地热水示踪技术

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地热水示踪技术(trace technique for geothermal water)是示踪地热水来源和运移条件的技术。地热水示踪技术一般可分为同位素示踪技术和非同位素示踪技术两大类。 该技术广泛应用于水文学、水文地质学、工程地质学、地热地质学等学科中。在地热资源勘查、开发与利用研究中多采用同位素示踪技术,包括天然示踪法和人工示踪法。

地热水示踪技术相关信息

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地热水示踪技术天然示踪法是以环境同位素作为天然示踪剂。环境同位素是自然界客观存在的物质,本身无危害性。常用的环境同位素有稳定同位素氘(D)、18O等和放射性同位素氚(T)、14C等。人工示踪法多采用人工制备的放射性同位素氚(T)、14 C等及非同位素物质包括各种盐类、荧光素、染色体等作为示踪剂。如应用人工同位素示踪技术时需选择危害性较小的放射性同位素作为示踪剂,并应遵照国家安全防护有关规定。

地热水示踪技术应用地热水示踪技术的目的

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①探索地热水的成因和补、径、排条件;
②研究不同水体之间(如地热水和冷地下水之间、回灌水和地热水之间)锋面的运移情况和相互转换关系;
③示踪地热水(包括弃水)输水管道的渗漏及其对环境的污染。
④预测矿井地热水的运移通道和流动方向等。
大量测试数据表明,世界各地大气降水的稳定同位素氘与18O含量之间呈线性关系,该方程系由美国H 克雷格首先提出的,通常称它为克雷格方程。由该方程描绘出的直线被称为克雷格降水线。H 克雷格测定了世界著名地热田地热水和蒸气中氢氧同位素组成,如新西兰的怀拉基、美国的盖塞尔斯、尼兰德、黄石地区以及冰岛的海克拉等。结果表明,地热水的δD值与当地大气降水的δD值相同,而δ 18O值则多高于当地降水。H 克雷格认为,这类地热田的热水95%来自当地大气降水,岩浆蒸气的含量不足5%。18O的高含量则是由于大气降水在与岩石接触过程中发生了氧同位素交换反应的结果。意大利拉德瑞罗地热田氘(D)和18O含量的测定结果表明,地热水是由南部灰岩露头区补给的地下水运移到地热田的。根据北京地热田及其外围地区天然水的氢氧同位素调查结果:北京东南城区地热田的热水系来自西北部山区碳酸盐岩大面积出露的地区;“18O漂移”现象的存在表明水与碳酸盐岩之间发生了同位素交换反应,同时也反映了循环路途长、深度大、水温高等特点。在关中盆地地热水研究中,同位素技术对地热水的成因提供了新的依据。国外一些地热田多利用人工示踪技术,以查明回灌井对生产井的影响,已取得良好效果,如:①萨尔瓦多的贝尔林地热田,通过人工投放放射性同位素进行的示踪试验表明,在部分地热井孔之间存在水力联系。②日本在其东北部秋田县附近的角川地热区利用碘化钾(KI)和溴化钾(KBr)进行人工示踪试验,检测结果表明,南生产井流出的地热水和蒸气总量的23%来自回灌水,据此建议在远离生产井的地方和新井进行回灌,以保持较高的回灌能力和避免生产井地热水温度下降。③在亚速尔群岛圣米格尔岛的大里贝拉地热田,利用荧光染料示踪剂进行试验表明由地热电厂排出的地热弃水注入CL-4井后对生产并不产生影响。由此可见,示踪技术在地热田的开发和管理中,已成为一项不可缺少的重要手段,尤其是在确定对地热田进行大规模开发利用之的,应采用地热水示踪技术查明地热水的补给、径流和排泄条件、进行回灌试验和井间连通试验。此外,同位素示踪技术在研究热水、热卤水成矿流体的来源、运移等方面的应用卜分广泛,并已取得重要成果。由于不同来源的流体具有不同特征的同位素组成,因此成矿流体的同位素组成便成为成矿流体来源的重要依据,如利用氢、氧稳定同位素示踪成矿溶液的来源;以氯同位素(36 Cl和37 Cl)作为示踪剂判别咸水的成因等。[1] 
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