青海共和盆地是我國正在建設的唯一國家級干熱巖開(kāi)發(fā)示范基地，其資源成因與開(kāi)發(fā)利用潛力受到廣泛關(guān)注。但是，共和盆地高熱流（102 mW/m²）的形成機制及其熱源究竟是什么，仍存較大爭議，爭議的焦點(diǎn)是：共和盆地之下是否存在局部熔融體，即是否存在巖漿熱源？ 

　　針對該問(wèn)題，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所碩士生潘晟在其導師孔彥龍副研究員、龐忠和研究員、汪集暘院士的指導下，與中國地質(zhì)調查局文冬光研究員等合作，對共和盆地開(kāi)展了系統的流體同位素地球化學(xué)研究，并結合地熱測量和地球物理探測等數據，對共和盆地上述問(wèn)題進(jìn)行了探討。 

　　基于水化學(xué)與同位素的差異，研究發(fā)現共和盆地存在兩類(lèi)地熱水：I類(lèi)富集D、¹⁸O、Cl以及微量元素（B、Li、Rb及Cs）；II類(lèi)貧D、¹⁸O、Cl以及微量元素。進(jìn)一步利用Cl-焓模型（圖1）、Cl-D模型以及氫氧同位素圖（圖2）對這兩類(lèi)地熱水進(jìn)行溯源分析，發(fā)現I類(lèi)地熱水是由高溫母源地熱流體（推測可達310 ^oC）經(jīng)歷冷卻、混合等過(guò)程所形成，而II類(lèi)地熱水則是由融雪水直接補給形成。高D、¹⁸O、Cl以及微量元素值指示I類(lèi)地熱水及其高溫母源地熱流體可能受到了巖漿流體的補給。I類(lèi)地熱水分布于共和盆地內部，地球物理解譯結果顯示該區域上-中地殼存在低速-低阻體。綜合流體地球化學(xué)證據、地球物理解譯結果及地熱地質(zhì)分析結果，共和盆地上-中地殼的低速-低阻體可解釋為部分熔融體，其貢獻與區域地幔熱流相當。基于以上發(fā)現，構建了共和盆地地熱成因模式（圖3），即熱源由地幔熱流、地殼放射性元素生熱以及部分熔融體供熱三部分組成，部分熔融體的存在促使了高溫母源地熱流體的形成，進(jìn)一步使得部分地熱水呈現富集D、¹⁸O、Cl以及微量元素的特征。 

圖1 共和盆地地熱水Cl-焓關(guān)系圖。圖中紅色虛線(xiàn)為混合線(xiàn)，黑色虛線(xiàn)為絕熱冷卻線(xiàn)。指示出I類(lèi)地熱水來(lái)源于高溫母源地熱流體的演化，而II類(lèi)地熱水則并非來(lái)源于母源地熱流體

圖2 共和盆地水樣氫氧同位素圖。指示出兩類(lèi)地熱水顯著(zhù)的同位素差異，母源地熱流體可能受到巖漿流體的補給，并演化形成I類(lèi)地熱水，而II類(lèi)地熱水則直接由融雪水補給形成

圖3 共和盆地地熱系統成熱機制概念模式圖

　　共和盆地的部分熔融體是如何產(chǎn)生的？是地幔上涌所導致的還是來(lái)源于中下地殼的重熔？氣體He同位素（0.01 Ra - 0.18 Ra）的分析結果顯示共和盆地的氣體來(lái)源于殼源而并非幔源，因此部分熔融體的產(chǎn)生應與地幔上涌無(wú)關(guān)。基于前人對青藏高原東北緣巖石圈結構的研究，該研究認為上地殼至中下地殼之間的解耦變形可能是促使部分熔融體產(chǎn)生的關(guān)鍵。巖石圈尺度的拆離斷層帶導致了解耦變形的發(fā)生，由于上地殼與中下地殼之間發(fā)生了解耦滑脫，摩擦產(chǎn)生的熱量促使了部分熔融體的產(chǎn)生。同時(shí)，區域大地熱流分布與青藏高原東北緣殼內低速-低阻體的分布有著(zhù)相似的分布規律，且與中新世以來(lái)印度-歐亞大陸碰撞引起的青藏高原東北緣的側向擠壓構造十分吻合。青藏高原東北緣地殼內普遍存在的低速-低阻體很可能為部分熔融體，并且作為熱源之一影響著(zhù)整個(gè)青藏高原東北緣的現今熱狀態(tài)。 

　　研究成果發(fā)表于國際水文學(xué)領(lǐng)域權威期刊Journal of Hydrology (潘晟, 孔彥龍^*, 王珂, 任亞倩, 龐忠和, 張超，文冬光，張林友，馮慶達，朱貴麟，汪集暘. Magmatic origin of geothermal fluids constrained by geochemical evidence: Implications for the heat source in the northeastern Tibetan Plateau [J]. Journal of Hydrology, 2021, 603: 126985. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2021.126985.)。研究受?chē)抑攸c(diǎn)研發(fā)計劃（2018YFB1501801）和中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)研究會(huì )（2020067）的共同資助。