2023年, 第46卷, 第2期　刊出日期：2023-06-30

  

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地热地质及水工环地质专题
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  天津东丽湖深部岩溶热储时频电磁法探测及有利区预测

  程正璞, 雷鸣, 李戍, 连晟, 魏强

  华北地质. 2023, 46(2): 1-8. https://doi.org/10.19948/j.12-1471/P.2023.02.01

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  天津市地热资源储量丰富，蓟县系雾迷山组作为主力热储，是典型的碳酸盐岩型热储层。为查明天津东丽湖5 km 以浅的地层结构和隐伏断裂、重点查明深部主力热储层空间分布及结构特征、预测地热有利区，笔者首次将主要用于深部油气勘探的时频电磁法应用于东丽湖深部地热资源探测。通过高标准的数据采集、精细化数据处理和电阻率约束反演，结合地震和钻孔资料进行层位标定，精细刻画了地层结构：推断了7 条隐伏断裂，均为NNE 与NWW 向的拉张性正断层，其中沧东断裂F1 作为区内主要热流体的必要通道，导热、储热并控制着地热异常区的分布和形态；雾迷山组热储层主要分布在沧东断裂西侧，顶界面埋深海拔约-2 200～-2 400 m，在电阻率剖面上显示为连续递增的A型电性特征，三、四段岩溶裂隙较发育时，热水在裂隙或断裂处的聚集引起局部低电阻率异常，出现H 型电性特征，指示了目标深度内地热有利区的发育部位。据此，本文圈定地热有利区4 处，为后续地热资源的开发利用提供了重要的基础资料和支撑。
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  天津地区地热流体主要离子组分特征及地热成因分析

  王冰, 宗振海, 夏雨波, 张芬娜, 贾志

  华北地质. 2023, 46(2): 9-16. https://doi.org/10.19948/j.12-1471/P.2023.02.02

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  天津地区中低温地热资源丰富，地热资源开发利用历史悠久，多年的勘查和开发利用取得了丰富的勘查成果。在研究天津地区地质构造和主要热储层地热流体水化学特征的基础上，本文以天津地区大量的地热流体水化学数据为研究对象，选取主要热储层地热流体中的主要离子与矿化度之间的关系分别进行R聚类分析和相关分析，结果表明，K⁺ 含量在裂隙热储层中普遍高于孔隙型热储，且与矿化度的相关性不高；Na⁺ 含量、Ca²⁺ 含量与矿化度呈明显的正相关关系，且相关性较高；裂隙热储中地热流体的Cl ^- 、SO₄^2- 含量高于孔隙型热储中的地热流体，且与矿化度呈正相关关系；HCO₃^- 含量则与矿化度关系不大。采用元素比例系数法分析天津地区地热流体特征离子，得知天津地区基岩型地热系统相对比较封闭，有利于地热流体的形成和保存；地热流体属于海相含盐沉积岩溶滤水。综合地热流体水文地球化学、同位素和补给条件等资料分析，天津地区地热水的补给来源为大气降水，入渗水在深循环过程中受到地层围岩的加温过程，并与海相沉积的碳酸盐岩发生溶滤作用，最终形成大气渗入-海相沉积的混合成因溶滤水。
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  基于 SKUA-GOCAD 的天津市潘庄凸起区域三维热储建模研究

  刘杰, 赵侃

  华北地质. 2023, 46(2): 17-23.

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  随着计算机技术的发展，三维建模技术逐步引入到地学领域。SKUA-GOCAD软件以先进的算法结合先进计算技术实现地质成果的三维可视化表达。本文通过收集天津市潘庄凸起区域的钻孔、物性参数及热储层资料，以SKUA-GOCAD软件为平台，构建了区域三维地质构造模型，并将模型赋予属性参数，建立热储属性模型，为区内地热资源评估提供了有价值的参考依据。同时，通过SKUA-GOCAD软件生成虚拟井和各地层等值线图，与原始数据及地层制图对比相似度高，验证了模型的可靠性。
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  京津合作示范区地热资源评价与综合利用分析

  赵艳婷, 沈健, 徐欣欣, 闻爽, 孙晓林, 董路飞

  华北地质. 2023, 46(2): 24-30. https://doi.org/10.19948/j.12-1471/P.2023.02.04

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  本文通过分析京津合作示范区的地质构造及地热地质条件，结合用地规划和地热资源规划，分别对该区浅层地热能、馆陶组热储、雾迷山组热储和深孔换热的开发潜力、经济性、适宜开采程度进行分析，提出了各类地热资源开发利用保护对策，以期实现资源的综合利用。分析认为区内浅层地热能资源潜力大，馆陶组和雾迷山组热储层可采资源量丰富，在研究区西北部施工深孔换热井具有较高经济性。
  
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  天津地区奥陶系热储层上覆地层对其储层特征影响分析

  孙晓林, 杨宝美, 王震凯

  华北地质. 2023, 46(2): 31-37. https://doi.org/10.19948/j.12-1471/P.2023.02.05

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  奥陶系热储层埋深浅、温度高、水质好，是天津市具有很大开发潜力的地热资源优质储层，经过多年钻井数据统计发现，不同地区的奥陶系热储层赋水差异非常大，其开发利用存在很大的潜在风险。为此，通过揭露奥陶系热储层的地热井资料分析对比，总结在不同上覆地层条件下，奥陶系热储层的出水能力、裂隙发育度、水化学类型、水动力条件、储层温度之间的差异性。研究结果表明：当上覆地层为新近系或中生界时，奥陶系储层裂隙比较发育，水动力条件优越，影响储层赋水性主要因素为风化淋滤作用，储层特征受区域构造影响；当上覆地层为石炭系时，奥陶系裂隙发育比较弱，影响储层赋水性主要因素为构造裂隙，地层赋水性差异很大。本文利用不同因素之间的耦合关系，分析了上覆地层对奥陶系热储层的特征影响，为地热开发利用提供可靠依据。
  
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  天津市新近系馆陶组砂岩热储回灌能力评价分析

  李珊, 孙晓林, 杨宝美, 高新智

  华北地质. 2023, 46(2): 38-44. https://doi.org/10.19948/j.12-1471/P.2023.02.06

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  天津市馆陶组地热资源开发利用主要集中在武清区和滨海新区，经过多年开发利用，馆陶组热储层水位持续下降。为了减缓地下水位下降趋势，近年来持续增大馆陶组热储回灌，但在实际回灌过程中，发现不同地区的回灌能力差别很大，根据已有数据表明，馆陶组热储层单位回灌量大小顺序依次为塘沽凹陷>板桥凹陷>大城凸起>武清凹陷。本文通过水岩试验数据分析得出，馆陶组热储层砂岩胶结度越大，越不利于储层的回灌，泥质含量直接影响砂岩3D孔隙度，进而影响热储层的回灌能力，依据测井试验得到的表观孔隙率来判断砂岩的渗透性是不准确的。通过对热储层水化学特征、下伏地层岩性、径流条件的研究，提高了馆陶组地热资源开发保护的认识。
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  天津山岭子地热田蓟县系雾迷山组热储流体同位素特征及其指示意义

  岳冬冬, 贾小丰, 张秋霞, 冯昭龙, 李胜涛

  华北地质. 2023, 46(2): 45-50. https://doi.org/10.19948/j.12-1471/P.2023.02.07

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  为分析天津山岭子地热田地热流体化学成因、赋存条件及物质来源，笔者通过采集地热流体样品和测试分析,对天津山岭子地热田蓟县系雾迷山组地热流体同位素特征进行了研究，总结了天津山岭子地热田蓟县系雾迷山组地热流体起源与形成机理。结果表明：研究区蓟县系雾迷山组地热流体⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 范围为0.711 3~0.711 8，指示碳酸盐岩溶解成因，表现出明显的时间累积效应；蓟县系雾迷山组热储流体的⁴⁰Ar/³⁶Ar 范围为301~412，远小于幔源⁴⁰Ar/³⁶Ar，可排除其幔源物质成因。δ³⁴S 范围为34.1‰~34.6‰，气体组分含量以氮气和甲烷为主，指示其还原环境。本文研究结果对山岭子地热田地热资源的开发利用具有借鉴参考意义。
  
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  城市地质环境问题分析与评价—以山东省聊城市为例

  杨丽芝, 王国明, 韩博, 李状, 陈瑶

  华北地质. 2023, 46(2): 51-62. https://doi.org/10.19948/j.12-1471/P.2023.02.08

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  本文基于聊城市不同精度的基础地质、水工环地质资料以及InSAR 解译成果等数据，对聊城市中心城区目前存在的地面沉降、土壤盐渍化、水土污染等环境地质问题进行了分级评价，并分析了环境地质问题的发育特征与分布范围。结果表明：聊城市中心城区2008—2018 年的地面沉降比较均匀，没有明显的沉降漏斗中心，2016 年以来，地面沉降速率逐渐变缓，地面沉降发育程度逐渐从中等发育转变为弱发育；研究区大部分土壤处于未盐渍化状态，土壤盐渍化现象基本消失；研究区郊区地下水污染程度很轻，城区及附近浅层地下水污染较重，主要受三氮和半挥发性有机指标苯并[a]芘等指标影响；研究区良好级水（II、III 类）、较差级水（Ⅳ类）和极差级水（Ⅴ类）分别约占全区总面积的0.6%、53.4% 和46%，部分水样硝酸根、Cl^-、SO₄^2-等单项指标达到Ⅴ类或Ⅳ类；研究区广泛分布易液化砂土，但对建筑未造成危害。本次研究成果可为聊城市规划建设和可持续性发展提供地质依据和技术支撑。
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  太行山前平原浅层地下水年龄及其对含水层固有脆弱性的指示意义

  刘宏伟, 王国明, 高明达

  华北地质. 2023, 46(2): 63-68. https://doi.org/10.19948/j.12-1471/P.2023.02.09

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  地下水资源在生产和生活供水中占有重要地位，然而随着人类活动的不断增强，很多地区出现了地下水污染的现象，使得地下水保护研究成为一项势在必行的工作。已有研究显示，地下水年龄可以指示含水层固有脆弱性程度，反映地下水的潜在污染风险性。本次以太行山前平原为研究区，利用³H（³H/³He）同位素识别了浅层地下水年龄并探讨了其对含水层固有脆弱性的指示意义。结果显示，研究区浅层地下水年龄普遍小于40 年, 由山前至平原沿地下水流动方向呈现增大特征，并呈现较好的分带性。同时，通过对比前人提出的地下水中现代水的含量指示含水层固有脆弱性的方法，揭示地下水年龄的分布,对含水层固有脆弱性亦具有较好的指示意义。结果显示，研究区含水层固有脆弱性由山前到平原呈现降低趋势，并利用其他指标和数据进行了验证和讨论。
  
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  基于“双评价”的国土空间格局优化研究——以江西省安远县为例

  王冲, 张景, 彭博, 王继龙, 于俊杰, 吴佳瑜

  华北地质. 2023, 46(2): 69-78. https://doi.org/10.19948/j.12-1471/P.2023.02.10

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  以双评价技术指南为基础，根据安远县资源环境禀赋特征，选取生态、土地资源、水资源、气候、环境、灾害、区位等7 个方面的要素作为评价指标，以单项要素评价为基础开展集成评价，识别生态系统服务功能极重要区，明确农业生产、城镇建设的最大合理规模和适宜空间。结果显示：安远县生态保护红线主要分布于生态保护重要性高级区和较高级区，占比共计79.2%；部分生态保护区未纳入生态保护红线；0.95% 的现状耕地处于农业生产不适宜区；7.50% 现状建设用地处于建设不适宜区。评价结果可为优化国土空间开发保护格局，划定三条控制线，实施国土空间用途管制和生态保护修复提供基础性依据。
  
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  胶东白垩系泥岩矿物成分、工程破坏特性及应对措施研究

  李鹏, 高雪莲

  华北地质. 2023, 46(2): 79-88. https://doi.org/10.19948/j.12-1471/P.2023.02.11

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  在我国胶东地区广泛分布的白垩系上统王氏群泥岩，属于极软岩，一般具膨胀特性。该地层吸水、失水后，产生涨缩现象，对建设工程带来极大的安全隐患。本文通过对该泥岩进行矿物成分分析、崩解机制分析和膨胀特性试验指标研究，基本掌握了该地层的工程破坏基本特征，并通过各项试验指标提出了针对该地层的工程应对措施方案，可达到避免或者减小该地层对工程建设和运营造成的安全隐患。本文研究成果可为该地区同类工程的建设和运营提供借鉴意义。