京津冀平原岩溶地热储层中地热流体迁移特征及其对碳中和目标的科学启示

为揭示京津冀平原(BTHP)岩溶地热系统流体迁移规律，中国石化研究人员通过82组地热流体样品测试，结合区域构造与水文地球化学分析，首次建立"北-南补给、中部富集"的三维迁移模型，发现太行山、燕山和鲁西山地补给流受牛东断裂与沧东断裂调控，为雄县、沧州西南部地热资源开发提供科学依据，对实现"双碳"目标具有重要意义。

　　

在全球气候变暖背景下，中国提出"碳达峰、碳中和"战略目标，开发地热能等绿色能源成为关键举措。京津冀平原(BTHP)作为中国中深层地热供暖规模最大、增速最快的区域，其岩溶地热储层主要发育中元古界蓟县系雾迷山组和古生界奥陶系两套碳酸盐岩层系，但长期以来对盆地尺度地热水迁移路径的认识不足。中国石化研究人员通过系统研究，揭示了该区域地热流体的迁移规律及其资源开发潜力。

研究团队采用离子色谱法（Dionex-500）和自动电位滴定仪（Metrohm 905）对河北、河南、山东11个地热田82组样品进行水化学测试，结合前人81组北京、天津数据，通过Piper三线图、TDS（总溶解固体）和锶元素空间分布分析，绘制了地热流场图，并沿4条地质剖面解析流体迁移特征。

化学特征差异揭示京津冀平原岩溶地热水呈现"南北低、中部高"的TDS分布格局，北京因靠近太行山补给区，TDS最低（484-694 mg/L），而河北样品γNa/γCl（变质系数）接近海水值（0.85），显示其水岩作用更充分。迁移路径分析表明地热水主要接受太行山（西）、燕山（北）和鲁西山地（东南）补给，其中牛东断裂阻断了太行山北支径流，使流体聚集于牛驼镇凸起；沧东断裂虽为导水通道，却切断了各构造单元水力联系。三维模型显示 Hengshui转换带是太行山南支流体的快速迁移通道，而雄县周边和沧州西南部因补给量大、流速快，被推荐为优先开发区。

该研究首次构建了京津冀平原岩溶地热系统迁移模型，阐明断裂构造对流体分布的调控机制，为区域地热资源可持续开发提供理论支撑。特别是提出的"沿断裂定向开发"策略，可助力实现2035年地热供暖面积翻倍的国家目标，对减少煤炭消费和碳排放具有重要实践价值。论文创新性地将锶元素作为示踪剂，结合流场模拟验证了深部流体补给路径，这一方法可为类似沉积盆地地热研究提供范式。研究成果发表于《Geoscience Frontiers》，对推动中国新能源战略实施具有里程碑意义。