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化探知識
地熱化探方法技術的進步
文章來源:地大熱能 發布作者: 發表時間:2021-11-04 14:47:52瀏覽次數:1316
地熱田勘查的方法技術,除常規的土壤、巖石和水系沉積物測量外,還開發了汞量測量、水地球化學測量、地球化學溫標法、放射性測量、氣體測量和同位素地球化學法等非常規化探方法(朱炳球等,1992)。
(一)汞量測量。
地熱田勘查中的汞量測量,包括土壤汞、壤中氣汞、水中汞及大氣汞。水汞、大氣汞用得較少,所以地熱田勘查中的汞量測量,通常主要指土壤和壤中氣汞量測量。土壤汞量測量,采集土壤樣品后,用測汞儀測定汞,測汞儀可搬至野外駐地,這樣就能實現測量的現場化。
多年的實踐表明,汞是地熱田勘查的最靈敏、最有效的指標(朱炳球等,1992)。土壤汞可以圈定熱田范圍,汞異常的濃集中心往往是熱異常的中心,汞含量與熱水的溫度有關,通常熱水溫度越高,汞的含量也高,二者成正相關關系。壤中氣汞是揭示熱田構造的良好指標。蝕變巖石中的汞可以揭示水熱蝕變帶,有助于圈定熱異常。水中汞可以指示高溫水熱活動區。
(二)水地球化學方法。
水地球化學方法是國外熱田勘查和開發中最廣泛應用的一種方法。世界各地地熱區熱水的大量分析測定表明,熱水中含有各種組分,包括常量組分、微量和痕量元素、氣體及同位素成分。使用X射線熒光光譜法和中子活化法,能檢測出熱水中含有50種以上的元素或組分。
水化學法在熱田勘查中的作用有:利用水化學指標尋找地下熱水;區分熱水田和蒸汽田;建立熱田的水地球化學模型。
(三)地球化學溫標法。
水熱系統中某種產物的平衡濃度只和反應溫度相關,依據這一原理估算地下溫度的方法,稱之為地熱地球化學溫標法。確定熱儲溫度的方法有兩種:①直接測量法;②計算法。
在熱田勘查中,已廣泛使用地球化學溫標法來估算深部熱儲的溫度,較多的用于高溫熱田中;低溫熱田中也有應用,但用得不廣泛。
最常用的地球化學溫標有:Si0:溫標,Na-K溫標,Na -K- Ca溫標,Na - Li溫標,每一種溫標中又有多種計算公式(Fournier R 0 and Truesdell A H,1970)。通過采集熱田的熱水樣,分析Si02、Na、K、Ca、Li等指標,然后利用上述各種地球化學溫標進行熱儲溫度的計算。
(四)放射性及氣體測量方法。
地熱水通常與斷裂構造有關,受構造所控制,可用放射性方法[如a卡法、210 Po、伽馬能譜(賈文懿,1987)],壤中氣汞和二氧化碳等氣體測量方法,來揭示熱田構造。西藏羊易熱田綜合氣體測量結果,揭示了3組構造,其中F1與地質上實測和推斷的構造位置相當,F2、F3為新發現的兩組隱伏斷裂。
(五)同位素地球化學法。
地熱研究中經常應用氫、氧、碳、硫的同位素來查明地下熱水的來源、補給、成因及熱水的年齡等問題。Craig H(1963)的研究表明,世界上絕大部分地熱水不是原生巖漿水,而是地區性降水,熱水中的氘值與當地雨水幾乎相同,而δ18o值通常較高。
在新西蘭的懷拉開、布羅德蘭茲、那發等地熱田,利用氧、碳和氫的同位素來估算深部熱儲層的溫度。在新西蘭,有人利用地下熱水中缺乏氚,認為熱水年齡超過lOOa(朱炳球,1982)。美國黃石公園有個湖,湖水不斷流入黃石湖中,這個湖成了一個很好的儲水池。有人對湖水的放射性同位素氚進行了研究,計算與實測結果非常一致,認為水在湖中停留了10~12a(朱炳球,1982)。
我國魏菊英等的研究表明,大氣水同位素組成的特點是,aD和al80之間有明顯的線性關系(魏菊英,1988)。沈敏之等對云南騰沖地區熱泉水的氫、氧同位素進行了研究,認為這些地熱水的補給來自當地的大氣降水(沈敏之等,1989)。
(一)汞量測量。
地熱田勘查中的汞量測量,包括土壤汞、壤中氣汞、水中汞及大氣汞。水汞、大氣汞用得較少,所以地熱田勘查中的汞量測量,通常主要指土壤和壤中氣汞量測量。土壤汞量測量,采集土壤樣品后,用測汞儀測定汞,測汞儀可搬至野外駐地,這樣就能實現測量的現場化。
多年的實踐表明,汞是地熱田勘查的最靈敏、最有效的指標(朱炳球等,1992)。土壤汞可以圈定熱田范圍,汞異常的濃集中心往往是熱異常的中心,汞含量與熱水的溫度有關,通常熱水溫度越高,汞的含量也高,二者成正相關關系。壤中氣汞是揭示熱田構造的良好指標。蝕變巖石中的汞可以揭示水熱蝕變帶,有助于圈定熱異常。水中汞可以指示高溫水熱活動區。
(二)水地球化學方法。
水地球化學方法是國外熱田勘查和開發中最廣泛應用的一種方法。世界各地地熱區熱水的大量分析測定表明,熱水中含有各種組分,包括常量組分、微量和痕量元素、氣體及同位素成分。使用X射線熒光光譜法和中子活化法,能檢測出熱水中含有50種以上的元素或組分。
水化學法在熱田勘查中的作用有:利用水化學指標尋找地下熱水;區分熱水田和蒸汽田;建立熱田的水地球化學模型。
(三)地球化學溫標法。
水熱系統中某種產物的平衡濃度只和反應溫度相關,依據這一原理估算地下溫度的方法,稱之為地熱地球化學溫標法。確定熱儲溫度的方法有兩種:①直接測量法;②計算法。
在熱田勘查中,已廣泛使用地球化學溫標法來估算深部熱儲的溫度,較多的用于高溫熱田中;低溫熱田中也有應用,但用得不廣泛。
最常用的地球化學溫標有:Si0:溫標,Na-K溫標,Na -K- Ca溫標,Na - Li溫標,每一種溫標中又有多種計算公式(Fournier R 0 and Truesdell A H,1970)。通過采集熱田的熱水樣,分析Si02、Na、K、Ca、Li等指標,然后利用上述各種地球化學溫標進行熱儲溫度的計算。
(四)放射性及氣體測量方法。
地熱水通常與斷裂構造有關,受構造所控制,可用放射性方法[如a卡法、210 Po、伽馬能譜(賈文懿,1987)],壤中氣汞和二氧化碳等氣體測量方法,來揭示熱田構造。西藏羊易熱田綜合氣體測量結果,揭示了3組構造,其中F1與地質上實測和推斷的構造位置相當,F2、F3為新發現的兩組隱伏斷裂。
(五)同位素地球化學法。
地熱研究中經常應用氫、氧、碳、硫的同位素來查明地下熱水的來源、補給、成因及熱水的年齡等問題。Craig H(1963)的研究表明,世界上絕大部分地熱水不是原生巖漿水,而是地區性降水,熱水中的氘值與當地雨水幾乎相同,而δ18o值通常較高。
在新西蘭的懷拉開、布羅德蘭茲、那發等地熱田,利用氧、碳和氫的同位素來估算深部熱儲層的溫度。在新西蘭,有人利用地下熱水中缺乏氚,認為熱水年齡超過lOOa(朱炳球,1982)。美國黃石公園有個湖,湖水不斷流入黃石湖中,這個湖成了一個很好的儲水池。有人對湖水的放射性同位素氚進行了研究,計算與實測結果非常一致,認為水在湖中停留了10~12a(朱炳球,1982)。
我國魏菊英等的研究表明,大氣水同位素組成的特點是,aD和al80之間有明顯的線性關系(魏菊英,1988)。沈敏之等對云南騰沖地區熱泉水的氫、氧同位素進行了研究,認為這些地熱水的補給來自當地的大氣降水(沈敏之等,1989)。
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