基于GIS的徐州市地热资源潜力评价.pdf
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1、2023 年 10 月Oct.,2023doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2023.05.042基于 GIS 的徐州市地热资源潜力评价(1.江苏省第二地质工程勘察院,江苏 徐州 221004;2.江苏省可再生能源行业协会,江苏 南京 220019)摘要 为推进徐州地区地热能开发利用,运用综合信息矿产预测方法,对资料进行整理、综合和提取,建立符合徐州地热地质条件的综合信息地热资源找矿模型,借助在GIS平台上建立的矿产资源预测辅助决策系统判定预测区,并对预测区进行进一步优选、评价,最终圈定徐州地区地热资源勘查优选靶区。关键词GIS;地热地质条件;地热靶区中图分类号 TK52
2、9文献标识码 B文章编号1672蛳9943(2023)05蛳0132蛳040引言近年来,徐州市在开发利用地热资源方面取得了一定成果,新沂及邳州两地均在 2 000 m 以下深度打出地热水,给本区寻找地热资源提供了信心。但就目前地热资源总体开发利用程度和效益看,还远远落后。其面临的主要问题是研究与勘查工作程度低、开发利用的规模小、取得的经济效益低。如能在地热资源勘探工作开始前,通过对现有资料进行整理分析,确定优选靶区,则对后续地热资源勘查开发具有十分重要的意义。1区域概况本区的地质构造分为东西向构造、新华夏系构造和弧形构造等,主要属新华夏系第二巨型隆起带。以上 3 种构造体系基本控制了本区的构造
3、格局。这些构造直接影响了本区地热资源的预测,控制着预测资源的分布咱员暂。徐州地区经历了多期不同方式的构造运动,特别是进入中生代以来,构造运动表现比较强烈。这些不同时期、不同方式和同时间不同方式的构造运动,互相影响、穿插,形成了比较复杂的复合与联合关系。尤其是郯庐断裂带将本区分为东西 2 大部分。而东西向构造、新华夏系构造和徐州弧形构造的多期运动,造成其地热形成条件各不相同。各期构造中以北西向的张性、张扭性断裂具有较强的继承性和复活性,而北西向与北东向 2 组断裂的交汇部位是寻找地热的有利部位。2地热资源预测2.1预测区圈定采用综合信息地质单元法进行预测单元的圈定。在徐州地热资源预测工作区中,均
4、能找到其矿床(点)形成的必要要素,因此采用地质体单元法圈定预测单元。在圈定的过程中主要使用要素叠加法来实现,圈定完成后再由专家对其作近一步修正。参与预测单元圈定的要素如表 1 所示。表 1徐州预测区预测单元圈定要素通过表 1 中的 2、3 要素求交集,然后再与 1 要素求交集,最后再根据预测工作区实际地质情况、物化遥情况以及异常点(点)的分布情况进行修正的方式,圈定最终的预测单元咱2暂。在综合分析本区各类地质信息基础上,根据上述方法、原理和圈区原则,将徐州地区地热资源预测区圈定出来。所圈定的预测区名称如表 2 所示;圈定结果如图 1 所示。序号要素性质1矿致异常面2成矿断裂(600 m 缓冲区
5、)面3断(坳)陷盆地分布面编号预测区名称预测类型面积/km2编号预测区名称预测类型面积/km21沛县龙固盆地型84.7014贾汪青山泉盆地型40.182沛县鸳楼东盆地型34.7115徐州潘塘盆地型86.183沛县城北盆地型52.3216潘塘李庄盆地型32.864丰县张河盆地型40.6317邳州八义集盆地型44.415丰县虎王集盆地型48.3018铜山单集盆地型16.22表 2徐州地区预测区圈定结果资 源 综 合 利 用能 源 技 术 与 管 理Energy Technology and Management2023 年第 48 卷第 5 期Vol.48 No.51322023 年 10 月Oc
6、t.,20232.2预测区优选2.2.1预测要素二值化在本次资源潜力预测中,变量二值化方法选择的是定位预测变量二值化中的人工输入二值化区间法。由于本区尚未发现理想的地热矿床,仅一些钻孔有地热异常,炮车和马陵山施工的 2 个钻孔资料不全,经综合研究,充分考虑地区类比将鲁中 2矿(汤头和聊城)和邳州新沂 2 孔作为模型单元建立,断裂型和盆地型成矿特征综合后合并为一个模型。对其矿强化资源变异性的变量进行二值化,其二值化后的数据如表 3 所示。李锋,等基于 GIS 的徐州市地热资源潜力评价图 1徐州地区地热预测区圈定结果编号预测区名称预测类型面积/km2编号预测区名称预测类型面积/km28沛县河口盆地
7、型65.6221新沂棋盘断裂型101.919沛县五段盆地型10.7422新沂窑湾盆地型30.6310铜山马坡东盆地型19.8523睢宁姚集盆地型45.3711铜山郑集南盆地型56.6124睢宁庆安盆地型20.7012铜山刘集盆地型111.2525睢宁邱集盆地型29.5313铜山汉王西盆地型22.7267沛县封楼丰县大沙河盆地型盆地型35.9852.591920邳州汉庄邳州张庄盆地型盆地型17.4031.65续表表 3徐州预测区模型单元变量二值化后的数据模型区东西向断裂北西向断裂北东向断裂盆地热盖层热储层矿床(点)g视电阻率/(m)炮车011111100马陵山011011111汤头1110111
8、11聊城1101111112.2.2预测区优选预测区优选采用平方和法计算因素权重,变量k、j之间的匹配数计算公式为:rkj=ni=1移xikxij(k、j=1,2,m)式中rkj表示第i个变量与第j个变量之间的匹配数。m个变量两两之间的匹配系数构成如下的匹配矩阵:R=X忆,X=(rkj)mm将上述优化后的矩阵转置后相乘,得到乘积矩阵,采用平方和法求出各要素的向量长度和权系数,用以反映各要素在成矿中的重要程度或贡献大小。预测要素权系数计算结果如表 4 所示。预测区及编号1332023 年 10 月Oct.,2023表 4预测要素权系数计算结果各要素权系数乘以预测单元的逻辑值,得出各预测单元的关联
9、度(成矿概率)。经研究,和区内无矿单元类比,已知的无水单元为丰县张河,钻孔深度 2 000 m,有地热异常。但其下覆为变质岩地层,缺少热储层,而热储层是必要的元素,因此将阈值确定为 0.70(0.60)。那么丰县张河、沛县五段、铜山马坡东、铜山刘集、铜山汉王西、邳州汉庄、邳州张庄、新沂棋盘、新沂窑湾 9 个预测区将被优化掉咱3暂。预测单元关联度计算结果如表 5 所示。2.2.3预测区特征从经济的角度看,一般预测深度不要大于2 000 m,预测区千米地温不小于 40。根据热储层埋深,以及地温梯度和千米地温,可以大致推算出地热预测深度和温度。以沛县龙固预测区为例,钻孔穿过煤系地层进入热储层,预测深
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