南通市狼山地熱選址CSAMT勘查

郝紅蕾，楊　生，趙理芳，劉　玲，朱春生

(1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八一四隊，江蘇 南京 210007；2.有色礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，北京 100012)

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南通市狼山地熱選址CSAMT勘查

郝紅蕾1，楊生2，趙理芳1，劉玲1，朱春生1

(1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八一四隊，江蘇 南京 210007；2.有色礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，北京 100012)

[摘要]為狼山風景區(qū)地熱井選址，開展可控源音頻大地電磁測深(CSAMT)物探。通過對6條測線進行處理解釋，結(jié)論得出：垂向斗狀低阻異常反映斷裂帶。斷裂帶為地下水流通與儲集的主要載體，建議布孔于測區(qū)北部F4附近，鉆孔1000m左右可望取得略大于30度的地熱水。基本查清勘查區(qū)內(nèi)地層結(jié)構(gòu)，是地下水分布的主要地質(zhì)因素，有利于地熱成井。

[關鍵詞]垂向低阻異常；斷裂帶；地熱選址；CSAMT勘查；狼山

南通市狼山風景區(qū)為開發(fā)地熱，開展可控源音頻大地電磁測深(CSAMT)物探工作，為地熱井選址。工作區(qū)面積約3.5 km2，CSAMT測線6條，總長度7.5 km，點距40 m，共187個測點(圖1)。

圖1　CSAMT測線位置分布圖

1地質(zhì)概況

工區(qū)位于狼山復背斜核部，山體出露砂巖，夾頁巖。五通組地層見于山體，殘留厚度較??；茅山組地層厚度超過1 600 m。周圍均為第四系(Q)覆蓋。工區(qū)內(nèi)有4口鉆孔，揭露周圍第四系厚約20～175 m，直接覆蓋于茅山組(S3m)之上(圖1、表1)。

區(qū)內(nèi)主構(gòu)造線方向為NE-NEE向。發(fā)育兩組斷層，一組方向為NE-NEE向，大致平行于狼山背斜走向，生成較早；另一組為NW向，形成較晚，多將前者錯切。

茅山組與五通組石英砂巖，巖性致密，含水性差，性脆易生裂隙。

表1　鉆遇地層孔深(m)一覽表

2CSAMT勘查

2.1電性特征

收集電測井參數(shù)及區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告中巖芯的電性參數(shù)，綜合整理見表2。

表2　狼山地區(qū)地層綜合電阻率一覽表

第四系是區(qū)內(nèi)的主要低阻層，五通組與茅山組兩者電性上均為高阻，難以分開，且五通組位于淺表，殘厚甚薄，解釋上兩者作合并處理。

2.2CSAMT采集與處理

2.2.1數(shù)據(jù)采集

CSAMT采用可控制人工場源，測量由電偶極源傳送到地下的電磁場分量，兩個電極電源的距離為1～2 km，測量是在距離場源5～10 km以外的范圍進行。

本次勘測采用的是赤道偶極測量裝置，觀測區(qū)域布置在以發(fā)射偶極形成的60°角的一個梯形面積內(nèi)，梯形的上底為AB發(fā)射偶極所在的位置，測線到AB的距離R大于三倍的趨膚深度，測線的長度保持在發(fā)射偶極60°射線控制的梯形面積之內(nèi)，AB極布線方向按要求與測線方向平行布設。一個排列一次即可測量240 m。

2.2.2資料處理

二維反演是資料處理中最主要一環(huán)，假定大地電性結(jié)構(gòu)為二維的的一種反演方法。電阻率斷面圖如圖2。

圖2　C12線二維反演電阻率斷面圖

2.3電性異常與地質(zhì)解釋

1)CSAMT二維反演斷面能清晰顯示海拔-1 000 m以淺的電性異常特征。

2)電性異常分析

(1)淺表層狀低阻反映第四系(Q)分布。

(2)第四系下的高阻為基巖分布區(qū)，以茅山組(S3m)為主，僅在各山體有五通組(D3w)殘留分布。

(3)基巖區(qū)上部深約100 m范圍內(nèi)，電性偏低，考慮為基巖風化帶，含水亦較豐富。

(4)基巖區(qū)內(nèi)，相間出現(xiàn)了垂向低阻異常，呈下垂傾斜的囊狀、斗狀，反映斷裂破碎帶，是該區(qū)地電主要特征與推測斷層的重要依據(jù)。低阻異常的傾斜方向可指示斷層的傾向與傾角。

3)測線斷面異常地質(zhì)解釋

以C4、C8-1、C12為例。

(1)C4線(見圖3)

高阻基巖區(qū)相間出現(xiàn)3個垂向低阻異常，反映了F1-F4、F5、F3三處斷裂破碎帶。

(2)C8-1線(見圖4)

高阻基巖區(qū)相間出現(xiàn)了4個垂向低阻異常，反映了F1、F2、F7、F3四處斷裂破碎帶。

(3)C12線(見圖2)

高阻基巖區(qū)相間出現(xiàn)了3個垂向低阻異常，反映了F1-F4、F6、F8三處斷裂破碎帶。

2.4斷層分布特征

依據(jù)電性斷面，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征，劃分了8條斷層，NW向3條(F1～F3)，NNE-NE向5條(F4～F8)，見圖5，各斷裂要素見表3，是本區(qū)地下水儲存分布的主要地質(zhì)因素。

斷層在剖面上的位置、傾向、傾角均有清晰的電性異常顯示，平面上的走向連接依據(jù)宏觀地質(zhì)特征并參照重力異常梯度走勢。斷層性質(zhì)以推測為主。

圖3　C4線CSAMT處理解釋剖面圖

圖4　C8-1線CSAMT處理解釋剖面圖

F1～F3平面上呈NW向展布，為區(qū)內(nèi)主斷裂，控制了北西向山脈的斷凸構(gòu)造。F1、F2為逆斷層，F(xiàn)3為正斷層，均NE傾向，傾角陡，均兼剪切平移。

F4～F8呈NNE-NE走向，分割了各個山體。其中F4～F6為正斷層，F(xiàn)5傾向SEE，F(xiàn)4、F6傾向NWW-NW，傾角均陡。F7、F8均為逆斷層，分別為SE、NW傾向，傾角陡。

斷層組合呈網(wǎng)格狀。NNE-NE向斷層及其斷塊，與區(qū)域上北東向背斜宏觀構(gòu)造一致，為本區(qū)早期斷裂構(gòu)造。NW向斷層為形成時代稍晚的斷層，切割前期北東向構(gòu)造。區(qū)內(nèi)斷層主要為印支期形成，具左旋應力背景。后期有進一步發(fā)展。

圖5　斷層分布與布孔建議圖

表3　斷裂要素表

3結(jié)論及建議

3.1建議

水源主要來自長江與地表水，北北東-北東向斷層伸入長江，長江水由其滲入擴展至北西向斷層內(nèi)。同時地表水通過Q下滲進入各條斷層?；鶐r砂巖致密，含水性差，水體主要賦存于各斷裂破碎帶。故本區(qū)地下水屬基巖斷裂與裂隙水。斷裂帶為地下水流通與儲集的主要載體。

與F4有關的垂向低阻異常最為發(fā)育，與各斷層相交匯，向下延伸最深，故宜選對F4布鉆。建議布孔于測區(qū)北部圖5的紫色橢園區(qū)內(nèi)。鉆孔深度1 000 m左右可望取得略大于30度的地熱水。如需提高水溫，可加深鉆探。

3.2結(jié)論

1)通過CSAMT勘探，基本查清了勘區(qū)內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)、斷層構(gòu)造格架，認為斷層是本區(qū)地下水儲存分布的主要地質(zhì)因素。

2)F4附近各斷層交匯，斷層切割深，有利于地熱成井，是區(qū)內(nèi)有利的地熱遠景區(qū)。

參考文獻

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Geothermal location to CSAMT exploration in wolf-mountain Nantong

HAO Hong-lei1，YANGSheng2，ZHAO Li-fang1，LIULing1，ZHU Chun-sheng1

(1.Team 814 East China Mineral Exploration and Development Bureau, Nanjing, 210007；2.Geological Survey Center of Nonferrous metal Mineral, Beijing, 100012)

Abstract:The CSAMT geophysical work was carried out for geothermal location in the wolf-mountain scenic spot. The low resistance abnormality of vertical bucket shape was reflected fault zone based on the processing and interpretation results of six CSAMT survey lines. The fault zone was main carrier of underground-water flow and reservoirs. The author determined the position of the drill hole nearby F4 in the northern part of the surveyed area, the underground hot water slightly higher than 38℃ was discovered when was drilled to 1 000 m.

Key words:vertical low resistance abnormality；fault zone；geothermal location；CSAMT exploration；wolf-mountain

[中圖分類號]P314.1

[文獻標識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)02-0046-02

[作者簡介]郝紅蕾(1982-)，女，江蘇姜堰人，工程師，主要從事地質(zhì)勘查、物探地質(zhì)解釋研究工作。

[收稿日期]2015-11-05