地熱水示蹤技術

地熱水示蹤技術（trace technique for geothermal water）是示蹤地熱水來源和運移條件的技術。地熱水示蹤技術一般可分為同位素示蹤技術和非同位素示蹤技術兩大類。 該技術廣泛套用於水文學、水文地質學、工程地質學、地熱地質學等學科中。在地熱資源勘查、開發與利用研究中多採用同位素示蹤技術，包括天然示蹤法和人工示蹤法。

相關信息

地熱水示蹤技術天然示蹤法是以環境同位素作為天然示蹤劑。環境同位素是自然界客觀存在的物質，本身無危害性。常用的環境同位素有穩定同位素氘（D）、18O等和放射性同位素氚（T）、14C等。人工示蹤法多採用人工製備的放射性同位素氚（T）、14 C等及非同位素物質包括各種鹽類、螢光素、染色體等作為示蹤劑。如套用人工同位素示蹤技術時需選擇危害性較小的放射性同位素作為示蹤劑，並應遵照國家安全防護有關規定。

套用地熱水示蹤技術的目的

①探索地熱水的成因和補、徑、排條件；

②研究不同水體之間（如地熱水和冷地下水之間、回灌水和地熱水之間）鋒面的運移情況和相互轉換關係；

③示蹤地熱水（包括棄水）輸水管道的滲漏及其對環境的污染。

④預測礦井地熱水的運移通道和流動方向等。

大量測試數據表明，世界各地大氣降水的穩定同位素氘與18O含量之間呈線性關係，該方程系由美國H 克雷格首先提出的，通常稱它為克雷格方程。由該方程描繪出的直線被稱為克雷格降水線。H 克雷格測定了世界著名地熱田地熱水和蒸氣中氫氧同位素組成，如紐西蘭的懷拉基、美國的蓋塞爾斯、尼蘭德、黃石地區以及冰島的海克拉等。結果表明，地熱水的δD值與當地大氣降水的δD值相同，而δ 18O值則多高於當地降水。H 克雷格認為,這類地熱田的熱水95%來自當地大氣降水，岩漿蒸氣的含量不足5%。18O的高含量則是由於大氣降水在與岩石接觸過程中發生了氧同位素交換反應的結果。義大利拉德瑞羅地熱田氘（D）和18O含量的測定結果表明，地熱水是由南部灰岩露頭區補給的地下水運移到地熱田的。根據北京地熱田及其外圍地區天然水的氫氧同位素調查結果：北京東南城區地熱田的熱水系來自西北部山區碳酸鹽岩大面積出露的地區；“18O漂移”現象的存在表明水與碳酸鹽岩之間發生了同位素交換反應，同時也反映了循環路途長、深度大、水溫高等特點。在關中盆地地熱水研究中，同位素技術對地熱水的成因提供了新的依據。國外一些地熱田多利用人工示蹤技術，以查明回灌井對生產井的影響，已取得良好效果,如：①薩爾瓦多的貝爾林地熱田，通過人工投放放射性同位素進行的示蹤試驗表明，在部分地熱井孔之間存在水力聯繫。②日本在其東北部秋田縣附近的角川地熱區利用碘化鉀（KI）和溴化鉀（KBr）進行人工示蹤試驗，檢測結果表明，南生產井流出的地熱水和蒸氣總量的23%來自回灌水，據此建議在遠離生產井的地方和新井進行回灌，以保持較高的回灌能力和避免生產井地熱水溫度下降。③在亞速爾群島聖米格爾島的大里貝拉地熱田，利用螢光染料示蹤劑進行試驗表明由地熱電廠排出的地熱棄水注入CL-4井後對生產並不產生影響。由此可見，示蹤技術在地熱田的開發和管理中，已成為一項不可缺少的重要手段，尤其是在確定對地熱田進行大規模開發利用之的，應採用地熱水示蹤技術查明地熱水的補給、徑流和排泄條件、進行回灌試驗和井間連通試驗。此外，同位素示蹤技術在研究熱水、熱滷水成礦流體的來源、運移等方面的套用卜分廣泛,並已取得重要成果。由於不同來源的流體具有不同特徵的同位素組成，因此成礦流體的同位素組成便成為成礦流體來源的重要依據，如利用氫、氧穩定同位素示蹤成礦溶液的來源；以氯同位素（36 Cl和37 Cl）作為示蹤劑判別鹹水的成因等。