本次研究工作共采集天津地热水样品51组，其中，上第三系上新统明化镇组14组，上第三系中新统馆陶组6组，下古生界奥陶系4组，下古生界寒武系2组，上元古界青白口系1组，上元古界蓟县系雾迷山组24组。同步分析了其中稳定同位素δD、δ18O和δ13C，放射性同位素3H和A14C。 天津地热水中稳定同位素δD值为-72～-63(‰，SMOW)，平均值为-68(‰，SMOW)；δ18O为-8.1～-12.9(‰，SMOW)，平均值为-9.4(‰，SMOW)；δ13C为-3.8～-12.9(‰，PDB)，平均值为-6.0(‰，PDB)；放射性同位素3H的浓度为4～40T.R.，平均25.3T.R.；A14C为1.7～12.9pmc，平均5.6pmc。 首先，应用放射性同位素14C开展年代学研究。根据地热水中δ18O的轻微漂移和δ13C与地热井井口温度的负相关关系，推断在热储层中水与海相碳酸盐岩相互作用中存在同位素交换，“水-岩作用”是影响天津地热水TDIC初值(A0)的主要因素。通过建立地热水δ13C与A14C的线性关系，重建了补给区补给期土壤CO2的δ13C值——符合C3植被的δ13C值域。根据地热水总溶解碳质量、δ13C和A14C的平衡方程，得到估算天津地热水TDIC(初值A0)碳同位素混合模型，计算天津地热水TDIC初值；同时，应用“碳同位素混合模型”和“化学混合模型”计算天津地热水年龄，并进行了比较，进一步验证了“碳同位素混合模型”适用于天津地热水年代学研究。继而算出天津地热水14C年龄为4ka～23kaB.P.，新生代碎屑岩孔隙热储层中的地热水年龄相对较大，平均14ka；下伏前新生代岩溶裂隙热储层中的地热水相对年龄较小，平均9.8ka。 其次，应用天津地热水稳定同位素δD和δ18O的相关关系——靠近全球大气降水线，δ18O有较小的水平飘移，说明地热水起源于大气降水。确定天津地热水起源于23～4kaB.P.，年平均δD变化范围为-73～-63(‰，SMOW)的古大气降水。 最后，根据天津地热水14C年龄的空间展布，认定大气降水的入渗过程和随后在热储层中的运动过程，基本上是属于强迫对流，并符合活塞流模式。因此，天津地热水14C年龄表征地热水的补给期。地热水的滞留时间为23～4kaB.P.，天津地热水的补给期涵盖了末次冰期之盛冰期(15kaB.P.)的前后和冰后期(13～4kaB.P.)两个阶段，主要补给期为13～4kaB.P.。在千年尺度上，地热水的补给是连续的。 通过比较天津和周边地区地热水14C年龄的平面分布，基岩地热水14C年龄自西向东和由北向南，呈现递增分布，指示天津地热水尤其是基岩地热水主要补给区可能位于西部太行山山区和北部燕山山区。虽然在末次冰期的盛冰期及其以前的补给阶段尚无第四系沉积，古大气降水以及地表河流和湖泊也可以直接补给平原地区的第三系浅部含水层，但是以山区为主。 对地热水δD值的环境效应分析表明，纬度效应、高程效应、温度效应和海洋-陆地效应都不能完全解释古大气降水年平均δD的变化，推测其控制因素可能是大气降水的总量效应，由雨期盛行的东亚季风带来的巨量水分造成的大气降水的总量效应，天津地热水的主要补给期13～4kaB.P.，在总体上具有雨期的基本特征。 第三系孔隙型地热水年龄大于基岩古潜山裂隙岩溶型地热水。计算地热水的相对运移速率得知：岩溶地热水在南-北方向上的运移速率(4～5m/a)大于西-东方向(2～3m/a)，岩溶地热水运移速率(2～5m/a)大于孔隙地热水(1m/a)。由于活塞流运移模式中地热水年龄沿水流方向年龄增大，推测古岩溶系统和北东向区域断裂系统是天津地热水主要补给通道。 另外，通过分析地热水中放射性同位素3H的浓度变化，发现伴随地热田水位逐年下降、漏斗面积逐年扩大，地热水中氚浓度升高，指示强力开采对地热水垂向径流的局部影响，年轻冷地下水很可能是上个世纪60年代初的高氚水，沿破碎带和老化的井筒混入，或直接从回灌井注入。外围地区没有太大的变化。 地热水与固体矿床不同，它是流体。对地热水进行一次性研究和分散的专题研究，都不能适应地热水大规模开采的需要。今后应加强对地热水动态观测研究，结合地热田水动力场、温度场和水化学场的变化，进一步探讨开采和回灌条件下，开采条件下各层位地热水之间、地热水与冷地下水之间关系的演化研究。