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欧洲富含锂的地热卤水：关于地球化学特征及其对潜在锂资源影响的最新研究
Geothermics
Pub Date : 2022-03-02
Bernard Sanjuan 1 , Blandine Gourcerol 1 , Romain Millot 1 , Detlev Rettenmaier 2 , Elodie Jeandel 2 , Aurélien Rombaut 3
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锂 (Li) 是一种战略性金属——尤其是对于电动汽车中的电池而言——全球需求不断增长。目前，一些研究正在研究是否可以从欧洲深处的地热流体中提取部分锂。在 BRGM 和 EIFER 进行的文献综述中发现的地热井和油气井的数据中，意大利、德国、法国和英国只有 6 个区域的深层流体中锂浓度从 125 到 480 毫克/升不等。 . 除了具有相对较低盐度（TDS = 19 g/l）和储层温度（约 52 °C）的 UK 流体外，这些深层富锂流体是 Na-Cl 卤水（TDS ≥ 56 g/l），具有较高的Na (> 18 g/l) 和 Cl (> 25 g/l) 的浓度和高温（在意大利≥ 120 °C 和高达 380 °C）。如果高 TDS 和温度值似乎是引发此类流体中高锂浓度的关键因素，那么仅这两个因素是不够的。事实上，我们的研究证实，Li 浓度不仅取决于温度和流体盐度，还取决于储层岩石的类型及其矿物成分，正如使用文献中存在的两种不同的 Na-Li 温度关系式获得的良好结果所证明的那样。一种与结晶基底（法国、德国）上的深部构造沉积盆地中低温至高温（120-250°C）储层的盐水相吻合，另一种与超高温（≥300°C）的流体相吻合火山沉积环境中的水库（意大利）。如果这些盐水中的高氯化物浓度值主要取决于流体来源（蒸发的海水或淡水、岩盐溶解、高温高压火山环境中的初级中和流体或母地热流体、水混合等），则其他主要含水物种主要受热液水-岩石相互作用过程的控制。在这些温度（≥120℃）下，流体-岩石相互作用过程一般以斜长石和钾长石溶解为主，其次是这些矿物的钠长石化、白云母和黑云母的溶解、伊利石的沉淀和绿泥石化。根据两种Na-Li测温关系以及现有的矿物学和同位素数据，本研究表明Li的主要来源是白云母和黑云母溶解。在欧洲地区中，这表明沿法国/德国边界的上莱茵地堑（URG）可能是最有希望的地区。对于 URG 地热卤水，锂的主要来源和控制，在储层深度约为 225 °C，可能是三叠纪 Buntsandstein 高达 450 米厚的云母陆相砂岩。也不能排除花岗岩基底的微小贡献。尽管这些卤水的锂浓度值（≥ 150 mg/l）似乎有利于地热锂的开采，但必须尽可能准确地估计这些卤水的锂资源，设计锂提取工艺，并检查其开发的经济条件。对于 URG 地热卤水，锂的主要来源和控制，在储层深度约为 225 °C，可能是三叠纪 Buntsandstein 高达 450 米厚的云母陆相砂岩。也不能排除花岗岩基底的微小贡献。尽管这些卤水的锂浓度值（≥ 150 mg/l）似乎有利于地热锂的开采，但必须尽可能准确地估计这些卤水的锂资源，设计锂提取工艺，并检查其开发的经济条件。对于 URG 地热卤水，锂的主要来源和控制，在储层深度约为 225 °C，可能是三叠纪 Buntsandstein 高达 450 米厚的云母陆相砂岩。也不能排除花岗岩基底的微小贡献。尽管这些卤水的锂浓度值（≥ 150 mg/l）似乎有利于地热锂的开采，但必须尽可能准确地估计这些卤水的锂资源，设计锂提取工艺，并检查其开发的经济条件。