高温地热流体中砷及稀土元素的行为特征研究——以川西地区为例

Western Sichuan region locate in the southeastern margin of the Tibetan Plateau. Many high-temperature geothermal fields have the rich geothermal resources and the good conditions for the development and utilization. But it has not been used effectively. Geochemical study is an important way for exploration and development, but the studies of trace element geochemistry is lack in the current study, it does not meet the requirements for exploration and development. In this study, the rocks, core, water and gas will be systematic sampled and analyzed for testing the trace rare earth elements and arsenic. And the form of arsenic and the characteristic of rare earth elements should be focused on. By analyzing the impact of high temperature and pressure, the indication of arsenic and rare earth element will be proposed in high-temperature geothermal systems. It can guide the exploration and development of high-temperature geothermal resources exploration. And it provides an important scientific basis for the activity of high-temperature geothermal and impact of environment.

川西地区位于青藏高原东南缘，分布有大量高温地热田，地热资源丰富，拥有良好的开发利用条件，但尚未得到有效利用。地球化学研究是地热资源勘探、开发不可缺少的手段，但目前微量元素地球化学方面的研究较为欠缺，不能满足地热资源勘探及开发的要求。本研究通过对区内泉华、岩石或岩芯等常微量稀土元素进行系统的采样及分析，结合地热流体中水化学、稳定同位素及温泉气体现场监测，着重研究高温地热系统中的砷形态和稀土元素特征；通过分析高温高压对砷和稀土元素的影响，提出砷和稀土元素在高温地热系统研究中的指示作用，指导高温地热资源的勘查开发工作，为高温地热活动及其对环境的影响提供重要的科学依据。

川西地区位于青藏高原东南缘，分布有大量高温地热田，地热资源丰富，拥有良好的开发利用条件，但尚未得到有效利用。地球化学研究是地热资源勘探、开发不可缺少的手段。本次研究基于川西地区的地热地质条件，选取典型地热田进行地热流体、泉华、岩心和地表水取样分析，以砷和稀土元素为重点对地热流体的地球化学特征开展研究。川西地区典型地热田水化学类型主要为HCO3—Na型，地热流体补给来源主要为大气降水。但地下径流较长，巴塘地区热循环深度可达4777.89m，理塘地区4062.11m，地热流体上升过程中混入了冷水，比例为60-68%，并与周围围岩发生了离子交换。. 川西地区砷含量分布整体呈现出西高东低的特征。西侧巴塘地区地热流体中砷平均浓度为25.59ug/L，最高可达80.8 ug/L，主要以H3AsO3形式存在，少量以HAsO4-形式存在。高砷地热流体的成因主要是在温度、pH、EH的影响下，产生高温伴生偏碱性还原环境，使地热水中Fe氧化物/氢氧化物及含铁矿物发生解吸附作用，从而使地热流体砷含量增加，形成高温高砷地热水。. 地热流体中稀土元素配分一般在继承源岩的基础上，受到后期pH、温度、水岩相互作用而导致差异。川西地区地热流体中稀土元素配分曲线浓度低于大多数酸性热泉，研究认为pH是影响川西地区地热流体中稀土元素浓度的主要因素、其次是温度。pH和温度同时也影响了川西地区地热流体中稀土元素络合形式，以硫酸盐络合为主，其次为氯化物络合。而稀土元素的配分形式受pH及水岩作用的影响，其中Eu的异常由斜长石所控制。巴塘地区地热流体稀土元素配分曲线均呈右倾，Eu具有明显正异常，泉华样品配分曲线呈右倾，Eu呈负异常。理塘地区地热流体稀土元素配分曲线均呈右倾，卡辉地热田泉华样品的稀土元素配分曲线具有明显的“鸥翼型”配分，Eu具负异常，而格札地热田的泉华样品稀土元素配分曲线Eu具正异常。 . 高温地热流体中砷和稀土元素的研究，可指导高温地热资源的勘查开发工作，为高温地热活动及其对环境的影响提供重要的科学依据。