地球化學地熱溫標是利用地下熱水的化學組分濃度或濃度比計算地下熱儲溫度的方法。其中能夠據以計算地下溫度的稱定量地熱溫標，只能得出相對溫度的稱定性地熱溫標。
基本介紹
- 中文名：地球化學地熱溫標
- 外文名：geochemical geothermometer
- 學科：地球化學
概述,基本假設,地熱溫標1,地熱溫標2,地熱溫標3,地熱溫標4,
概述
在研究和開發利用地熱田的過程中，必須合理估算深部熱儲層的溫度，當前對熱儲層溫度進行合理估算的方法主要有三種，分別為直接測量法、地球化學溫標計算法以及地溫梯度推算法 。其中，地熱溫標細分為兩類：礦物溶解度體現溫度函式、決定熱水內溶解組分比例的反應取決於溫度，其主要通過相關組分比值來達到展現地熱溫標的效果，典型的有 NaK-Ca、Na/K 等。
大多數化學反應和同位素化學反應，都可以用來當作地球化學溫度汁或簡稱地熱溫標來汁算地下熱儲的溫度。
每個地熱溫標都有一定的適用條件。因此，用地熱溫度計評價地下熱儲溫度時，必須考慮熱田地質、水文地質和地球化學條件，同時還要考慮樣品採集和分析化驗過程。一般認為地熱溫標主要用於高溫熱田的評價。但是，在有些情況下，如果小於150℃的中低溫熱田能夠符合地熱溫標所要求的條件，特別是深部熱水向上運移過程中基本符合熱力學的“絕熱過程”，用地熱溫標評價中低溫熱儲也是可以的。
基本假設
使用地球化學地熱溫標估算地下溫度，有許多必要的基本假設設。這些假設可能在許多地方都是真實的，但並非所有的地方都能滿足這些假設。基本假沒是：
①深部發生的反應只與溫度有關。
②與溫度有關的反應所涉及的所有組分都有足夠的豐度（即反應物質的補給量不成為限制因素。
③在熱儲溫度下，水一岩體系間的反應達到平衡。
④當水從熱儲流向地表時，在較低的溫度下，組分間不發生再平衡，或者變化很小。
⑤來自系統深部的熱水沒有和淺部冷地下水相混合，或者可能估計出這種混合的結果。
在熱儲中要達到平衡取決於許多因素，如某個特殊反應的熱動力學特點、熱儲的溫度、圍岩的反應性、水中溫標元素的濃度以及在某一特定溫度下水在熱儲中滯留的時間等。因此，在某些情況下，熱儲中的某些反應可以達到平衡，而另一些則沒有達到。
水在離開熱儲之後，在流向地表的過程中，是否出現再平衡取決於相似的因素：流速、上升通道所經圍岩的類型和反應性、熱儲的初始溫度、可能產生的各種反應的熱動力學特點等。以不同的速率上升的水中，可以產生不同的反應。因此，對不同的化學地熱溫標而言，表現的最後平衡溫度可能是不同的。
地熱溫標1
SiO2地熱溫標
使用二氧化矽地熱溫標時所要考慮的因素可以概括為：①蒸汽分離的影響；②採樣前二氧化矽可能產生沉澱或凝聚作用；③採樣後由於保存不善可能產生凝聚作用：④除石英外，水溶二氧化矽是否受其他固相物質控制；⑤pH值對石英溶解度的影響；⑥熱水上升過程中被冷水稀釋的情況等。
二氧化矽地熱溫標的一系列方程式，通常用來描述飽和壓力下的石英溶解度，如果充分考慮上述因素的影響，從0～250 ℃，二氧化矽溫標的計算誤差僅有±2℃．但在250 ℃以上，由於石英出現重複平衡。方程式將明顯偏離實驗曲線．所以溫度大於250℃的地下熱儲不能用二氧化矽溫標，而要用Na—K溫標。
地熱溫標2
Na-K地熱溫標
天然熱水中鈉、鉀離子的含量隨著溫度的升高而有規律地變化．因而試圖用鈉、鉀含量推算地下熱儲溫度。多年的實驗研究表明，用Na K地熱溫標評價180～350℃的高溫熱儲的溫度有良好效果。對於低於120℃的熱儲．特別是熱水中富含鈣和地表有鈣華沉積的熱泉水，用Na—K地熱溫標評價熱儲溫度將會得出錯誤結果。Na—K地熱溫標一般適用於中性或弱鹼性氯化物水，其鈉鉀比一般在8～20之間，對於pH《7的酸性水不能用Na—K地熱溫標來評價地下熱儲的溫度。Na—K地熱溫標很少受冷水稀釋和蒸汽分離的影響，因而較普遍地用於高溫熱田。這是因為相對於地熱流體來說，混入的流體只能提供很少量的鈉、鉀離子。
地熱溫標3
Na-K-Ca地熱溫標
熱水汽化後的蒸汽散失和汽水的混入都會影響Na-K-Ca地熱溫標的計算精度，主要原因是汽化沸騰後散失，因而產生CaCO3的沉澱。水中溶解鈣離子的損失將使計算的溫度大大偏高。如果熱水的礦化度大大高於混入的冷水，且冷水數量不大時，冷水對Na-K-Ca地熱溫標的影響可以忽略。但是，如混入冷水的鈣含量超過熱水鈣含量的20%～30%時，混合的影響就應予以考慮。當Na-K-Ca地熱溫標用於含鎂離子較高的熱水時，也會算出異常高的結果，可參考有關文獻用鎂離子加以校正。
地熱溫標4
△18O、SiO42-和H2O地熱溫標
硫酸氧同位素地熱溫標是在勞埃德( LJloyd，1968)等人的一系列實驗基礎上建立的。他們測定了SO42-,，HSO4-和水之間在100～350℃時16O、18O的分餾變化情況，認為SO42-；HSO4-和水之間，在100～350℃的溫度範圍內16O、18O沒有分餾現象，大多數天然熱流體的酸鹼度仍是受SO4-的控制，而沒有出現HSO4-。並且指出，硫酸氧同位素的反應速度比二氧化矽或者其他離子的反應速度慢得多。這些特徵都有利於把硫酸氧同位素當作地熱溫標而加以實際套用。
硫酸氧同位素地熱溫標可以用於計算：①傳導冷卻；②在任何特定溫度的蒸汽散失；③連續蒸汽散失的溫度評價。但是，當熱田有不同類型的熱水或冷水混合時，它將產生較大誤差。
