《Geochemistry》：Mechanisms of geothermal formation in gneiss and granite distribution areas revealed by geochemical methods: Ailao Mountain orogenic belt, China
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摘要哀牢山造山带位于特提斯地区东南部，经历了多次岩浆 - 变质作用。背景热流较高，且具有潜在地热资源。然而，其热源机制和地热模式尚不清楚，需要进一步研究。本研究调查了花岗岩和片麻岩的放射性产热率以及岩石成因。通过水化学研究了地热水循环过程，并讨论了地热形成机制。结果表明，热源
摘要
哀牢山造山带位于特提斯地区东南部，经历了多次岩浆 - 变质作用。背景热流较高，且具有潜在地热资源。然而，其热源机制和地热模式尚不清楚，需要进一步研究。本研究调查了花岗岩和片麻岩的放射性产热率以及岩石成因。通过水化学研究了地热水循环过程，并讨论了地热形成机制。结果表明，热源主要受软流圈上涌以及花岗岩片麻岩和花岗岩的放射性产热控制，它们加热了地热流体。花岗岩片麻岩的放射性产热高于花岗岩（2.31–5.53 μW/m3 对比 1.05–3.24 μW/m3）。新生代以来沿区域断裂的伸展作用使得流体循环得以进行，这种循环既受应力驱动，也受造山带巨大高差引起的重力运动驱动。片麻理的发展使其更易破裂，形成用于地热水储存的裂缝型储层。水源主要来自哀牢山地区的降水补给。补给海拔在 1602.5 至 3061.1 米之间。地热流体处于不成熟状态。由石英地温计计算得出的地热储层温度为 64.8–112.7 °C。地热流体可循环至 1421.5–3096.1 米。随着地热流体循环深度的增加，温度升高，流体最终沿断裂在低海拔处作为温泉涌出。本研究主要阐明了哀牢山造山带地热形成的机制，为未来的勘探和开发提供了基础。
引言
放射性衰变是地球产热的主要来源之一（Shao et al., 2025）。岩石中铀、钍和钾等放射性元素的衰变产生热量。上地壳富含这些放射性元素，表现出较高的产热率，是重要的区域热源（Liao et al., 2023; X.M. Zhang et al., 2025; H. Zhang et al., 2025）。由于花岗岩类岩石主要分布在上地壳，由地壳和地幔物质熔融形成，富含放射性元素，因此表现出较高的放射性产热率（Akingboye et al., 2022; Zhang et al., 2023）。基于全球岩石数据库分析，Artemieva 等人（2017）证明酸性花岗岩和片麻岩表现出最高的放射性产热率。因此，评估花岗岩和片麻岩中的放射性元素丰度和产热率对于评估区域地热资源潜力至关重要（Arslan et al., 2023）。
造山带是汇聚板块边缘构造过程形成的线性地质结构，分为碰撞造山带和俯冲造山带（Hou et al., 2021）。其主要特征包括强烈的结构变形以及高度集中的变质和岩浆活动（Wang and Zheng, 2025）。这些特征通常提供有利于地热资源形成的条件。中国造山带中的地热资源主要分布在三江造山带、华南造山带、大别造山带等地区（Li et al., 2023; He et al., 2024; Zhang et al., 2024）。滇西位于三江造山带的南段，是地中海 - 特提斯地热带的一部分。受印度板块俯冲影响，该地区表现出高度活跃的构造和岩浆过程，导致中高温地热资源广泛发育（Ma et al., 2024; Zeng et al., 2025）。
云南东南部的哀牢山地区拥有哀牢变质带，该带是由三叠纪印支板块和扬子板块碰撞和增生形成的（Gou et al., 2024）。该带经历了多期构造 - 岩浆 - 变质作用过程，片麻岩、花岗岩和花岗岩片麻岩广泛分布，创造了有利的地热资源形成条件（Wang et al., 2016; Ji et al., 2017）。此外，它被归类为云南省的高热流区，温泉广泛分布在红河 - 哀牢山断裂沿线。此外，众多温泉从变质岩和花岗岩地层中涌出。然而，该地区缺乏与地热相关的研究，导致花岗岩和片麻岩的产热潜力尚不清楚，地热成因机制仍然未知。
本研究主要调查了该地区露头花岗岩的岩石学、地球化学和地热流体特征。它评估了不同岩石类型的热能产生潜力，探讨了哀牢山内部的热源机制，并分析了花岗岩和片麻岩结构对地热流体成分的影响。研究构建了片麻岩和花岗岩分布区的地热成因模型，揭示了潜在的地热形成机制。
章节片段
地质背景
三江造山带是东特提斯构造系统的一部分（图 1）（Li et al., 2016）。由于受构造过程显著影响，该地区成为研究构造和特提斯演化的天然实验室（Tian et al., 2021; Ouyang et al., 2025）。同时，构造活动也导致该地区岩浆活动频繁（W. Li et al., 2024; H. Li et al., 2024; Gonzalez et al., 2026）。哀牢山古特提斯造山
全岩地球化学测试
在哀牢山造山带收集了十二个岩石样品，包括四个花岗岩样品和八个片麻岩样品。测试主要在南京宏创地质勘探技术服务有限公司进行。主量元素测定：岩石样品破碎至 200 目并在 105 °C 下干燥，主量元素通过 ICP-OES 测定。为了测定微量元素，岩石样品破碎至 200 目并在 105 °C 下干燥。之后，50 毫克样品
主量元素
花岗岩样品的含量显示 SiO2 为 71.22–83.37%，Al2O3 为 7.44–14.25%，CaO 为 0.23–1.27%，TFe2O3 为 0.67–1.49，K2O 为 4.21–7.23%，MgO 为 0.1–0.2%，MnO 为 0.005–0.016%，P2O5 为 0.03–0.13%，TiO2 为 0.06–0.11%。本研究使用地球化学图解来调查花岗岩类岩石。根据 Tas 图解（图 2a），样品点位于花岗岩区域。在 SiO2-K2O 图解（图 2b）中，gran-1 和 gran-3 位于拉斑玄武岩系列，gran-2 和 gran-4 是
热源组成与特征
地球物理方法仍可以清晰识别出云南省哀牢山地区从晚古生代到早中生代的明显软流圈上涌事件（Ge et al., 2009）。软流圈上涌可以为哀牢山地区岩石圈地幔的部分熔融提供足够的热量（Hou et al., 2025）。由于中生代以来和新生代软流圈的高温，当它上升到浅部时，将导致高热异常
结论
本研究主要获得了哀牢山地区不同岩石类型的岩石学、地球化学特征和产热率。结果表明，花岗岩片麻岩的放射性产热率为 2.31–5.53 μW/m3，花岗岩的值为 1.05–3.24 μW/m3。研究区片麻岩、花岗岩片麻岩和花岗岩样品的球粒陨石标准化稀土元素分布曲线均显示右倾模式。大部分区域处于伸展环境。
CRediT 作者贡献声明
陈磊：撰写 – 初稿，数据整理。张金川：撰写 – 审阅与编辑。石淼：调查。孙宇航：调查。赵兴旭：调查。谢天成：调查。曹沁源：调查。童晓昌：资金获取。李杰：调查。
未被引用的参考文献
Wang and Wang, 2002
Zhang, 2025
致谢
本研究由深地探测与矿产资源勘探 - 国家科技重大专项（2025ZD1009900）、云南省重点研发计划（202303AA080006）、云南省重大科技专项（202302AF080001）和国家自然科学基金委员会（41927801）资助。
Lei Chen|Jinchuan Zhang|Miao Shi|Yuhang Sun|Xingxu Zhao|Tiancheng Xie|Qinyuan Cao|Xiaochang Tong|Jie Li
中国地质大学（北京）能源与资源学院，北京，100083，中国
