發(fā)布時間：2020-10-25 01:15

　　 關(guān)中盆地位于鄂爾多斯盆地及秦嶺造山帶的過渡部位,受深部熱源及構(gòu)造發(fā)育等因素的影響,盆地?zé)嵩醇暗責(zé)岬刭|(zhì)條件良好。盆地內(nèi)地?zé)豳Y源利用良久,且多呈自發(fā)粗放式開發(fā),造成地?zé)豳Y源浪費、地下水位逐年降低、引發(fā)系列地質(zhì)生態(tài)環(huán)境問題的同時其可持續(xù)開發(fā)利用也迎來新的挑戰(zhàn)。如何合理、有效、科學(xué)的的開發(fā)、開采、利用當(dāng)?shù)氐叵聼崴�資源,對于提高地?zé)豳Y源的持久利用能力及最大限度的減少地?zé)衢_采利用過程中造成的地質(zhì)、環(huán)境、生態(tài)影響尤為重要。本研究以關(guān)中盆地地下熱水資源為研究對象,通過分析區(qū)內(nèi)地?zé)岬刭|(zhì)背景、地?zé)崃黧w水化學(xué)、同位素地球化學(xué)特征,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征、深部特征及前人研究的成果,得出關(guān)中盆地中低溫地?zé)嵯到y(tǒng)的賦存特征,完善區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源的形成機理,為該地區(qū)地?zé)豳Y源的合理開發(fā)利用和規(guī)范管理提供理論支撐。本研究首次在區(qū)內(nèi)利用了熱水中Ra、Rn、總α、總β放射性活度分布及地層巖性特征,驗證了區(qū)內(nèi)放射性熱來源特征;分析了熱水伴生He氣的殼、幔源特征,幔源侵入比例及典型斷裂活動性特征,完善了區(qū)內(nèi)地?zé)嵯到y(tǒng)成因的概念模型。受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等因素的影響,盆地邊緣到腹部地區(qū),熱水的溫度、TDS、14C年齡、δ34S逐漸增大、HCO3/Cl比值變小、水化學(xué)類型由Ca、HCO3、SO4型向Cl-Na型演化、18O漂移量和Sr濃度值增大,中心地區(qū)熱水所處地質(zhì)環(huán)境較封閉、還原性強、與外界交換更替周期較長、與圍巖間水-巖作用程度強、與地表及其他含水層水力聯(lián)系較弱,屬地下熱水滯留分布區(qū);區(qū)內(nèi)地?zé)崴�溶氣伴生He含量最高達(dá)3.95%,其富集可能受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的控制作用;水溶氣體He以殼源為主,并侵入跡量的幔源氦,侵入份額0.15%~6.92%,最高值位于大地?zé)崃髦诞惓８咧祬^(qū)(96.0 mw/m2)、長安-臨潼斷裂帶與渭河南岸斷裂相交處附近的地?zé)峋?表明深大斷裂至今仍保持著與深部地幔的連通,并進(jìn)行著微弱的物質(zhì)和能量傳遞;單一的放射性元素衰變對地下熱水溫度的響應(yīng)較小,而放射性元素的綜合效應(yīng)可引起地溫的升高,熱水中放射性活動與基底巖性分布特征表明,放射性元素衰變產(chǎn)熱是區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源的另一來源。關(guān)中盆地地下熱水分秦嶺山前構(gòu)造裂隙型、中部新生界孔隙裂隙型和盆地北部古生界巖溶溶隙裂隙型三種賦存于地下空間;經(jīng)水化學(xué)、同位素、氣體化學(xué)研究表明,盆地內(nèi)地下熱水賦存環(huán)境分為四類,即開放循環(huán)型、半循環(huán)半封閉型、封閉型、沉積封存型。從開放循環(huán)型到沉積封存型,熱儲環(huán)境由氧化型過渡為還原型,補給水由現(xiàn)代大氣降水過渡為末次冰期古大氣降水,地下熱水的循環(huán)更替能力變差,可持續(xù)開發(fā)利用地?zé)豳Y源所面臨的挑戰(zhàn)變大,開發(fā)利用需配備的管理及技術(shù)手段加強。研究表明,區(qū)內(nèi)熱源主要來自于上地幔傳導(dǎo)熱、地殼中放射性元素衰變產(chǎn)生的放射熱;熱水主要來源于大氣降水的補給,邊緣沿斷裂帶接受現(xiàn)代大氣降水的補給,中心區(qū)域則表現(xiàn)為古代大氣降水補給或沉積水的特征;盆地中部、秦嶺山前及北部地區(qū)發(fā)育的孔隙、裂隙型地層及斷層為區(qū)內(nèi)地下熱水提供了儲存場所;較發(fā)育的深大斷裂為地?zé)崃黧w的運移、混合提供通道;上覆厚實、封閉性好沉積地層為區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源的蓋層結(jié)構(gòu);獨特的地質(zhì)構(gòu)造及地?zé)岬刭|(zhì)條件,使得區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源以上地幔熱傳導(dǎo)加熱地殼巖石及基底,并傳熱于熱儲層熱水,熱儲層熱水在溫度梯度驅(qū)動下,向上層或周邊含水層或斷裂帶對流傳遞熱量,形成了以傳導(dǎo)熱為主,局部對流的熱循環(huán)系統(tǒng)。
【學(xué)位單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P314
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題目的及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 地?zé)豳Y源的分類
        1.2.2 對流型地?zé)豳Y源
        1.2.3 傳導(dǎo)類地?zé)嵯到y(tǒng)
        1.2.4 地?zé)嵫芯恐谐Ｓ玫姆椒?br>        1.2.5 地質(zhì)構(gòu)造與地?zé)豳Y源
        1.2.6 陜西省關(guān)中盆地地?zé)豳Y源研究程度
    1.3 研究內(nèi)容、技術(shù)方案及創(chuàng)新點
        1.3.1 存在的問題
        1.3.2 研究內(nèi)容
        1.3.3 技術(shù)路線
        1.3.4 創(chuàng)新點
第2章 關(guān)中盆地區(qū)域地質(zhì)條件
    2.1 自然地理概況
        2.1.1 地理位置
        2.1.2 氣候特征
        2.1.3 水文特征
        2.1.4 地形地貌
    2.2 盆地構(gòu)造單元的劃分
        2.2.1 構(gòu)造行跡
        2.2.2 主要斷裂
        2.2.3 基底結(jié)構(gòu)
        2.2.4 構(gòu)造分區(qū)特征
    2.3 地下水的補、徑、排條件
        2.3.1 地下水的補給
        2.3.2 地下水的徑流
        2.3.3 地下水的排泄
    2.4 地?zé)豳Y源開發(fā)利用概況
        2.4.1 關(guān)中盆地地?zé)衢_發(fā)歷史
        2.4.2 地?zé)豳Y源開發(fā)現(xiàn)狀
        2.4.3 地?zé)豳Y源開發(fā)利用形式
    2.5 地?zé)衢_采動態(tài)特征
        2.5.1 天然流場分析
        2.5.2 開采段流場分析
        2.5.3 地?zé)崃黧w動態(tài)分析
    2.6 本章小結(jié)
第3章 地?zé)岬刭|(zhì)背景及地溫場特征
    3.1 地?zé)岬刭|(zhì)背景
        3.1.1 鄂爾多斯與關(guān)中盆地
        3.1.2 盆地形成與演化
        3.1.3 地層巖性特征
        3.1.4 地下熱儲層
    3.2 深部構(gòu)造
        3.2.1 重、磁場特征
        3.2.2 莫霍面變化特征
        3.2.3 物性層劃分
        3.2.4 居里面變化特征
    3.3 地溫場特征
        3.3.1 區(qū)域大地?zé)崃魈卣?br>        3.3.2 地溫梯度特征
        3.3.3 地溫場變化特征
    3.4 本章小結(jié)
第4章 地?zé)崃黧w地球化學(xué)特征
    4.1 樣品采集和測試
        4.1.1 樣品的采集與收集
        4.1.2 樣品的測試
    4.2 地?zé)崴�化學(xué)特征
        4.2.1 基本特征
        4.2.2 主要離子分布特征
        4.2.3 水化學(xué)類型特征
        4.2.4 地下熱水宏量組分特征
        4.2.5 地下熱水微量元素特征
    4.3 地?zé)崴�同位素特�?br>        4.3.1 氫氧穩(wěn)定同位素特征
        4.3.2 碳同位素特征
        4.3.3 硫同位素特征
        4.3.4 鍶同位素特征
    4.4 氣體地球化學(xué)特征
        4.4.1 氣體化學(xué)成分特征
        4.4.2 氣體同位素特征
    4.5 地?zé)崴�放射性特�?br>        4.5.1 與溫度的關(guān)系
        4.5.2 分布特征
    4.6 本章小結(jié)
第5章 熱儲溫度及深部循環(huán)特征
    5.1 熱儲溫度與溫標(biāo)理論
    5.2 水‐巖平衡狀態(tài)的判斷
        5.2.1 SiO2溶解度曲線法
        5.2.2 Na‐K‐Mg三角圖解法
        5.2.3 飽和指數(shù)SI值判斷法
    5.3 熱儲溫度估算
        5.3.1 溫標(biāo)類別及適用條件
        5.3.2 熱儲溫度估算及誤差檢驗
    5.4 深部循環(huán)特征
        5.4.1 熱儲埋深
        5.4.2 循環(huán)深度
    5.5 本章小結(jié)
第6章 地?zé)豳Y源賦存特征
    6.1 地?zé)崃黧w儲存特征
        6.1.1 儲存空間及類別
        6.1.2 儲存及分布影響因素
    6.2 賦存環(huán)境特征
        6.2.1 水化學(xué)方面特征
        6.2.2 同位素方面特征
        6.2.3 賦存特征分類
    6.3 本章小結(jié)
第7章 地?zé)豳Y源成因模式
    7.1 地?zé)豳Y源四大要素
        7.1.1 蓋層特征
        7.1.2 熱儲層特征
        7.1.3 熱通道特征
        7.1.4 來源特征
    7.2 地?zé)豳Y源成因模式
        7.2.1 熱轉(zhuǎn)移方式
        7.2.2 成因概念模型
    7.3 本章小結(jié)
第8章 主要結(jié)論與建議
    8.1 主要結(jié)論
    8.2 主要建議
    8.3 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
個人簡歷及攻讀博士期間主要成果

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本文編號：2855243