地热气体同位素研究进展

• 作 者: 庞忠和
• 机 构: 中国科学院地质与地球物理研究所地热资源研究中心,北京100029
• 出 处: 第一届全国气体同位素技术及地球科学应用研讨会
• 发表日期: 2017年4期
• 关键词: 地热气体 惰性气体同位素 动力学 定年

　　能源和环境的冲突是人类面临的重大问题。为了实现减排和应对气候变化的目标,地热能在新能源和可再生能源大家族中的地位日益上升。近年来全球地热能的开发利用发展迅速。在我国也是如此。以河北雄县为代表的北方地热供暖和以羊八井为代表的西南地区地热发电,是我国地热产业发展的标志性工程。今年,国家发布了"十三五地热利用规划",对于地热资源勘探和开发利用提出了新的要求。在国家重大需求的牵引下,我国地热资源勘查评价和开发利用技术受到空前的挑战。地热系统与地热资源理论研究也从浅表的、静态的研究跨入深层的和动力学的研究阶段。其中,包括气体在内的流体和热源研究是重要组成部分。地热系统中的气体是地热流体的重要组成部分。它们是地球内部物质和能量过程的重要信息载体,因而是地热研究的重要对象。例如,地幔脱气是地幔物质运动的一种表现形式,常伴随深部物质熔融、地壳破裂活动以及岩浆活动等地质作用而发生。地表观测到的地热气体往往是幔源物质、壳源物质及大气物质的混合物,因此地热气体及其同位素组成特征对于构造环境具有良好的指示作用,可以为地热系统成因研究提供重要的动力学信息。目前研究的地热气体主要包括CO2,O2,N2,H2S,H2,CH4和惰性气体(He,Ne,Ar,Kr,Rn)等组分,同位素主要有δ13C,δ34S,3He/4He,4He/20Ne,40Ar/36Ar,81Kr,85Kr等。上述组分可以用来指示地热流体中的幔源、壳源和大气源等不同来源,以及各源之间的混合比例、有助于分析区域构造的活动性从而判断流体循环通道与循环深度、估算地热储层温度等、获取变质或岩浆作用的信息,也为探讨区域构造活动及热源属性提供条件。气体化学和同位素研究在地热系统动力学与地热资源勘探评价中正在发挥越来越重要的作用。最近发展起来的百年尺度和万年以上尺度的惰性气体同位素定年技术,也为地热流体循环动力学研究提供了机会。