0 0 3 5 5丁 里 +38 88 9 l o g T . 维普资讯 7 6 西 安 地 质 学 院 学 报 l 】 口 l 8卷 。 g H2 S O: 8 7 6 _ 6 . 4 3 6_ 0 . 0 3 9 0 6 T 一 5 4 3 一 l 一 - " } - 1 4 . 7 g 58l 。 g T 4 ( 5) ( 6) o gHF 。 = , 5 . 2 6 2 -0 . o 3 5 1 1 T一 J c l 2 . 1 0 2 2 l o g T Na 。 g可 2 . 6 9 4 +0 . 0 2 0 2 3T+ _6 . 2 0 6 9l o gT ( 7) 8 孽 芎 9 釜 窜 一 n 8 : 口 一 一 2 0 3 S 2. 5 2 3 0 3 5 t 4. 0 0 5 l f 1 0 0 | 5 0 20 6 0 St ) 1 0 o 1 5 0 20 6 0 5 l f | 0 0 1 5 0 20 0 温度 " r /℃ 温度 T/ r 温度 T /℃ 田 田 田 田 m田 ”口 卫 w : 图 2 玉 髓 参 考 温 度 下 热 水 的平 衡 状 况 维普资讯 1期 郑西来 等 地 热 温标 中的 水 一 岩 平 衡形态 研 究 l 。 K -_ 2 - 5 0 5 + 。 1 0 1 97 l T + _ 5 - 7 8 1 4 l 。 g T ( 8 ) 凡是一切反响 都到达均衡是 不成 能的 ,但我 们比力不 同参 考温度下各组分 的计较浓度 以及 均衡 曲线 的接 近 程 度 ,从 而 来 判 断 一 个 水 样 在 不 同 参 考 温 度 下的 平 衡状 态 .从 图 2以及 图 3来 看 ,似 乎 所 有 点 是 或 多 或 少 地 偏 离 平 衡 曲 线 ,但 多少 乎所 有 点 在 玉髓 参 考温 度 下 都 明 显 地 更 加 靠近 l 。 g Q _ — T以及 l 。 g H. S i O。 一 T 平 衡 曲 线 ,这 同 样 说 明 玉髓 可 能 控 制 着 这 个 低 温 地 热 体系 8 o 5 0 1 00 1 5 0 2 00 温 度 丁/℃ d 嗣 孟 寄 ^ n 0= 一 口 一 呈 ’ 0 50 l O 0 1 5 0 2 0 0 0 5 0 15 0 l o 0 2 0 0 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 温 度 T/℃ 温 度 t/℃ 温 度 t/℃ [ s 田 田 [ 田 口 [ w t z 图 3 石英参 考 温度 下热 水 的平 衡 状 态 维普资讯 7 8 西 安 地 质 学 院 学 报 中S i O。 的含量 。 3 Na — K- M g三 角 图 以 Na — K、Na K— C a以及 K— Mg平 衡 为 基 础 建 立 的 阳 离 子 温 标被 普遍 地 用 于 对 热 储 温度 的 评 价 ,其 主 要 问 题 是 使 用 了 不 舍 理 的 水 样 。使 用 p H 值以及 C I 一 、S O;、} I c o 等浓 度 来 排 除了 不 台 适 的 水 样 又 是 很 困 难 的最 近 , Na — K Mg三 角 图 常 被 用 来 评 价 水 一 岩 平 衡 状 态 以及排 除了 不 台适 的 水 样 ,它 是取 决 下 面 两 个 依 帻 于 温 度 的 反 应 K 一 长 石 + Na 一 Na一 长 石 + K 2 . 8 K一长 石 + 1 . 6 H2 O+Mg ”一0 . 8 K一云 母 + 0 . 2氯化 物 + 5 . 4硅 + 2 K 图 4中 的座 标 可 以 计 算 如 下 ; s 一 ( Na / 1 0 0 0 )+ ( K / 1 0 0 0 ) + / Na = Na / 1 0 S (1 1) (1 2) ( 9 ) ( 1 0 ) Mg =l O O 面/ s 在 图 4中 ,从 每一 个三 角 点 到 其 对 边 ,相 应 组 分 含 量 ( mg / I ) 的 百 分 数由 1 0 0 变革 到 0 , 则 按 Na ( 1 3 ) 以及 Mg计 算 的 百 分 数作 平 行 于 其 对 边 的 两直线 , 交 点 则 为 各 水 掸 在 此 图 中位 置 。 本 图中 s 3 、 s 8 、 W2 、 w7 、 W9 、 W1 2为 来 自 关 中 盆 地 的 6个 地 热 水 掸 从 图 中各 水 样所 在 位 置 来 看, 来 自盆 地 内 部 地 热 井 w7 、 W 0以及 W 1 2的 水 样 位 于 完 全 平 衡 线上, 可 以 用 阳 离 子 温 标 来 评 价 深 部 热 储 温度 ; 水 掸 W 2以及 s 8位 于 部 分 平 衡 区、 水样 s 8位 于 非 成 熟 水 区, 这 大概 应 归于 浅部 冷水 的混 台 … 作 用, 所 以 不 应 选 用 这 些 水 样 来 进 行 评估 。 上 面 以关 中盆 地 中 多少个 地 热 水 化学 材料为例 , 介 绍 了 今朝 常 用 的在 地 热 温 标 应 用 中 水一 岩 平 衡 状 态 的研 究 方 法 , 从 而 可 以 患上 。 图 4 热 水 的 Na — K— Na三 角 图 出 下列 多少 点认 识 : ( 1 )在 S i O。 地 热温 标 使用过 程 中 , 普通认 为 , 在 低温地 热 田中 , 是 石 英 以及 热 水 达 到 了 平 衡; 在高温地热 田中 , 是玉髓控 制了 S i O :的 含 量 。文 中 接纳 不 同 参 考 温 度 下 水一 岩 平 衡 状 态 对 比的 方 法 对关 中 盆 地 热 水 停止 研 究 , 结果不是太好 , 所 有 点 都 或 多 或 少 偏 离平 衡 曲 线 , 但 似 乎 更接 近 玉 髓温 度 下 的 平 衡 曲线 )l o g ( Q/ K) 一r , 关 系 曲线 可 以 用 来 判 断 水 一 岩 的均衡 形态 , 进 而 来 估 算 地 下 热 储 的 温 度, 也就是 讲 , 若 此 图 上 各 曲线 收敛 于 某 个较 小温 度 范 围 , 则 这 个 温度 范 围是 可 能 的 均衡 温 度 ; 维普资讯 l 期 郑 西来 等 地 热温 标 中的 木一 岩 平 衡形态 研 究 若 曲线 发 散 , 则 说 明这 个 体 系 中 水 一 岩 没有到达均衡 。 用 l o g ( Q/ K) 图 患上 出 华清 池温 泉 的 深 部 温 度为 6 O℃左 右 ,但 Na K— M g三 角 图方 法 患上 出该 水 样 中有 大 量 浅 层 冷水 混 入 ,不克不迭 使 用 地热 温标办法来计较热储温度 。 ( 3 ) Na — K— Mg三角图可 以来评估水 样的均衡状 态 ,从而将一些 未到达均衡的水样解除了 。 关 中盆 地 内一 些 热 水 井 的 样 品接 近 阳离 子 完 全 平 衡 曲线 ,而靠 秦 岭 山前 来 自热 水泉 以及热 水 井 的 样 品 分 布 在 部 分 平 衡 或 不可 熟 水 区 ,所 从前 者 采 用 用 离 子 地 热 温 标 的 方 法 会 愈加 可 靠 。 ( 4 )l o g( q/ K) 图 、不 同 参 考 温度 下 平 衡 曲线 对 比以及 Na — K— Mg三 角 图方 法 均可 以 用来 评 价地热体系 中水一 岩均衡状 态 ,但都不 尽完美 。能够对它们的成果停止 对 比,相互 考证 ,相互 弥补。 ( 5 )地 热 温 标 方 法 今朝 广 泛 用 于 地 热勘 探 工 作 中 , 但 它 的 使 用 又是 有 条 件 的 。 对 于 偏 离 水 一 岩 平 衡 的 情 况 ,次要 有冷 承 混 协作 用 ,闪蒸 沸腾 等 物 理 作 用 ,这 些 都 可 以采 用 有关 办法 来进 行 校 正 。 否 则 ,计 算 结 果 相 差 很 远 ,不 能 真 正 反 映 所 研 究 热 储 的 实 际 情 况 。 参 t Ar n o  ̄o n S融 a 1 . Th e Che mi s t r y of gv o t he  ̄ a l啪 t ㈣ 3 7 0℃ . Ge oc h| m Cos mo c h i m Ac I a . 1 8 8 2 .4 6 2 Ar n o r s s on S e t a1 . Th e Ch e mi s t r y o f g e o t h e r ma l wg t e[ ¥i n I c e l a n d .I— Mi n e r a l e q u a l i hr l a a n d ̄ n d ep e n de nt Va r i a bl e s Con t r o l l i ng wat e r Compo s i t i on s . Ge ̄ hl m. o s C mo c hi m. Ac t a, I 9 8 3: 4 7 考 文 献 n I c e l a nd 1 . Cal cu l at i on o f a qu e 。u s s p e c l a t on i f r om 0℃ t o 3 To l e M P ,Ar  ̄a nn s s o n P an g Zh o ng — h e a n d Ar n o r s s on S. Fl u i d/ mi n e r a l e qu i l i b r u m Ca l c ul a t i o n f or g e ot h r ma l I l a i d s 日 n d c h e mi c a l 0l h ㈣ t . Ge ot h e  ̄ i c s ,1 9 9 3; 2 2, t 7~ 37 t h e r ma l wa t e 『 s f r o m t h e Gu a n z h o ng b a s i n. Chi n a U NU Ge ot hr ma [ 4 Xi l a i Zh e n g.Ge ot h e r mo r n et y r a nd q ul t i h r i a Tr oi i n g pr o g r a m me, Re p o r t 1 9 9 3t 1 6 S TUDY 0F THE W ATER — R0CK EQUI L l B Rl UM S TA TE I N TH E A PPLI CAT1 0 N 0F G E0 TH ERM 0 M ETER g h e n g Xi l a i Li u Ho n g j un (D e p t o fH y c t r o g e o l o g y a n d Ea g i a e  ̄i n g Ge o l o g y, Xi ’ 口 月Co t l e g e o fGe o l o g y, Xi ’ 4 H? 1 0 0 5 4) Ab s t r ac t Th e g e o t h e r mo me t e r i s o t t e n u s e d t o c a l c u l a t e t h e d e e p t e mp e r a t u r e s o f g e o t h e r ma l r e s e r v o i r s o n t h h a . , s s o t wa t e r— r o c k e q u i l i b r i u m i n t h e e x p l o r a t i o n of g e o t h e r ma l r e s o u r c e s ,I n s o me c a s e s .h o we v e r. t h e c he mi c a l c o mp on e n t s a s g e o t h e r mome t e r s a r e n o t i n r e a l e q u i l i b r i u m wi t h t h e mi n e r a l s i n t h e r e , 3 e r v o i r . Th e l o g ( Q K)d i a g r a m, t h e j u d g e me n t o f t h e e q u i l i b r i u m s t a t e s a t d i I f e r e n t z  ̄ e t e r e n c e t e mp e r a t u r e s , a n d t h e N a . K— Mg t r i a n g u l a r d i a g r a m a u s e d t o s t u d y t h e e q u i l i b r i u m s t a t e o t t h e r ma l f l u i d s i n t h i s p a p e r .whi c h ma v i a y a t h or e e t i e a I f o u n d a t i o n f o r o pt i mi z a t i O r t Of t h e g e o t h e r mo me t e r s . Ke y wo r d s Ge ot h e r mo me t e r ;wa t e r —r o c k e q ui l i b r i u m :r e I e r e n c e t e mp e r a t u l , e

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