李义曼-JAES：塔什库尔干盆地热储温度为多少？

　　在地热田的早期勘探阶段，弄清楚热储成因和温度对后续的开发利用规划意义重大。对于没有明显地表热显示的地区，如何利用水文地球化学方法来预测深部热储温度以及分析地热成因呢？

　　中国科学院地质与地球物理研究所李义曼副研究员、庞忠和研究员与吉林大学杨峰田博士、北京市地热研究院的袁利娟博士以及新疆地矿局第二水文地质大队的唐平辉工程师针对以上问题，开展联合研究，以我国西北某盆地地热田为例，利用河水，温泉水和井水样品，从地球化学的角度，结合新构造断裂分析，预测了深部热储温度，并建立了热储成因模式。

　　首先分析了各类代表性水样的水化学特征和它们之间的关系。Cl元素的性质保守，通常可以利用其他元素与其的相关性判定是否存在混合作用；其次，Giggenbach的Na-K-Mg关系图也是用来分析混合作用的一个有力证据。结果表明(图1，图2)，多个组分 (K， Na， SO4， SiO₂，F和TDS) 与Cl呈正相关，相关系数普遍大于0.98；Ca和 Mg元素的含量可能受碳酸盐矿物的溶解沉淀控制，与Cl元素的相关性不明显。综合图1和图2的指示，我们推断河岸带温泉水和井水是冷水端元(出山口河水XG1，由冰雪融水补给)和深部热水端元以不同比例混合而形成的。其次，基于混合关系的确定，利用Na-K-Mg温度计和SiO₂-焓值混合模型，预测深部热储的温度约为250-255℃ (图2)，且认为塔合曼温泉属于另一个地热系统。

图1 Na，K，SiO₂，SO₄，F和TDS与Cl含量的关系图；

图2 Giggenbach Na-K-Mg关系图(左)；SiO₂-焓值混合模型图(右)；

　　此外， 作者从源(水源，热源)，通，储，盖四个方面探讨了地热田的成因模式，如图3所示。研究区位于喜马拉雅构造带上的西帕米尔构造结，新构造运动活跃，喜山期花岗闪长岩富含放射性衰变元素，使其处于较高的热背景，大地热流值约为150 mW/m²-350 mW/m²。水化学和氢氧同位素数据表明，冰雪融水以及大气降水是深部热水的主要补给来源，长期的水-岩相互作用以及高温条件使其TDS和SiO₂含量较高。区内发育的NNW和NE向交汇的断裂系统为热水的深循环以及热水的上涌提供了通道。在热水上涌的过程中，深部地热水和浅层冷水发生了不同程度的混合作用，一部分以温泉的形式沿着河岸带分布，一部分通过钻孔被揭露，且钻孔地热水的温度比温泉水的温度要高。

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　　图3 地热田成因模式简图；

　　以上研究成果发表在国际地学杂志《Journal of Asian Earth Sciences》上。详见： Li, Y., Pang, Z., Yang, F., Yuan, L., & Tang, P. 2017. Hydrogeochemical characteristics and genesis of the high-temperature geothermal system in the Tashkorgan basin of the Pamir syntax, Western China. Journal of Asian Earth Sciences. doi.org/10.1016/j.jseaes.2017.06.007.