关中盆地深部蕴含丰富的地热水资源,作为低碳环保的新兴能源,兼得经济发展的同时,可大幅度降低对环境的污染,能有效控制雾霾的蔓延。关中盆地深部地下热水属于何种成因水、是否残存沉积水,是否可更新,是否能得以可持续开发利用,一直以来都是学术界及政府机关职能部门关注的焦点。本文以关中盆地深部地下热水为研究对象,应用多种环境同位素及水文地球化学方法,结合关中盆地区域沉积演化史,论证盆地内不同构造单元是否残存沉积水,为关中盆地残存沉积水提供相关证据。关中盆地为非海相河湖相沉积盆地,其深层地下热水的氢氧稳定同位素出现漂移现象,部分水样点的δD、δ18O值落在沉积水的δD、δ18O值范围内,其中固市凹陷华阴地区氘盈余d参数低至-41‰,为Cl-Na·Ca型水,脱硫程度也为关中盆地之最,封闭性强,矿化度高,具有陆相沉积水的水化学特征;盆地内所有样点的R/Ra均小于1,排除了关中盆地深层地下热水为幔源成因水;14C年龄、δ13C、δ18O值证实研究区地热水可能在漫长地质历史时期中形成;δ11B特征指示盆地深部地热水起源于非海相蒸发岩,为本研究区可能残存陆相沉积水提供了相关证据。36Cl的测年结果表明,关中盆地深层地热水最大的36Cl年龄为1051.09ka,不同构造单元、不同热储封闭条件、不同成因类型的地下热水具有不同的36Cl年龄。关中盆地深部地下热水中,文热4、渭热4样点的36Cl年龄分别为1051.09ka、737.58ka,在一定程度上分别代表了咸礼断阶和固市凹陷深部地热水的赋存年龄,表明其地下水是在漫长的地质历史时期中形成,提供了关中盆地残存沉积水的36Cl年龄证据。值得注意的是,上述两样点的地下水仍存在不同时期、不同程度的入渗水的混入,但由于其热储构造相对封闭,故仍不同程度的保留了关中盆地于地质历史时期残存沉积水的特征,估计关中盆地原始沉积水的年龄应在百万年左右,属于可更新性差或不可更新的宝贵自然资源。