文摘

综述的结果多和跨学科的方法,包括地质、地貌、构造、地球化学、同位素和地球物理研究,在查维斯的评估低温(77°C)有限公司2丰富的地热系统,发生在葡萄牙北部的大陆。这低温地热系统是归因于一个重要NNE-trending错,和地貌由查维斯抑郁,“地堑的轴是面向NNE-SSW。研究区域位于中间的加利西亚的构造单位/ Tras-os-Montes分区中央伊比利亚区Hesperic地块的组成主要是华力西花岗岩和古生代变质沈积物。查维斯低温有限公司2丰富的地热属于Na-HCO水域3有限公司2-rich-type水域, 总溶解固体范围在1600和1850 mg / L。免费的公司2是约500 mg / L。SiO的结果2和K2/ Mg地温计给储层温度的估计约为120°C。δ18O和δ2查维斯的H值低温有限公司2丰富的地热水域表明对这些海域大气降水成因。没有明显的18O-shift观察,与化学地温测量的结果一致。δ13C二氧化碳价值观不同−−7.2和5.1‰和V-PDB,和有限公司2/3他从1×10比例范围81×109,表明深(上地幔)源有限公司23他/4他比约为0.9 (R / Ra)。查维斯低温有限公司2丰富的地热水域呈现相似87年Sr /86年Sr比率(0.728035和0.716713之间)的斜长石的花岗质岩石(在0.72087和0.71261之间)表明水矿化强烈归因于Na-plagioclase水解。地球物理方法(如电阻率和AMT测深)检测导电区域集中在中心部分查维斯的地堑由于温度结合的盐度Chaves低温有限公司2丰富的地热水域和透水岩层破裂了。本文演示了一个集成的增值和多和跨学科的方法对于一个给定的地热网站描述,这可能是有用的其他连接低温评估有限公司的案例研究2丰富的地热和寒冷水域有限公司2丰富的矿泉水出现在同一地区。

1。介绍

本文的目的是提供一个概览的成果评估Chaves低温有限公司2丰富的地热系统,发生在葡萄牙北部的大陆。低温地热系统的储层温度低于150°C,通常表现为热或沸腾的泉水(见[1,2])。多和跨学科的方法,包括地质、构造、地球化学、同位素、地球物理研究,建立了以更新Chaves低温的概念循环模型有限公司2丰富的地热系统。查维斯低温有限公司2丰富的地热水域流从天然泉水(66°C)和钻孔(77°C)和主要应用,在级联系统中,空间加热(市政游泳池和酒店)和浴疗法(在当地的温泉)。在查维斯,达成的深度开发水井周围150米深度。

在高低温地热系统,表面地热流体循环的表现通常是大型科学的主题的重要性。热矿泉水排放在给定的区域,热液蚀变特征识别从钻孔岩芯,和沉积材料弹簧可以检测并仔细研究提供大量的数据,而低成本(例如,3,4])。通常,石灰华口供在温泉地热储层温度的指标可能太低发电但可能直接使用应用程序例如温室或热水加热附近的社区。所描述的(5),well-scaling也可能存在的潜在问题。这种类型的信息应当使用地热资源的评估可能的区域发展。geotectonical Explorationdata(例如,地质,水文地质、地球化学、同位素、地球物理)应该用于开发一个“明确”的一个给定的低温地热系统,当并联使用时,可以提供关键信息的起源和“年龄”地热水域,地下流路径,和水岩相互作用发生在选择未来的钻井深度和可以帮助网站(例如,2])。

在图的地图1,我们可以观察到地热热流密度的分布(mW.m−2)在欧洲6]。根据(7),研究区域的热模型表明平均热流值95 mW.m−2、来自钻孔测量。热流测量和地热梯度估计是地热资源研究的重要方面,提供一个好的近似温度顶部的储层(例如,2])。

二氧化碳(有限公司2丰富)地热水域一直感兴趣的人,历史上自罗马时代甚至超越,和表面的形式表现弹簧是一项重要的资源,利用健康,消费,和工业使用以及宗教和政治重要性世界某些地区(8,9]。这些水域的全球流行广泛,有限公司2丰富春泉放电在各种地质和构造环境中,特定的地球化学特征的来源(例如,10,11])。

一些研究提出西部地区的高热流,中央,和东欧对应领域的公司2排放源自海洋碳酸盐的变质作用,以及地幔来源(例如,12])。公司的程度2在欧洲和中亚地区远远大于生产环太平洋,这是建议至少部分原因是欧洲和小亚细亚的广泛造山带和相关区域变质(例如,13])。

一些重要的欧洲的参考案例研究综合评审,考虑到所涉及的多学科研究,因为在这样的水文地质系统(如查维斯地区)地热和寒冷的有限公司2存在丰富的温泉,寒冷的有限公司2富泉那些最高的矿化。

德国西部是重要的火山和地质地形构造活动,与众多自然出现的新兴公司2富泉在莱因河的地块。的有限公司2丰富的水域在莱因河的地块出现含有气体的地幔起源和放电在新生代碱性玄武岩火山活动的地质背景,与有限公司2排放集中在火山领域(例如,14,15])。地块中央(法国),一个广泛的最近的火山活动和构造活动领域,是许多公司的主机2丰富的地热温泉。这些公司2丰富的水域也有气体的地幔起源和摆脱第四纪火山岩或古生代花岗岩在温度高达80°C(例如,16- - - - - -19])。在意大利中部,从地形上低洼的水文地质设置是由几个第四纪火山系统,与许多地热温泉。的有限公司2富泉有一个混合物的地幔和生物有限公司2碳酸和出现在火山地形(如,[20.])。西班牙加利西亚、西北,是有限公司2丰富的地热和矿泉水。这些地热矿泉水的温度,范围从15°C到57.2°C pH值从5.96到9.83不等。在加利西亚Ourense,高温弹簧出现在花岗质岩石形成西方人地块的一部分。这些西班牙语泉位于同一NNE-SSW断层的容貌Chaves春天的崛起。Ourense温泉温度从46到69°C,与公司的起源2可能来自上地幔来源(例如,21])。Reykjanes半岛,位于冰岛西南部,展品高温玄武岩地热系统高温(> 220°C)有限公司2丰富的地热流体深度1200米。有限公司的mantle-based起源2由于大洋中脊蔓延,水的存在在这个深度是由于大量涌入的海水(例如,22])。卡罗维发利,捷克共和国,位于sokolv盆地,有限公司2丰富的地热温泉的温度高达73°C。这些水的补给来源于花岗质块的山谷,与水断层深循环(2000 - 2500)(例如,23])。的有限公司2地幔起源来自深源,可能(例如,24])。热有限公司2丰富的地热温泉出现Kuzuluk / Adapari,土耳其西北部,张性构造背景在地震活跃北安纳托利亚断层区。有限公司2源于海相碳酸盐的分解和地幔脱气(例如,25])。

正如前面提到的,在大多数的案例研究上面提到的,地热和寒冷的有限公司2丰富的矿泉水放电在同一地区,在查维斯地热区域。所讨论的(25,26),在公司2丰富的矿泉水系统,低温水岩相互作用增强,因为导致增加公司的溶解度2在水中可以降低水的pH值,增加水侵略性的岩石。这就解释了更高的总溶解固体(TDS)在寒冷的有限公司2丰富的矿泉水的水文地质系统。

几项研究进行了在葡萄牙北部大陆(例如,27- - - - - -38查维斯的])提供了一个全面的描述低温有限公司2丰富的地热系统。制定过一些假设评估低温地热水域的起源和向上的机制被从水库向水面。本文回顾到目前为止的结果将介绍和讨论,特别强调多和跨学科的方法使水文地质概念的发展Chaves低温的循环模型有限公司2丰富的地热系统。地球化学和同位素签名的地方/区域冷(≈17°C)有限公司2丰富的矿泉水从Vilarelho da Raia查维斯(N)和Vidago /岩石Salgadas查维斯(S)也提出和讨论,查维斯的比较低温有限公司2丰富的地热水域。

2。地貌、地质和构造设置

从水文地质的角度来看,骨折和不连续地质结构中是最重要的。大多数岩石(如花岗岩)拥有骨折和其他不连续,便于存储和上升运动流体通过他们(39]。查维斯地热区域(图2)是位于中间的加利西亚的构造单位/ Tras-os-Montes分区中央Central-Iberian Hesperic地块(带40,41]。

从水文地质的角度来看,这样的地形是大陆地壳的综合档案,包括优秀的信息在其岩浆、构造和变质演化。理解这些问题非常重要,最热的低温地热水域被发现在葡萄牙大陆(排气温度在查维斯- 77°C)。

地貌是由所谓的查维斯抑郁,轴是NNE-SSW-trending的地堑。查维斯的东部块地堑是由Padrela山悬崖的边缘(400)。在西方,一些发现,进来一个楼梯构造配置高度的巴罗佐向“Chaves抑郁症,”可以找到42]。

区域地质(图2)描述了42- - - - - -44]。根据这些作者、主要地质结构(i)海西的花岗岩(syn-tectonic: 310 Ma和造山后:290 Ma)和(2)志留纪变质沈积物(石英岩、千枚岩和碳质板岩)。W Chaves地堑块,syn-tectonic花岗岩中长期粗粒度的纹理,丰富的黑云母和莫斯科(大约10 - 15%的最常见的成分)。石英强烈tectonized出现。Na-plagioclase (An7-An8)偶尔强烈sericitized而钾长石依然没有改变。黑云母是本地chloritized。E Chaves地堑块,造山后花岗岩粗粒度斑状结构,与黑云母和莫斯科(黑云母是主要的)。Microcline-perthite和Na-plagioclase(限制钠长石/钠钙长石)附近也可以观察到。黑云母非常chloritized。在Vidago-Pedras Salgadas地区(S Chaves地热区域图2),造山后花岗岩呈现一个细粒度的纹理(有时斑状)。Na-plagioclase,钾长石(正长石和微斜长石)石英和黑云母作为主要矿物质。石英岩组成一个马赛克的细粒度的石英intergrown强烈缩进granoblastic质地,与离散床薄薄的白云母石英颗粒的扩散。有时,云母片(主要是莫斯科)存在,片状结构增强强烈的构造运动。千枚岩(andalusitic) granoblastic纹理,显示片理面柔滑光泽。在场的碳质石板lepido-granoblastic纹理和显眼的绿叶。石墨(非常丰富)交替床上的白云母和发生在连续床,有时形成小微透镜。最近的地质结构是Miocene-Pleistocene graben-filling沉积物与他们的最大发展沿中心轴Chaves地堑(42- - - - - -44)(图2)。

关于断裂和结构主要特点,45)考虑三个主要Late-Variscan走向滑动断层系统在伊比利亚半岛的北部部门:主要NE-NNE总(左旋),下属和共轭NW-NNW(右旋),和E-ENE(主要是左旋)。从这个几何学和运动学,(45)得出的结论是,计算最大压应力现场负责的发展整个伊比利亚断裂/断裂网络的。

在查维斯地区,提升低温有限公司2丰富地热水结构控制的所谓Verin-Regua-Penacova断裂带(VRPFZ -图2)[40,41,46),与阿尔卑斯造山运动、趋势70°-80°E和热水地活跃在通过葡萄牙大陆(图带延伸150公里3)。沿着这不仅构造megalineament谎言Chaves低温有限公司2丰富的地热水域(唯一的地热研究地区的水域),还大量的排泄物感到冷(17°C)有限公司2丰富的矿泉水(如Vilarelho da Raia、Vidago和岩石Salgadas),没有详细讨论的地热起源的迹象(27- - - - - -38),用于当地的水疗(见图23)。

如上所述,44),查维斯低温有限公司2丰富的地热和寒冷的水域2丰富的矿泉水优先放电的地方下面一些接近垂直的裂缝系统相交:(1)n NNE-SSW, (2) ENE-WSW, (3) NNW-SSE -,和(4)WNW-ESE w e。同样重要的是要强调,因为NNE-SSW megalineament达到伟大的深度(≈30公里)地区的研究中,所提到的(43),它应该发挥重要的作用,不仅在地热和矿泉水上升也有限公司2提取从深(上地幔)来源和迁移到表面。研究地区地热水域问题(排气温度为77°C)只在查维斯地区归因于他们出现在一个宽morphotectonic结构(查维斯地堑- 3公里宽7公里长度-见图23)和地堑充填沉积物的厚度大于250 m,如上所述,43,44]。另一方面,对于Vidago和岩石Salgadas冷(17°C)有限公司2丰富的矿泉水,他们在当地位置结构问题(小发现)不显示这样巨大的结构性签名(见图23)。

事实上,提出的模型(43]Vidago和岩石Salgadas地区,构造和地貌特征的基础上,指出了存在的一个狭窄的地堑(1 - 2公里宽)与一个还浅水库。因此,如上所述,43,44),深低温地热水循环只发生在查维斯地区由于高(我),(2)深层压裂,和(3)graben-filling沉积物厚度(见[38])。

可以观察到在图3骨折,交叉graben-horst系统,包括家庭NNE-SSW ENE-WSW,有关的构造线性构造起源于海西的压裂Hesperic地块的43,44]。这个系统,目前活跃,被激活的新生代由于阿尔卑斯造山运动的挤压构造,与当地的裂谷盆地的形成(43,44]。有限公司的位置2丰富的温泉主要是由该地区的构造结构决定的,是位于的区域纵向发现(NNE-SSW)沉降具有重要意义,这些发现与横向的交集graben-horst系统。

3所示。水的地球化学

水样的化学和同位素分析收集到的(我)查维斯低温有限公司2丰富的地热系统(从地热温泉和水井);(2)Vilarelho da Raia, Vidago,岩石Salgadas冷(≈17°C)有限公司2丰富的矿泉水(水井),(3)当地/区域浅冷稀正常地下水系统(弹簧)。温度(°C)、pH、电导率(μS /厘米)原位测量。Laboratorio de Mineralogia化学分析和Petrologia Instituto优越Tecnico大学Tecnica de葡京(LAMPIST),葡萄牙,使用中描述的方法(27]。查维斯低温有限公司2丰富的地热水域(解除弹簧和利用从水井- AC1和AC2) Na-HCO3有限公司2-rich-type水域,显示温度66至77°C,干残留物(DR)从1600年到1850 mg / L,和自由有限公司2从350年到1100 mg / L(见[29日,33,36,38])。从CO气相关联的发布2富泉在查维斯几乎是纯在 卷( , , , , , , 在[47])。

在世界的许多地方,和葡萄牙也不例外,它常常可以发现自然弹簧有限公司2丰富的水域排放在表面与不同温度下的距离几公里(例如,(21,25,48])。事实上,在查维斯地区构造/地貌结构(查维斯、Vidago和岩石Salgadas发现-见图3)和不同类型的花岗岩和片状岩石结果发生的查维斯低温有限公司2丰富的地热和寒冷的水域2丰富的矿泉水Vilarelho da Raia Vidago,和岩石Salgadas,卸货同时NNE-trending错。根据(29日,33,36,38),Vilarelho da Raia冷(≈17°C)春天和井有限公司2丰富的矿泉水显示相似的化学成分相对Chaves低温有限公司2丰富的地热水域。值是博士在1790年和2260 mg / L,和自由有限公司2是约790 mg / L。Vidago和岩石Salgadas冷(≈17°C)春天和井有限公司2丰富的矿泉水目前较高的Ca2 +、镁2 +、自由有限公司2内容(2500 mg / L)。在图的图4,一个人可以观察到寒冷的有限公司2丰富Vidago矿泉水和岩石Salgadas,尽管强烈HCO主导3和钠+,现在地球相对高碱性金属(Ca2 +和毫克2 +)浓度的增加这些二价离子的溶解度降低温度,所描述的(25,34]。从三元Cl-HCO的观察3所以4图的图4,可以得出这样的结论:没有公司之间的融合趋势2丰富的矿泉水和当地的浅冷稀正常地区的地下水(通常属于Na-HCO3类型的水域)。

像在世界其他地方(例如,21,25,48有限公司),研究了冷2丰富的矿泉水显示更高的矿化。在某些情况下,如Vidago AC18钻孔水域,博士(≈4300 mg / L)是两倍多的TDS Chaves低温有限公司2丰富的地热水域(例如,29日])。分析研究了低温有限公司代表2丰富的地热和寒冷的水域2丰富的矿泉水,以及当地的浅冷稀正常的地下水,展示在表1

所描述的(25,48),在公司2丰富hydromineral系统,二氧化碳是最重要的一个“组件/参数”,影响流体的物理和化学特征。低温增强水岩相互作用的溶解度有限公司2在水中温度增加而减少。因此,冰冷的地下水的pH值会降低公司的结果2合并在一个浅低温环境和侵略性,水的增加导致更积极的水岩相互作用和金属溶解。这一趋势可以解释大多数寒冷的高矿化有限公司2丰富的矿泉水中发现的区域(例如,Vidago AC18,区域3,和岩石Salgadas AC22钻孔水)。

查维斯低温的矿化有限公司2丰富的地热和寒冷的水域2丰富的矿泉水HCO控制的强烈3和钠+(见表1),指向水解的Na-plagioclases花岗质岩石为主要水岩相互作用过程负责水化学(见[26)和图5)。同样,如上所述,49),酸水解的斜长石和黑云母盐度的主要来源在地下水渗透花岗质岩石。

此外,如上所述,29日),主要离子物种的常数比率(例如,HCO3和Na)绘制一个保守的Cl等因素表明,这些水域将相关的化学类似的地质环境。通过观察图5,我们可以制定Cl的假设在查维斯低温有限公司2丰富的地热和在寒冷的水域2丰富的矿泉水也水岩相互作用的结果,因为Na的增加+集中在这些水域伴随着增加Cl

少量氯被发现在某些硅酸盐和磷酸盐矿物,通常发现在不同矿物花岗质岩石,包括黑云母、角闪石、磷灰石(例如,50])。在图的图5查维斯低温的数据有限公司2丰富的地热水域(从钻孔AC2和spring)形成一个集群中,这是一个好迹象的存在共同的水库对这些水域。

另一方面,Vilarelho da Raia Vidago,岩石Salgadas冷有限公司2内容丰富的矿泉水有不同的化学示踪剂,表明不同的地下流路径和/或水岩相互作用与不同类型的花岗质岩石。高盐度(例如,Vidago AC18有限公司2丰富钻孔水)应该对应于较大的住宅乘以相关浅地下流路径,因为Vidago AC18是寒冷的水域。

在查维斯低温的情况下有限公司2丰富的地热水域,储层流体可能会变得冷拌在浅层地下水的水平,导致深部流体的变化与围岩的化学浸出和反应在上升气流。因此,化学地温计的结果解释与谨慎和相关结果通过同位素水文地质和地球物理学等学科。

许多化学提出了地热温标,定性和定量。最通常使用的包括石英、玉髓地温计(51- - - - - -54)、长石(Na-K)地温计(55,56),Na-K-Ca Na-K-Ca-Mg地温计(57,58),李娜地温计(59]。

正如前面提到的,(60),在查维斯低温的情况下有限公司2丰富的地热水域和Vilarelho da Raia Vidago,岩石Salgadas冷有限公司2丰富的矿泉水,SiO的结果2和K2/ Mg地温计在公平的协议(见表2)。然而,钠/钾和Na-K-Ca地温计给更高的温度,和Na /李地温计,由[表示61年)是一个很好的测温指数有限公司2丰富的水域的法国地块中央,似乎产生深的过高的温度。

如上所述,26,62年),SiO越低2内容中观察到Vilarelho da Raia、Vidago和岩石Salgadas冷有限公司2丰富的矿泉水应该面对的清晰的信号,而温度低的水岩相互作用(见[26]),在浅的环境中,也不应该归功于硅沉积在水的上升,因为降水的玉髓或在低温石英是非常罕见的。

为了解决差异与硅和一些阳离子地温计,(60)采取了所描述的方法(21]。根据这种方法,在一个日志(H4SiO4)和日志(Na / K)图,平衡石英/ chalcedony-adularia-albite评估,整个研究有限公司2丰富的水域躺在的领域不平衡。使用方法由[63年,64年),同样的作者(60)认为,在古典Na / 400毫克1/210 - k /图,查维斯,Vidago,岩石Salgadas有限公司2丰富的水是不成熟的水域,而Vilarelho da Raia有限公司2丰富的海域位于局部平衡的面积与主机的岩石在更高的温度下(160°C到180°C)比在桌子上2

这些研究结果似乎表明,化学地温计应谨慎使用适用于查维斯低温有限公司2丰富的地热水域,在寒冷的情况下有限公司2丰富矿泉水应该评估使用的循环深度结果从水文地球化学和同位素水文学等学科,即牢记氚在寒冷的公司的存在2丰富的矿泉水(稍后讨论部分4)。

即使考虑到所有限制的适用性化学地温计有限公司2丰富的水域,考虑可接受的深层温度的估计约为120°C,查维斯的低温有限公司2丰富的地热水域,与排气温度的协议(77°C)的水域。考虑平均地温梯度30°C /公里(7),达成的最大深度约3.5公里Chaves水系统估计(29日]。这个值被考虑到 在哪里 储层温度(120°C), 年平均气温(15°C),然后呢 是地热梯度(30°C /公里)。

接受水矿化控制的更有限的可用性2而不是通过温度(见[26]),冷(≈17°C)有限公司2从Vilarelho da Raia丰富的矿泉水,Vidago,岩石Salgadas应该面临水岩相互作用过程的不同阶段涉及当地寒冷的浅层地下水的循环。如上所述,65年水,二氧化碳,如果他们不热,不的地下热液系统的说明。根据《公约》采用的“地热资源在欧洲的阿特拉斯”(66年),一个给定的地下水被认为是热如果排气温度超过20°C。

4所示。水域的同位素组成气相

同位素地球化学极大地促成了(我)现在的理解Chaves低温有限公司2丰富的地热系统,(2)知识的增加与地区寒冷的公司的关系2丰富的矿泉水从Vilarelho da Raia Vidago,和岩石Salgadas,沿着同一NNE-trending放电的错。在本文中,我们审查的使用同位素地球化学来解决关键问题更新Chaves低温的概念模型有限公司2丰富的地热系统,特别是充电和地下流路径,强调使用稳定同位素数据结合化学和其他有关资料,如岩性、地貌、地球物理学,为了取得重要成果。

δ2H和δ18O为每个水样测定三次,以提高分析精度。所有同位素决定进行前西班牙著名e核(ITN) -化学系,Sacavem,葡萄牙——目前Centro de Ciencias e Tecnologias核,研究院高级Tecnico (C2TN /是),大学葡京,葡萄牙。质谱计的测量进行了SIRA 10-VG ISOGAS使用[描述的方法67年,68年]2H和18分别啊。氚含量是决定使用电解浓缩和液体闪烁计数法描述(69年)和(70年),使用2000帕卡德Tri-Carb CA / LL(见[31日,32])。相关的错误3H(通常约0.7图)随测量3H浓度样本。

除了Vilarelho da Raia,钻孔取样都有限公司2-exsolving井。因此,在这些情况下,气体收集使用自制的气水分离器。分离气体是通过一个玻璃烧瓶飞双向龙头有一卷约30毫升。Vilarelho da Raia,水样的溶解气体分析收集玻璃瓶密封在现场与气密teflon-rubber隔照顾不包括气泡。气体提取和分析实验室的史重回di Geofisica e Vulcanologia(意大利巴勒莫)用描述的方法(32)和引用。

δ18O和δ2查维斯的H值低温有限公司2丰富的地热水域(见表3)躺在或接近GMWL ( )定义为(71年),后来提高了(72年- - - - - -74年]。根据(29日,35,36,75年),这一趋势表明(i),大气水已充电没有蒸发,和(2),没有水岩相互作用在非常高的温度下,与化学地温计(图的结果一致6)。

在图的图5,δ18O和δ2H Chaves低温数据有限公司2丰富的地热水中形成一个集群,支持常见的系统,这些水域的存在(见图6)。另一方面,δ18O和δ2H数据Vilarelho da Raia、Vidago和岩石Salgadas冷有限公司2丰富的矿泉水,尽管GMWL后(也表明这些水域)大气降水成因,有不同的稳定同位素(δ18O和δ2H)组成,表明不同的补给水系统与不同的高度和不同的地下流路径。

基于δ18O和δ2H值的浅冷稀正常泉水样品收集在不同的海拔在查维斯地区,当地的大气水行(LMWL: )计算([30.),见图6)。的稳定同位素组成浅冷稀正常地下水表明更贫水相关抽样地点位于高海拔(见表3),正如前面提到的,28- - - - - -30.]。对获得的同位素梯度18O(−0.23‰,−0.22‰每100米高度,分别)是在良好的协议与地中海地区发现的值(76年]。查维斯的同位素组成的高度依赖低温有限公司2丰富的地热水域被[报道28,30.,76年]。所提到的那些作者,枯竭δ18查维斯的O值低温有限公司2丰富的地热水域要求这些水域来自大气水这些海拔超过1150米a.s.l。达到Padrela山脉(NE-Chaves),可能的主要补给区查维斯低温有限公司2丰富的地热系统。

如上所述,28- - - - - -30.,33,35,36),系统出现的氚(2到4.5图)以一些Vidago (AC16钻孔)和岩石Salgadas冷(AC17钻孔)有限公司2丰富的矿泉水不应归因于与浅冷混合稀释正常地下水(2000年抽样活动期间进行)。此外,所提到的(33,35,36),较低的ClVidago冷CO的浓度2丰富的矿泉水(AC16钻孔-见下表1混合)可能面临一个签名,这并不符合PCO计算2值(约1.20自动取款机,看到29日])。此外,岩石Salgadas冷有限公司2丰富的矿泉水(AC25钻孔)提供了类似的Cl内容的岩石Salgadas冷(AC17钻孔)有限公司2丰富的矿物质水(见表1),但是没有3H内容(见表3)。因此,系统的存在3H Vidago AC16和岩石Salgadas AC17冷有限公司2丰富的矿泉水应归因于浅(短)地下流路径,与水强烈控制的矿化有限公司2内容(33,35,36,77年]。

碳14免费有限公司的收入2(地幔派生)研究有限公司2丰富的地热和冷矿泉水系统必须产生错误的地下水年龄估计(31日]。事实上,放射性碳内容(14活动从4.3到9.9加元pmC)决定在寒冷的一些公司2丰富的矿泉水Vidago和岩石Salgadas [31日不匹配系统的存在3H(从1.7到7.9图),展示一个良好的知识的重要性在这些寒冷的有限公司2丰富的矿物水系统的发展Chaves低温的水文地质概念模型有限公司2丰富的地热系统,很难做出正确的结论碳14的使用地下水同位素数据约会。

二氧化碳在低温地热系统,可以从许多来源,如有机物氧化,与沉积碳酸盐、变质devolatilisation,岩浆脱气(例如,78年,79年])。

根据(77年),δ13C决定进行总溶解无机碳(TDIC)查维斯低温有限公司2丰富的地热的水是在6‰−−1‰,确凿的前面δ13C值( 和PDB)提出的47的有限公司2气体样品查维斯低温有限公司2丰富的地热水域。

后来,(32)报道δ13C二氧化碳−−7.2和5.1‰之间的不同与V-PDB。给定的范围δ13C值,根深蒂固的有限公司(上地幔)的起源2应该考虑一个可能的假设,考虑到研究地区的断裂构造/场景。根据(80年),有关讨论3他/4他和4他/20.比率从伊比利亚半岛陆地流体,流体样本的氦同位素签名Cabreiroa冷有限公司2丰富的矿泉水,位于西班牙在同一NNE-trending Chaves低温有限公司的错2丰富的地热水域,明显高于那些典型的地壳氦(3他/4他值为0.69)。这些作者估计,Cabreiroa液体样本中氦的分数从大气,地壳和地幔水库0.02%,分别为91.62%和8.35%。相对较高的3他/4他发现在Cabreiroa样本证实重大mantle-degassing组件。碳和氦的同位素比例(δ13C,3他/4他)和气体的地球化学特征阶段归因于Chaves低温有限公司2丰富的地热和寒冷的水域2丰富的矿泉水Vidago和岩石Salgadas所使用的是(31日,32,81年),确定贡献深地壳和地幔挥发组分相关NNE-trending故障(见图7)。的3他/4他比发现的气体有限公司2丰富的水域范围之间的0.89和2.68倍大气比率(Ra)查维斯(AC1钻孔)和岩石Salgadas (AC25钻孔),分别为一个纯粹的高于预期的地壳来源(≈0.02 Ra)。同时,公司2/3他的价值观,从5.1×1087.5×109是典型的MORB液体(32,81年]。

在最近的地区火山活动不在,幔源组件的发布深部流体(即表明广泛等结构。NNE-trending断层)仍然是活跃的(31日,32]。

5。水岩相互作用和水/岩比

增加强度低温地热水利用世界各地和可能groundwater-related利益相关者之间的冲突(例如,社会、政府、工业和自然)自然地下水环境压力也相应增大。目前,82个国家利用低温地热水直接应用的火电装机容量70885兆瓦,热能利用164635妇女/年(82年]。用于决策(例如,开发速度,避免过度开发),指标如这一章应该接受为驱动力,以简化复杂的信息(比如一些水文地质系统)之间的相互关系。

87年Sr /86年Sr比率是强大的水文地球化学示踪剂作为锶原子重量避免简单的同位素分馏的自然过程。通常,测量差异87年Sr /86年Sr水域比率可以归因于Sr源自不同的岩石来源不同的同位素签名(83年),87年Sr /86年Sr比率在Rb / Sr比率依赖的水域和渗透岩石的年龄83年]。

几项研究已经使用锶同位素比值来更新知识地热和矿泉水的化学进化(例如,84年- - - - - -92年])。在本文中,我们审查的使用Sr地球化学和同位素签名来提高知识之间的关系查维斯低温有限公司2丰富的地热和寒冷的水域2丰富的矿泉水从Vilarelho da Raia Vidago,和岩石Salgadas,排放的一个主要NNE-SSW-trending断裂带在葡萄牙北部,特别强调(i)识别储层的岩石,(2)识别混合过程的存在(或没有),和(3)改善知识深度水岩相互作用过程。

取样程序以收集老代表地区的水和岩石样本浓度和87年Sr /86年Sr比率由[详细描述38]。Sr浓度和87年Sr /86年Sr比率在海水和岩石地质年代测定实验室(克鲁格企业公司的一个部门/剑桥,麻萨诸塞州,美国),下面描述的方法(38]。同位素分析样品制备对硅酸盐矿物在Centro de Petrologia e Geoquimica研究院高级Tecnico - CEPGIST里斯本,葡萄牙(见[38])。

锶浓度和同位素比值从水和岩石(包括矿物分离)从Vilarelho da Raia /岩石Salgadas地区,葡萄牙北部,被发表在表45,分别。

8显示了一个块1 / Sr vs。87年Sr /86年老的低温研究有限公司2丰富的地热和寒冷水域有限公司2丰富的矿泉水(38]。的87年Sr /86年老的低温研究有限公司2丰富的地热和寒冷水域有限公司2丰富的矿泉水增加从南到北(岩石Salgadas 0.717572;Vidago: 0.72428;和Vilarelho da Raia /查维斯: 沿着向0.728035)的mega-lineament Verin-Regua-Penacova断裂带(VRPFZ -见图2)。这一趋势可能表明可能存在的地下水流动从南到北。然而,这个假设是不现实的,因为根据(28,36,93年研究了低温有限公司2丰富的地热和寒冷水域有限公司2丰富的矿泉水有不同δ18O和δ2H签名(见图6)。

这些老同位素签名证实,查维斯低温有限公司2丰富的地热系统是不同的,在高空充电网站(δ18O和δ2H值),归因于水岩相互作用在花岗质环境与特定的锶同位素组成。从岩石的事实不存在水力联系Salgadas Vilarelho da Raia,沿着Verin-Regua-Penacova断裂带,对查维斯的可持续管理具有强烈影响低温有限公司2丰富的地热系统。事实上,如果发生此类液压连接流路径,它将产生一个总体增加水的矿化从南到北,也并非如此(见[28,36,93年])。

所提到的(34- - - - - -36),Sr数据的传播可以通过三个包体的存在理解((a) Vilarelho da Raia /查维斯,(b) Vidago,和(c)岩石Salgadas)浓度的趋势,从雨水向低温有限公司2丰富的地热和寒冷水域有限公司2丰富的矿泉水(1 / Sr vs。87年Sr /86年Sr比率,见图8)。

因为的放射性衰变87年Rb促进的侵位87年Sr,更快地进入到解决方案(83年),87年Sr /86年Sr比率的地下水与年长的花岗质岩石交互(例如,查维斯低温有限公司2丰富的地热水域和Vilarelho da Raia冷有限公司2丰富的自然比矿泉水)87年Sr /86年Sr Vidago比率和岩石Salgadas冷有限公司2丰富的矿泉水,归因于水岩相互作用与年轻(造山后花岗质岩石(见图)2和[83年- - - - - -85年])。

低温有限公司的存在2丰富的地热水域和不同群体的寒冷的有限公司2丰富的矿泉水也证实了结构构造环境的地区,即存在的重要的结构线理查维斯提高沉降区,Vidago,岩石Salgadas盆地(见[38,43,44])。这些特性解释相似但不同的水文地质系统的存在而不是单个系统(见图3)。

斜长石和黑云母通常供应的大部分水溶解离子,钾长石和石英相比稍微攻击(85年]。研究在研究区域(34,35,38)强调了一个事实:尽管低温有限公司2丰富的地热和寒冷水域有限公司2丰富的矿泉水采样在查维斯/ Vilarelho da Raia地区,分别呈现出最高87年Sr /86年Sr比率,锶同位素比值花岗质岩石样本研究的地区(见表5)远高于水样的锶同位素比值(例如,Vilarelho da Raia花岗岩: ;Vidago花岗岩: )。从这些观察,(34,35,38]得出结论,(我)没有达到平衡之间的水域和全岩(ii), Sr同位素值是从平衡水和具体实现花岗质岩石的矿物。所提到的(38),低温的平均Sr同位素比有限公司2丰富的地热和寒冷水域有限公司2丰富的矿泉水( )与Sr同位素比例的花岗质岩石(斜长石的29日]:Vilarelho da Raia斜长石 和Vidago斜长石 这些结果有很好的一致性与研究了低温化学有限公司2丰富的地热和寒冷水域有限公司2富有强烈由HCO矿泉水3和钠+离子(见部分3)的结果水解的Na-plagioclases花岗质岩石(见[38])。

关于水岩相互作用研究中,钻岩心薄片从Vilarelho da Raia AC2钻孔详细进行了研究,在LAMPIST,来表现其矿物成分和结构的关系(见[37])。为花岗质岩石和同位素分析样品制备硅酸盐矿物被称为[详细37]。稳定同位素分析花岗岩全岩样品和所选矿物分离进行了三角洲同位素实验室(荷兰),在XRAL实验室(加拿大),和在地质年代实验室/美国,下面分别描述的方法在37)和引用。

加入了地球化学和同位素数据描述和识别之间的水岩相互作用的本质低温有限公司2丰富的地热水域和海西的花岗质岩石(和母岩矿物)在葡萄牙北部大陆被[37]。液体的起源负责热液蚀变和水岩(W / R)比值静脉中记录变更区域评估使用稳定(18O /16O和2H /1H)同位素分析整个岩石和矿物分离的花岗质岩石。

这种方法是考虑到开发的(我)查维斯不是空心的地热水井(2)查维斯低温有限公司2丰富的地热水域和Vilarelho da Raia冷有限公司2丰富的矿泉水显示相似的地球化学和同位素签名(3)Vilarelho da Raia勘探钻孔也穿透海西的花岗质岩石(iv)蚀变特征Vilarelho da Raia钻岩心的观察可能被解释为“化石”地热系统的表现(v)他们可以作为模拟Chaves地热田

根据(37,93年]的静脉蚀变区花岗质岩石样本(沿着岩石骨折),所有矿物被次生石英、白云母,取代主要莫斯科2 m1。伊利石、埃洛石、绿泥石、蛭石也被发现在相同的样本。

为了描述液体为大气降水成因负责静脉变更中观察到的钻核Vilarelho da Raia AC2钻孔(见[37),这些作者估计δ18O和δ2水平衡的H值与莫斯科和绿泥石等矿物分离(表6)。全岩样品显示静脉变更签名也进行了分析δ18O和δ2H估计水/岩(W / R)比值以及静脉变更区域(表7)。

提出(94年),在水岩交换过程中,水/岩(W / R)比值可以通过使用估计方程 在哪里 原子百分比在岩石中的流体(W)和(R)。正如前面提到的,37),在一个开放的系统中,最可靠的情况在这个案例研究中,加热水失去了从系统通过浮到表面,使只有一个通过系统从充电放电区域;我们有(94年]

根据(37),关于上述方程的应用的主要问题相关的初始同位素组成岩石(δ18Oinitial-rock)和液体(δ18O原始流体)。在的研究37),最初的氧同位素组成的岩石所代表的是国家δ18O值最少的18O-depleted岩石样本(AM3和AM80)从Vilarelho da Raia花岗质露头区域(表以外的春天6)。这些值( 和+ 11.47‰)属于“高-18O花岗岩“集团(37,94年]。

水的起源陨石负责静脉变更(设想的过程是37),因此,最初的水组成的计算2H /1蚀变组合H比率(静脉)和全球大气水行(GMWL: ),定义为(71年),假设2H /1H静脉液体的比例没有受到水岩相互作用[37]。根据(94年),最后δ2H的岩石是依赖于如何大气水进入系统中,因此,少量的水最终δ2H岩石的可能方法δ2大气水的H值因为没有多少H在岩石中(见[37])。

因此,根据(37),最初的δ18阿水估计的值(我)δ2莫斯科人的H值位于静脉(见[95年]- 289和290页)(2)提出的muscovite-water分馏方程(96年](3)全球大气水行( )定义为(71年]。

根据(37),获得的值(从10‰−−6‰)是可靠的。这些作者表示,考虑静脉蚀变特征观察Vilarelho da Raia花岗质钻核作为“化石”地热系统的表现,所使用的方法来估计水/岩比沿静脉(94年,95年]预测初始δ18O值的水,而类似于现在的大气水(见图6)。

最后一个δ18O值计算中使用的岩石(+ 10.80‰至+ 10.91‰)测量值在静脉改变乐队的核心样本(37]。最后水成分是估计的97年]plagioclase-water同位素分馏方程[37),假设 (最终组成),斜长石主要矿物在岩石和展览的最大速度18O交换与外部流体相(Sr同位素数据证实)。

如上所述在讨论脉蚀变区,静脉水岩相互作用的温度( )提出(37估计通过稳定蚀变矿物的字段(如莫斯科、伊利石、埃洛石、绿泥石、蛭石),所显示(98年- - - - - -One hundred.]。考虑到这些温度, (获得的比率37为开放系统在0.08和0.11之间,在0.04和0.06之间(表7),150和230°C,分别表明rock-dominated系统(Sr化学和同位素数据所显示的那样),一个相对较小的体积大气水参与静脉形成(37]。

基于这些结果,建议热液矿物同位素数据(例如,莫斯科和绿泥石)应该被用作自然模拟评估现在的水化学和同位素演化的查维斯低温有限公司2丰富的地热系统[37]。

花岗石的环境中选择增强型地热系统(EGS)发展的一个最重要的问题是确定热液活动的相关性及其关系花岗岩的历史。矿物学的结果,化学和同位素调查硅酸盐的花岗质岩石被用来获得更好的理解该地区过去的水岩反应和信息条件导致热液蚀变和断裂填充物。是学到的东西可能是有用的在决定开发EGS在地下换热器中,因为它将有助于估计矿物沉积的类型和强度,可能出现在其操作。

6。地球物理方法

自1990年以来,各种地球物理方法,主要是重力,电阻率,标量audio-magnetotellurics (AMT),和大地电磁学(MT),被用来研究Chaves地堑的浅层和深层结构(例如,101年- - - - - -103年]),主要是相关的几何与浅层地下水循环区域深断裂系统(见[27])。在这份出版物,只有从电阻率和AMT将结果,因为他们是更好的选择我们的目标。

根据(102年),电阻率调查由29斯伦贝谢垂向电测深(类型),取向,pole-dipole-lines,矩形调查。与当前电极的类型进行了扩大大约NNE-SSW方向和最大间隔从1200到2000米(图9)。

类型的视电阻率曲线可以分成两个主要团体,代表地质和geoelectrical多样性(27,102年,104年]。第一组的调查结果,包括曲线显示减少大型AB / 2的电阻率值,得到在东部和中部地堑的一部分,沉积序列的厚(大11日15日和29日在图9)。第二组的类型由曲线得到地区基岩浅,即。,主要在西部地区的地堑(大24图9)。

大数据的一维反演结果(27,75年)结合来获得低电阻层的地图与地热储层(图9)。此外,两个电阻率横截面沿n和南方向相结合得到一维反演结果(图10)。这些数据表明,低区(电阻率值10到60 ohm-m)都集中在中央地堑的一部分,因为高温结合地热的高盐度水域在骨折和透水岩层。

有几种浅层地下水水井钻探盆地沿n轴(数字910)。没有一个水井到达盆地的地下室,也接触到高温热源。大部分井钻的第四纪覆盖层是由第一层类型模型。这一层显示电阻率值变化在70年和800年之间ohm-m(图10)。

最深处的盆地(地下室)是由类型的最后一层模型和显示高电阻率值(大于500 ohm-m),除了中央地堑的一部分NNE-SSW和NNW-SSE断层系统交叉。

一个audio-magnetotellurics (AMT)调查包括100多试探,从2300年到4.1赫兹频率范围,进行了地堑地区(101年]。一维模型计算出AMT调查显示从斯伦贝谢获得一个很好的协议与视电阻率曲线(27,75年]。源自于一维反演的AMT数据(27,101年,104年),电导值的等值线图(厚度比例/电阻率在每个测深)在导电层如图11

高值区大致匹配的基岩的深度决定从1 d类型的解释。电导异常显示优惠(大约)n方向似乎被WNW-ESE结构摄动。相关的高电导区域解读为地热含水层Chaves地堑和可能暴露优惠区温泉的提升。

事实上,如上所述,(105年),大地电磁学调查米洛斯岛岛(希腊)地热前景,最大电导值大约同意最大温度梯度。应该强调的温度测量在水井Chaves地堑(7指向一个类似的行为。

正如前面提到的部分2(图3),地质和构造研究证据的存在深层次的趋势约- ENE-WSW,和n在查维斯地堑或环境。地球物理结果也证实这种方向的存在(不同的方向是由于地球物理数据的匮乏),反映了地热流体循环模式沿着断层系统(数据911)。所提到的(27,101年,104年),这样的错误,主要路口,将提供一个有效的管道系统的地热流体提升水库,在查维斯地堑的一部分。

7所示。查维斯低温有限公司2丰富的地热系统和冷有限公司2丰富Hydromineral系统:概念模型

低温有限公司2丰富的地热资源代表有点不容易理解的复杂系统在多方面的水文地质条件下,特别是在低温地区有限公司2丰富的地热和寒冷水域有限公司2丰富的矿泉水放电相隔几公里。根据(9),传统的地下水概念模型是一种描述通常通常定性和地下水系统的图形解释,包括水文地质单元的描述、系统边界、输入/输出、土壤和岩石的描述。水文地质概念模型的简化表示给定水文和水化学周期内地质环境归因于一个含水层系统。这些都是由行业通常基于重要数据集收集区域调查的范围。

在这篇文章中,一个特殊的重点是审查的一个多学科方法的贡献(地质、地貌、构造、水文地质、地球化学、同位素水文、和地球物理学)的发展Chaves低温的水文地质概念模型有限公司2丰富的地热水域,链接的情况下Vilarelho da Raia Vidago,岩石Salgadas冷有限公司2丰富的矿物质水。

如上所述,31日- - - - - -33)、化学和同位素数据表明研究有限公司2丰富的水域是一个开放系统的一部分公司的涌入2气体从一个深层源(δ13C二氧化碳价值观和有限公司2/3他比率),水岩反应主要是由溶解的量控制有限公司2(g)而不是水的温度。最可能的解释,二氧化碳可以运输的深源表面包括迁移作为一个单独的气相被纳入大气水渗透(i)在查维斯低温的情况下相当大的深度有限公司2丰富的地热水域和(2)在浅层次的寒冷的有限公司2从Vilarelho da Raia丰富的矿泉水,Vidago,岩石Salgadas(见[32)和图12)。溶质Na和HCO等3源于当地的花岗质岩石,水的浓度青睐的公司吗2在低温下溶解,归因于浅循环路径(图12),降低pH值和增加水岩相互作用,所显示的更高的大多数研究冷矿化有限公司2丰富的矿物质水。

锶同位素和Sr浓度的水和岩石的影响提供了一个清晰的图片在公司不同的岩石类型2富水特征(34,38]。Sr-isotope数据提出了研究强烈建议查维斯低温有限公司2丰富的地热水域和Vilarelho da Raia Vidago,岩石Salgadas有限公司2丰富的矿泉水应该面对表面的表现不同的水文地质系统和地下流路径。

特别是,归因于更新Chaves低温的水文地质概念模型有限公司2丰富的地热系统(图13)、地质研究证明深的存在- -(右旋)和ENE-WSW -(左旋)趋势的缺点,在查维斯地堑或周边地区,反映出地热流体循环的模式,放电主要在这些趋势断层相交的地方查维斯地堑(见图3)。

ENE-WSW-trending故障提供有效的大气水管道(δ18O和δ2H值)渗透和深循环(化学地温计),而-轮廓促进地热流体提升从储层表面。最高的地形上的大气水浸润(高度效应),在降雨(Padrela山,NE-Chaves)很重要,在伟大的深度渗透通过花岗质岩石(地质、地球化学的水域——Na-HCO3类型的水域,沿着开放和锶同位素数据)的错/断裂系统(静脉变更签名),然后出现在查维斯在海拔较低的放电区域(构造/地球物理学)。溶质如钠+和HCO3的水解起源于当地花岗质岩石的斜长石(Sr同位素数据),被根深蒂固的公司青睐的公司吗2在循环的水域。

在这种情况下,充电和放电区域之间的距离比较大,地下水径流路径也应该长(即。几十年的世纪)。然而,确定地热水域的“年龄”困难是由于存在幔源有限公司2(14正如[C免费),31日]。然而,化学地温计的结果似乎表明相当深度达到热水系统,归因于长地下流路径。

深部流体的释放有幔源组件在一个没有最近的火山活动表明,活跃的地区结构等因素在阿尔卑斯造山运动(即原始。,查维斯抑郁症)地幔碳和氦(32]。

8。主要结论

本文评论的有用性地质、构造地球化学、同位素、地球物理研究的评估Chaves低温(77°C)有限公司2丰富的地热系统发行在葡萄牙北部的大陆。在这个地区,一套冷(17°C)有限公司2丰富的矿泉水(Vilarelho da Raia、Vidago和岩石Salgadas)也发生在同一NNE-trending错。数据审查突出研究的复杂性和连接低温有限公司2丰富的地热和寒冷水域有限公司2丰富的矿泉水放电在同一地区。知识地下水循环和可能的低温地热和冰冷的矿泉水之间的相互作用是一个重要因素,以确保经济的使用(我)温泉地热资源和(2)浅冷矿泉水饮用矿泉水,以及未来潜在的过度开采。结果的集成来自不同地质的研究方法强烈表明,查维斯低温有限公司2丰富的地热水域和Vilarelho da Raia Vidago,岩石Salgadas冷有限公司2丰富的矿泉水应该面对表面不同的水文地质系统的表现归因于不同的地下流路径。本文旨在回顾一个集成的价值和多和跨学科的方法对于一个给定的地热特征。现有集成模型可以用于其他连接低温评估有限公司的案例研究2丰富的地热和寒冷水域有限公司2丰富的矿泉水出现在同一地区。到目前为止获得的数据可能是非常有用的为未来的数值模拟Chaves低温有限公司2丰富的地热水库,一个非常有用的工具的即将到来的战略决策领域开发和分析整个rock-geofluid系统的行为。事实上,数值模型建设必须支持的详细知识储层属性的空间分布形式的一个健壮的概念模型。此外,葡萄牙北部的温泉是特殊的商业价值,不应影响未来水资源开发。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

CERENA /是作者承认FCT(葡萄牙语基础科技)支持通过UID / ECI / 04028/2019项目,C2TN /是作者欣然承认FCT支持通过UID /多/ 04349/2013项目,谢天谢地,DEGGE-IDL作者承认FCT项目UID /地理/ 50019/2013。初稿的手稿被两个匿名评论者批判性阅读,我们感激地承认他们的贡献。作者也要感谢穆特谢拉和举行Chamine刷新数据2,9,10,11,13