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本研究通过整合地质、地球物理及地热数据，构建了Iturup岛中心区域的三维断层破碎带模型，揭示了渗透带与岩浆侵入体的空间关系，为地热资源开发提供了科学依据。
O. Khubaeva|A. Sergeeva|A. Khomchanovsky|M. Sidorov|S. Zakharov|A. Degterev|U. Novikov
俄罗斯科学院远东分院火山学与地震学研究所，683006 彼得罗巴甫洛夫斯克-堪察加，Piipa大道9号，俄罗斯联邦
摘要
为了更准确地识别上地壳中的渗透带，我们建立了伊图鲁普岛中部构造断裂的3D模型。该模型整合了新的野外数据以及先前发布的关于地热水和气体成分的信息，并结合了地质、地球物理和地貌数据。该地区存在多个热液-岩浆系统，每个系统都与活跃的火山系统或较老火山中心的冷却次火山侵入体有关，这些侵入体是热液流体和内生热量的来源。我们的研究重点关注这些热液-岩浆系统，绘制了地壳块内的构造断裂分布图。这项工作有助于我们更好地理解地下水循环路径，并有助于确定岩浆侵入体的可能位置，尤其是在尚未进行详细地球物理勘探的区域。
引言
本研究探讨了伊图鲁普岛的地热资源开发情况。该岛上的活跃火山活动和构造运动形成了具有地表热液潜力的高焓系统。全球范围内针对与现代和古代火山活动相关的自然地热系统的研究工作表明了这一研究主题的重要性（White和Leonard，2023；Tzanis等人，2020；Kennedy等人，2018；Morgan和Scott，2011；Guido和Campbell，2011；D'Elia等人，2023；Dambly等人，2023；Malov等人，2015；Chandrasekharam等人，2015）。在俄罗斯，地热资源的研究也具有科学意义。我们估计，位于现代火山活动构造活跃区域的强大地热系统的发电潜力足以满足堪察加和千岛群岛的人口和基础设施需求。千岛-堪察加地区是实施具有经济意义的项目的理想区域，而且对经济实惠且环保的能源的需求日益增长。（Kiryukhin等人，2017；Kiryukhin等人，2018；Kiryukhin等人，2023；Kononov，2002；Butuzov等人，2018；Butuzov和Tomarov，2020；Feofilaktov等人，2020；Taran和Kalacheva，2023；Kalacheva等人，2022a；Kalacheva等人，2022b；Smirnov等人，2021）等人的研究揭示了该地区热液系统的具体特征。
采用包括地质、地貌研究方法以及水文热液、地球物理等数据的综合方法，使我们能够揭示热液系统的热源及其储层，并评估地热场开发的风险。
伊图鲁普岛的热水成分具有变异性，这种变异性受断裂网络的控制，这些断裂网络促进了流体的上升，同时存在自密封过程（例如硅酸盐沉淀），以及第四纪沉积物覆盖了断层带（图1）。
地质背景
伊图鲁普岛是千岛群岛中最大的岛屿，拥有多样的火山活动（成层火山、破火山口）和热液活动。先前的地球物理研究（Piskunov，2004；Sergeev，1976；Martynov等人，2010；Steblov等人，2018；Talovina等人，2022）记录了该地区的构造框架，揭示了该地区复杂的地表特征（Polets和Zlobin，2009；Martynov，2017；Khubaeva等人，2020），这些特征由一系列纵向和横向断层决定（图1）。
材料与方法
在2022-2023年的野外工作中，我们在库里尔斯克镇、Reidovo村和Baransky火山周边采集了热水样本。水的化学成分分析由位于伊尔库茨克、西伯利亚分院湖泊研究所的“Ultramicroanalysis”集体使用中心进行。所有分析工作均由地质学和矿物学博士O.G. Stepanova在跨学科环境与经济研究实验室完成。
结果
我们建立了伊图鲁普岛中部岩石块构造断裂的3D模型，以识别上地壳中的渗透带。Pchelkin等人（1986）在该区域识别出一系列走向东北的大规模构造断层（图1），这些断层在模型中表现为高构造变形区（图3、图4）。
伊图鲁普岛中部三维构造破坏模型的水平切片（图3）展示了东北和西北方向的构造特征。
伊图鲁普岛中部的热液系统
构造断裂的程度直接影响地下水的循环。断裂密度高的区域定义了断层带和大规模的构造变形。构造变形可以发生在很深的层次，并形成流体上升的通道，这些流体在上升过程中被加热。已知构造破碎区由大量平行或相交的断裂组成。
结论
从水文地质学角度来看，伊图鲁普岛中部属于一个统一的新近纪-第四纪水系统，该系统包含大量的次火山侵入体和现代火山结构。降水是地下水的主要补给来源。
该地区有两个水文地质隆起：Rubetsky Ridge和Grozny Ridge，它们为位于火山-构造凹陷区的自流盆地提供水源（Asaulov等人，1982）。热水在沿海区域排出。
作者贡献声明
O. Khubaeva：撰写、审稿与编辑。A. Sergeeva：调查、数据分析、概念化。A. Khomchanovsky：可视化、软件应用、资源管理、数据分析。M. Sidorov：撰写、审稿与编辑、方法论研究。A. Degterev：撰写、审稿与编辑。
资金支持
本研究得到了俄罗斯科学基金会（编号：21–17-00049）的资助。该项目负责人是俄罗斯科学院的E.I. Gordeev。
部分工作是在研究与发展计划（FWME-2024-0009）的框架下进行的：“千岛-堪察加俯冲带的火山活动和地质动力学，对火山和热液系统深层结构的地质及地球物理数据的全面分析，以及火山活动与……之间的关系”。
未引用的参考文献
Florinsky, 1992
Khubaeva等人，2006
Kostenko和Bryantseva，2004
Nuzhdaev等人，2024
Rybin等人，2017
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
披露
作者声明与本文研究内容没有潜在的利益冲突。所有作者均已阅读并批准了最终稿件。
致谢
作者感谢俄罗斯科学院成员Evgeny Ilyich Gordeev的全力支持。作者还要感谢Reidovo村的Vladimir Vladimirovich Olkhovsky、Vladimir Vasilyevich Olkhovsky和Vladimir Vladimirovich Tariko在野外工作组织及咨询方面所提供的帮助。
