南京汤泉地下热水补给来源与成因模式

于丹丹, 徐成华, 骆祖江, 顾问, 周玲玲. 2023. 南京汤泉地下热水补给来源与成因模式. 地质通报, 42(11): 2006-2013. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2023.11.016
引用本文: 于丹丹, 徐成华, 骆祖江, 顾问, 周玲玲. 2023. 南京汤泉地下热水补给来源与成因模式. 地质通报, 42(11): 2006-2013. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2023.11.016
YU Dandan, XU Chenghua, LUO Zujiang, GU Wen, ZHOU Lingling. 2023. Origin and genesis model of the Tangquan geothermal water in Nanjing. Geological Bulletin of China, 42(11): 2006-2013. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2023.11.016
Citation: YU Dandan, XU Chenghua, LUO Zujiang, GU Wen, ZHOU Lingling. 2023. Origin and genesis model of the Tangquan geothermal water in Nanjing. Geological Bulletin of China, 42(11): 2006-2013. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2023.11.016

南京汤泉地下热水补给来源与成因模式

  • 基金项目:
    江苏省地质矿产勘查局科技项目《南京地区温泉成因及其可持续开发利用研究》(编号:2018KY02)、江苏省地质学会重点学术研究课题和学术交流方向资助项目《基于半定量—定量化同位素水文地球化学方法的地热水补给来源研究》(编号:JSDZXH-P2021-02)
详细信息
    作者简介: 于丹丹(1991-), 女, 硕士, 工程师, 从事水文地质、工程地质、环境地质研究。E-mail: 1275593831@qq.com
    通讯作者: 徐成华(1978-), 男, 博士, 高级工程师, 从事水文地质、工程地质、环境地质研究。E-mail: 20284313@qq.com
  • 中图分类号: P314.1

Origin and genesis model of the Tangquan geothermal water in Nanjing

More Information
  • 南京汤泉地区地下热水资源丰富,阐明其补给来源及成因模式,对于地下热水的科学开发意义重大。采用水化学及同位素地球化学分析方法对其进行了系统研究。结果表明,研究区地下热水与浅层冷水水化学组成差异明显,热储温度为63~75℃,循环深度为1.8~2.3 km。大气降水入渗是地下热水的补给来源,补给高程范围为321~539 m;循环周期为2046~6474 a;地下热水上涌过程中会混入比例为4%~26%的浅部岩溶冷水。经分析,该地热系统成因上属于中低温对流型,补给区主要为老山复背斜构造内的碳酸盐岩裸露区,依靠区域大地热流供热,热储层主要为上震旦统白云岩,盖层为寒武系、白垩系及第四系,地下热水经深循环沿NEE向与NW向断裂交会通道向上运移,并与浅部冷水发生混合,形成本区的地热异常。

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  • 图 1  区域构造简图及采样位置

    Figure 1. 

    图 2  研究区地质略图

    Figure 2. 

    图 3  汤泉地区不同水体水化学Piper三线图

    Figure 3. 

    图 4  地下水Giggenbach Na-K-Mg三角图

    Figure 4. 

    图 5  汤泉地区水样δ18O-δD关系图

    Figure 5. 

    图 6  地下热水14C-δ13C关系图

    Figure 6. 

    图 7  汤泉地区地热系统成因模式示意图

    Figure 7. 

    表 1  水化学及同位素测试数据

    Table 1.  The data of hydrochemistry and isotopes

    水样编号 温度/℃ 离子含量/(mg·L-1) 同位素值/‰
    K+ Na+ Ca2+ Mg2+ Cl- HCO3- SO42- H2SiO3 δD δ18O
    H1 37.0 6.77 12.4 682.0 102.0 5.55 301 1789 55.1 -54.9 -8.83
    H2 46.0 6.96 12.2 566.0 108.0 6.93 299 1523 60.2 -56.2 -8.71
    H3 22.0 3.60 11.8 174.0 33.9 20.8 134 444 20.3 -49.9 -8.00
    H4 32.4 4.92 12.0 464.0 84.4 6.93 332 1178 48.0 -54.3 -8.62
    H5 35.5 5.31 13.2 457.0 88.4 10.4 332 1180 46.8 -54.2 -8.74
    H6 41.4 6.38 12.6 541.0 98.9 6.93 314 1489 54.5 -55.8 -9.27
    C1 15.8 4.79 21.7 368.0 71.2 41.6 343 904 32.6 -46.6 -7.85
    C2 15.2 0.81 17.4 138.0 35.0 24.3 270 230 32.0 -46.8 -7.98
    C3 14.8 61.80 50.5 66.5 21.3 54.1 339 75.5 30.0 -43.9 -7.58
    C4 16.2 0.64 98.9 52.8 10.8 69.3 257 49.9 27.0 -46.0 -7.16
    C5 14.6 1.63 21.7 58.6 22.1 41.6 157 62.9 31.9 -44.2 -7.69
    C6 16.5 2.93 63.6 126 32.7 70.7 389 139 35.3 -44.4 -7.47
    C7 16.5 2.05 67.3 92.8 19.4 54.1 299 115 23.7 -42.9 -7.11
    C8 16.2 4.10 46.6 84.5 23.0 61.0 213 96.4 36.2 -45.0 -7.14
    C9 15.6 3.39 66.4 57.2 20.5 61.0 163 69.8 42.4 -44.1 -7.30
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    表 2  二氧化硅地热温标计算结果

    Table 2.  The calculation results of SiO2 geothermometer 

    样品编号 井口温度 无定形硅 α-方石英 β-方石英 玉髓
    Fournier, 1977
    H1 37.0 -15 50 3 70
    H2 46.0 -12 54 7 75
    H3 22.0 -49 10 -33 27
    H4 32.4 -20 44 -2 64
    H5 35.5 -21 43 -3 63
    H6 41.4 -16 50 3 70
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    表 3  地下热水循环深度

    Table 3.  Depth of geothermal water circulation

    样品编号 深度/m 备注
    H1 2117
    H2 2292
    H3 417 混入冷水较多,计算结果偏低
    H4 1854
    H5 1807
    H6 2096
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    表 4  汤泉地区地下热水补给高程计算结果

    Table 4.  The recharge altitude of geothermal water in Tangquan

    样品编号 δ18O/‰ δ2H/‰ 补给高程/m
    H1 -8.83 -54.9 392
    H2 -8.71 -56.2 354
    H3 -8.00 -49.9 116
    H4 -8.62 -54.3 321
    H5 -8.74 -54.2 362
    H6 -9.27 -55.8 539
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    表 5  汤泉地区地下热水混合比例计算结果

    Table 5.  The mixing fraction of geothermal groundwater

    样品编号 87Sr/86Sr Sr/(μg·L-1) 热水混合比例 冷水混合比例
    H1 0.708876 4890 96% 4%
    H3 0.709299 1580 13% 87%
    H4 0.708916 4100 76% 24%
    H5 0.708901 4020 74% 26%
    H6 0.708997 4740 92% 8%
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    表 6  地下热水中14C年龄校正结果

    Table 6.  The 14C age of the geothermal water samples based on correction model

    样品编号 13C /‰ 14C /pMC 未校正前年龄/aBP Pearson (13C分馏)校正/a BP
    H1 -3.8 11.06 18203 6474
    H2 -2.03 8 20880 3709
    H3 -2.99 35.49 8564 M
    H4 -5.09 25.15 11411 2046
    H5 -5.69 24.28 11702 3417
    H6 -4.43 13.11 16797 6206
    注:pMC为大气中现代碳的百分含量之比
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出版历程
收稿日期:  2020-04-17
修回日期:  2020-06-30
刊出日期:  2023-11-15

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