古堆地热田位于青藏高原地区喜马拉雅带中东部,该区域属于特提斯喜马拉雅带的一部分。古堆地热田地热资源丰富,是目前我国已发现的同等深度温度最高的地热田。但是,由于该区域研究程度较低,造成热田资源开发利用非常困难。其瓶颈在于该热田热储成因尚不清楚,亟须揭示热田源、运、储、盖的形成机制。本文从地质构造和地层结构入手,选取典型区实地采样,根据室内外监测测试结果,厘定了深部地热流体化学和同位素特征;利用地球化学温度计估算了深部地热母流体温度,依据流体化学及同位素成果,识别了地热流体化学组分来源,选取典型温泉点进行水文地球化学路径模拟,分析温泉水化学组分来源;同时,联合地球物理勘查、地热钻探等技术成果,佐证模拟结果;最后,综合分析前述成果提出了古堆高温地热系统成因模式。研究结果表明:研究区地热水的水化学类型以Cl·HCO3-Na、Cl-Na水为主,TDS、Na、F、Li、SiO2、As与Cl大体上存在正相关关系,指示古堆地热显示区存在深部热流体的混入。通过地热水同位素分析,其主要来源为大气降水,地热水就近接受融雪水补给;地热水中HCO3主要来源于碳酸盐的溶解,硫酸盐主要来源于沉积层的淋滤作用;利用氚同位素值定性判断地热水仍残留一些核爆3H,循环深度不深。通过地热气体主要成分分析,表明CO2为深部无机来源,N2主要为大气成因;利用气体三角图及He同位素比值,揭示了研究区地热气体中氦主要为壳源,地热流体运移到浅部不断有大气成分的混入。利用流体化学地温计估算区内深部最高的热储温度260℃左右。本文提出的古堆地热系统的成因模式认为:古堆地区经历了剧烈构造活动,可能形成埋藏较浅的局部熔融体、高温岩体或热流体,成为良好的热源;南北向区域性的沃卡-古堆-错那深大断裂带为深部热能传递至较浅地层提供了大通道,局部较小断裂与大断裂相互切割形成水热通道,其中范围体积较大的破碎带形成高温热储。古堆地热田的浅部地热资源丰富,利用积存热量的方法预测年开发潜力为9.83×1015J。