摘要
地热能作为一种清洁能源,是未来能源发展的热点之一,加强对地热系统成因的研究具有重要的现实意义。保山盆地位于怒江与澜沧江缝合带之间,构造复杂、断裂发育,具有良好的地热地质条件,蕴藏丰富的地热资源。但由于区域研究程度较低,对地热资源的成因模式、赋存规律没有系统性的认识,制约了区内的地热资源开发与科学利用。因此,查明研究区地热资源的成因模式与地热系统特征具有重要的现实意义。本文以保山盆地地热系统作为研究对象,通过收集资料、现场调查、水文地球化学等手段,对区内地热地质条件、深部构造、地温场特征、地热流体地球化学特征进行了详细研究,确定了地热系统的形成条件与分布特征,对比了地热块段间的特点,建立了研究区的壳幔热结构,探究了地热水的补给运移过程与冷热水混合作用,说明了地热系统“源(热源与水源)、通、储、盖”的特征,并提出了研究区的三类地热系统成因概念模型:深埋封闭型、浅埋混合型和循环开放型。具体研究成果如下:(1)保山盆地为地壳抬升、应力释放形成的断陷盆地,既是本区的构造地质单元,也是本区的水文地质单元。盆地内地热属低温地热资源,地热泉、井水温在24~97℃,分布主要受到南北向断裂构造控制。(2)大地热流值在65~75 m W·m~(-2),表现出较高的大地热流值,地温梯度在3~6.4℃/100 m之间。利用不同物探手段资料,探究保山盆地的壳幔结构,并构建了壳幔热结构模型,计算出了地幔热对大地热流的贡献占的61.6%,表明地幔热为研究区的主要热源。(3)地热水的水化学特征分析,表明盆地内地热水以弱碱性水为主,体现了碳酸盐岩含水层的特点。TDS含量的差异较大,反映出不同块段间冷热水混合程度与地热水运移路径的差异。其中深埋封闭型地热系统的TDS最大,而循环开放型地热系统TDS最小。通过阳离子温标、SiO_2温标、硅焓方程、固定铝法估算了热储温度,通过硅焓方程还得出冷水混入比例在43%~89.9%,无冷水混入的深部热储温度在95~138℃。(4)基于地热水的同位素特征,显示地下水的补给主要来自盆地周边山区降雨后的入渗补给,补给高程在2115~2566 m,形成时间早于1953年。δ~(18)O存在氧漂移现象,反映出地热水在地下经历了较长的径流与长时间的滞留。(5)使用Earth Volumetric Studio(EVS)建立了保山盆地三维地质模型,呈现了盆地内断裂影响下的地热资源空间展布。基于温度场、水文地球化学数据、热储温度计算与冷热水混合作用,并总结提出了保山盆地提出了组成保山盆地地热系统的三种成因模式:深埋封闭型、浅埋混合型与循环开放型。