在全夏威夷州进行针对地热资源的有利成藏层系分析:地质学、地球物理学和地球化学数据集

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1、介绍

有利成藏层系分析(PFA)起源于石油和天然气产业,这需要识别资源所在地的必要特征,在给定地理区域或成藏层系内识别特征数据并进行排序,然后系统地整合不同数据集,形成内部一致的资源区域(区带)概率图,这些区域(区带)可能或多或少储藏着资源。资源概率地图用于制定评估方案,通过该评估方案,能在成藏层系范围内以最具有成本效益的方式找到可开发的资源。正如该项目资助机构(美国能源部)所规定,可开发的地热区带要求具备的因素为地表下热量(H)、渗透性(P)和流体(F)。地热资源的存在需要热量,需要流体将热量从地表下资源带输送到地表,并且需要渗透,这样流体就可以在地表下进行提取和补充。本项目主要工作任务包括:(1)在夏威夷州找出与地表下热量、渗透性和流体相关的数据集;(2)根据各自能力将地表下热量、渗透性和流体进行排序,其排序方式要符合夏威夷州具体的地质、水文、结构条件;(3)编制数据;(4)制定一种系统化方法,将数据整合到内部一致的资源概率地图上,用于说明夏威夷州的成藏层系;(5)需要获得更多具体地点的资源分析,用于制定区带勘探方案。本论文重点关注(1)至(3)的研究结果;本系列第二篇论文提出概率建模详情(Ito等人,2016年);本系列第三篇和最后一篇论文主题是为未来探索活动制定路线图的最后步骤(Lautze等人,2017年)。

图1:图中示出了岩浆的地幔热点起源,为夏威夷州的地热资源提供热量

2、背景

夏威夷州地处海洋岛屿的热点环境,地下岩浆是地热的来源。目前热点位于夏威夷群岛东南部地区(通常称为“夏威夷大岛”),包括活跃的盾状火山莫纳罗亚火山和基拉韦厄火山。夏威夷州的火山活动时间基本朝向西北方向增长,例如考艾岛在夏威夷主要群岛之中是时间最为长久的一座岛屿(图1)。

3、项目方法

图2 应用于非地热资源评估的整体项目方法的流程图

4、后续

介绍了夏威夷州的地热数据集及调查结果,得出结论:

本篇是关于在夏威夷州进行有利成藏层系分析的论文,是三十多年来第一次在全夏威夷州范围内进行地热资源评估,也是第一次制定出量化资源概率模型(Ito等人,2016年)。作为夏威夷州有利成藏层系分析的一部分,研究人员共同努力将所有现有数据集都包含在内,这些数据可能说明地表下热量、渗透性和流体——这是勘察地热资源所必需的三种特征。这些数据集是根据各自的重要性来确定并进行排序,并通过专家启发式过程来说明每种特征。本文充分论证每个数据集的内容和排序,提供大部分数据的地图,并给出所获数据的参考文献。预计本分析所纳入的数据将很快从美国能源部的国家地热储存库之中获取。

Ito等人(2016年)针对本项目发表的另一篇论文详细说明地理统计方法的发展和应用,这虽然具有普遍适用性,但本篇论文采用这种方法是用来给夏威夷州提供一份更新的全州地热资源概率地图,以及对计算出的资源概率的置信度进行量化。Lautze等人(2017年)发表的论文说明地热资源开发可行性的第三个方面(前两个方面是指概率和置信度),用来绘制未来优先勘探活动的路线图。

此次有利成藏层系分析发现在夏威夷州形成时间最晚的岛屿上可能具有最丰富的地热资源,但地下水指标显示在时间较为久远的岛屿上,也很可能存在地热资源。地热资源开发可行性标准,包括可再生能源需求和预期社区接受程度,推动在整个夏威夷州进行更多探索。在此次关于夏威夷州的有利成藏层系分析之中,尤其是本篇论文说明的数据类型,最有可能直接适用于世界上其他海洋中部板块的热点环境,比如美属萨摩亚群岛、科摩罗群岛(非洲)以及加拉巴哥群岛(厄瓜多尔)。此次有利成藏层系分析所采用的途径和方法——通过恰当选择和对区域特定数据集的权衡,可适用于在全球地质环境中对地热前景的评估。

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