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即墨温泉地热区水文地球化学特征及成因机制

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付云霞, 孙吉林, 徐锐, 王蜜蕾, 吕金, 陈广泉, 刘焱光. 即墨温泉地热区水文地球化学特征及成因机制[J]. 海洋地质前沿, 2021, 37(9): 25-35. doi: 10.16028/j.1009-2722.2021.110
引用本文: 付云霞, 孙吉林, 徐锐, 王蜜蕾, 吕金, 陈广泉, 刘焱光. 即墨温泉地热区水文地球化学特征及成因机制[J]. 海洋地质前沿, 2021, 37(9): 25-35. doi: 10.16028/j.1009-2722.2021.110
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FU Yunxia, SUN Jilin, XU Rui, WANG Milei, LV Jin, CHEN Guangquan, LIU Yanguang. STUDIES ON HYDROCHEMICAL CHARACTERISTICS AND FORMING MECHANISMS OF JIMO HOT SPRING GEOTHERMAL FIELD[J]. Marine Geology Frontiers, 2021, 37(9): 25-35. doi: 10.16028/j.1009-2722.2021.110
Citation: FU Yunxia, SUN Jilin, XU Rui, WANG Milei, LV Jin, CHEN Guangquan, LIU Yanguang. STUDIES ON HYDROCHEMICAL CHARACTERISTICS AND FORMING MECHANISMS OF JIMO HOT SPRING GEOTHERMAL FIELD[J]. Marine Geology Frontiers, 2021, 37(9): 25-35. doi: 10.16028/j.1009-2722.2021.110
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即墨温泉地热区水文地球化学特征及成因机制

  • 1.

    青岛地质工程勘察院（青岛地质勘查开发局），青岛 266100

  • 2.

    中国地质调查局青岛海洋地质研究所，青岛 266071

  • 3.

    青岛市环境保护局黄岛分局环境监测中心，青岛 266500

  • 4.

    自然资源部第一海洋研究所，青岛 266061

  • 基金项目: 青岛市自然资源和规划局“青岛市城市地质调查项目”（ZFCG2019001542）；中国地质调查局地质调查二级项目“青岛多要素城市地质调查”（DD20189230）
详细信息
    作者简介: 付云霞（1972—），女，高级工程师，主要从事水工环地质调查与研究.E-mail：1037538251@qq.com
    通讯作者: 孙吉林（1964—），男，高级工程师，主要从事水文地质工程地质技术与管理工作. E-mail：qdsunjilin@126.com

  • 中图分类号: P641.3

STUDIES ON HYDROCHEMICAL CHARACTERISTICS AND FORMING MECHANISMS OF JIMO HOT SPRING GEOTHERMAL FIELD

  • 1.

    Qingdao Geo-Engineering Surveying Institute(Qingdao Geological Exploration Development Bureau), Qingdao 266100, China

  • 2.

    Qingdao Institute of Marine Geology, China Geological Survey, Qingdao 266071, China

  • 3.

    Huangdao Branch Monitoring Center of Qingdao Ecological Environment Bureau, Qingdao 266500, China

  • 4.

    First Institute of Oceanography, Ministry of Natural Resources, Qingdao 266061, China

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    摘要

  • 即墨温泉地热是青岛地区的特色矿产资源，已成为当地经济发展的重要生长点。然而由于长期的大量开采，地热水供需矛盾、环境等问题日益突出。通过对比分析不同年份和季节即墨温泉地热水的化学组分与同位素特征，并结合地热资源调查资料和围岩地球化学与区域地质构造特征，探讨分析即墨温泉地热水的组成变化和成因机制。研究结果表明：即墨温泉是在独特的构造部位和良好的储水条件下，由大气降水补给并经过深部循环，由大地热流和深部热交换等作用加热，并通过水岩反应淋滤盐分，最终形成矿化度较高的地下热水并沿断裂上升出露地表。随着开采量的持续上升，温泉地热区水循环速率明显增加，地热水中的Na+和Cl−等主要成分以及氢氧同位素组成在不同补给来源的多端元混合以及水岩相互作用下表现出较为显著的差异，部分地热含水层受到浅层地下水混入的影响。因此，应积极探索建立长时间序列的年际和年代际标准化水质连续观测计划，并通过水化学指标变化的模拟，为温泉地热资源的开发和管理提供科学指导。

    The Jimo geothermal hot spring is an important pillar for local economy in the Qingdao region for years. The supply of hot water has gradually become insufficient with time, and many environment problems have appeared. In this paper, upon the basis of the study of regional geological background, hydrochemical and isotopic compositions of the geothermal water from the Jimo Hot Spring were systematically analyzed for the years of 2007, 2008 and 2014, in addition to the geochemistry of surrounding rocks. The research results show that the Jimo hot spring owes its origin to the unique structural conditions and excellent water storage conditions. Water is recharged from atmospheric precipitation. It goes to the deep where it is heated by deep crustal heat flow. Due to over-extraction of hot water since last decade, the geothermal water circulation rate of the hot spring has accelerated significantly. The main ions components such as Na+and Cl−, as well as the hydrogen and oxygen isotope compositions, show quite significant differences caused by multi-endmember mixing and water-rock interaction. In order to improve the management of the hot spring, it is suggested that long-term seasonal and interannual observations and hydrochemical simulation be established to provide scientific monitoring for the development and management of hot spring and geothermal resources.

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  • 图 1  即墨温泉地热区

    Figure 1. 

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    图 2  即墨温泉镇及其周边水文地质

    Figure 2. 

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    图 3  即墨温泉地热水Br−-Cl−关系

    Figure 3. 

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    图 4  即墨温泉地热水氢氧同位素特征

    Figure 4. 

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    图 5  WQ1样品的微量元素组成

    Figure 5. 

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    图 6  即墨温泉地热水Na-K-Mg1/2三角图解

    Figure 6. 

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    图 7  即墨温泉地热系统形成机制

    Figure 7. 

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    表 1  水样采样点及其氢氧同位素分析结果

    Table 1.  Sampling locations and hydrogen and oxygen isotopic composition of water samples

    取水点编号取水地点水样类型水样位置取样日期水温/℃δ18O /‰δD /‰
    经度（E）纬度（N）
    HS1青岛温泉度假村地热井地热水120°39′9.1″36°26′35.2″2007.4.1383−8.7−60
    2007.9.1580−8.6−62
    2008.4.2382−9.1−67
    2008.9.878−8.5−65
    HS2东温泉村温泉浴池地热井地热水120°39′7.9″36°26′36.2″2007.4.1385−8.8−64
    2007.9.1578−8.6−67
    2008.4.2382−9.0−64
    2008.9.875−8.3−59
    HS3工人疗养院地热井地热水120°39′11.0″36°26′36.7″2007.4.1385−8.9−62
    2007.9.1580−8.9−64
    2008.4.2384−9.1−67
    2008.9.879−8.5−63
    HS4金麒玉麟温泉山庄地热井地热水120°39′15.7″36°26′37.6″2007.4.1385−7.9−56
    2007.9.1580−8.3−66
    HS5顺兴浴池地热井地热水120°39′7.68″36°26′30.3″2014－−7.3−52
    HS6温泉一路南新兴街东水井松散沉积物水120°39′25.5″36°26′42.9″2014－−3.8−35
    HS7何家村东北水井基岩裂隙水120°39′25.5″36°26′17.4″2014－−6−49
    HS8东温泉村西水塘地表水120°38′44.5″36°26′39.3″2007.4.13－−3.9−35
    2007.9.15－−6.4−53
    2008.4.23－−8.0−59
    2008.9.8－−7.4−55
    SW1温泉大坝外侧海水120°43′32.7″36°26′7.9″2007.4.13−0.4−7
    2007.9.15−1.0−10
    2008.4.23－−0.3−8
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    表 2  即墨温泉地热水主要离子和元素组成与矿化度

    Table 2.  Ion composition and mineralization of Jimo Hot-spring geothermal water

    编号Na+/（mg/L）K+/（mg/L）Ca2+/（mg/L）Mg2+/（mg/L）Cl−/（mg/L）SO42−/（mg/L）HCO3−/（mg/L）Br−/（mg/L）矿化度/（g/L）
    HS1*1 831118.8689.40.334 396299.1−14.8211.1
    HS2*2 302212.9990.80.337 625103.4−25.4510.1
    HS3*2 410277.910010.316 24695.19−21.8111.6
    HS4*1 635135689.7−3 581268.7−16.116.3
    HS5*1 942−791−4 41226851−7.7
    HS6*545−470−1 31462155−3.0
    HS7*54−87−789890−0.43
    HS8*342.339.8−550.81−−0.13
    SW1*8 493337.7385.9−17 9002 081−59.1932.4
    SD19-1**1 9108.24918<0.054 5101685014.77.6
    SD19-2**2 0909.271 000<0.054 98015117.1158.4
    SD19-3**2 2401241 060264 8756704.7811.89.0
    SD19-5**2 5401421 100<0.055 9001392215.39.8
    SD19-6**2 3801311 12017.15 50043510.715.59.6
    SD19-7**2 1601181 03025.34 9105571.211.98.8
    SD19-8**1 54085.3578<0.053 15516176.48.955.6
    注：*HS1-HS3、HS8的数据为2007年和2008年4次测试数据的平均值，HS4的数据为2007年2次测试数据的平均值，HS5～HS7的数据为2014年测试值，SW1的数据为2007年和2008年3次测试数据的平均值，**数据来源于文献[15]。
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    表 3  即墨温泉主要离子比值与氢氧同位素组成特征

    Table 3.  Ion ratios and isotopic characteristics of Jimo hot spring geothermal water

    编号Br−/Cl−（×10−3）γNa+/γCl−δ18O /‰δD /‰水样类型采样时间
    HS1*3.370.42−8.73−63.5温泉地热水2007
    HS2*3.340.30−8.68−63.5温泉地热水2007
    HS3*3.490.39−8.85−64温泉地热水2007
    HS4*4.500.46−8.1−61温泉地热水2007
    HS5−0.68−7.3−52温泉地热水2014
    SD19-13.260.65−9.9−84.4温泉地热水2014
    SD19-23.010.65−9.4−70.1温泉地热水2014
    SD19-32.420.71−−温泉地热水2014
    SD19-52.590.66−9.3−49.2温泉地热水2014
    SD19-62.820.67−8.7−49.9温泉地热水2014
    SD19-72.420.68−9−48.5温泉地热水2014
    SD19-82.840.75−7.9−41.2温泉地热水2014
    HS60.000.64−3.8−35第四系松散沉积物水2014
    HS70.001.07−6−49基岩裂隙水2014
    HS8*0.000.95−6.43−50.5地表水2007
    SW1*3.310.73−0.57−8.3海水2007
    *HS1-HS3、HS8的数据为2007年和2008年4次测试数据的平均值，HS4的数据为2007年2次测试数据的平均值，SW1数据为2007年和2008年3次测试数据的平均值。
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    表 4  即墨温泉地热热储温度的计算结果

    Table 4.  Temperature calculation results for geothermal reservoir of Jimo hot spring

    编号Na/K热储温度（Na-K）/℃热储温度*（SiO2）/℃pH水温/℃
    HS1 15.4 167 − − 83
    HS2 10.8 201 − 7.0 85
    HS3 8.7 225 − 6.9 85
    HS4 12.11 190 − − 85
    SD19-3 18.06 153 120.9 6.2 63
    SD19-5 17.89 154 123.0 6.9 70
    SD19-6 18.17 152 110.4 5.7 60
    SD19-7 18.31 151 113.3 5.4 63
    SD19-8 18.05 153 105.6 7.2 60
    注：*数据来源于文献[15]
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出版历程
收稿日期:  2021-03-28
刊出日期:  2021-09-28

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