可控源音頻大地電磁法在河北省礬山鎮(zhèn)地熱資源勘查中的應(yīng)用

■石峰

（天津地熱勘查開發(fā)設(shè)計院天津300250）

可控源音頻大地電磁法在河北省礬山鎮(zhèn)地熱資源勘查中的應(yīng)用

■石峰

（天津地熱勘查開發(fā)設(shè)計院天津300250）

采用可控源音頻大地電磁法對河北省礬山鎮(zhèn)的地熱資源進行了勘查，結(jié)合地質(zhì)、地球物理特征，對數(shù)據(jù)資料進行了處理與反演解釋。查明了勘查區(qū)的地層時代、巖性特征、地質(zhì)構(gòu)造等情況，分析了地熱資源存在的可能性，本文對可控源音頻大地電磁法在其它地區(qū)地熱資源勘查中的應(yīng)用具有十分重要的參考意義。

可控源音頻大地電磁 河北省礬山鎮(zhèn) 地熱資源 勘查

研究區(qū)礬山鎮(zhèn)處于礬山盆地中心部位，而礬山盆地構(gòu)造比較復雜，表現(xiàn)為典型的斷塊式盆嶺構(gòu)造。根據(jù)地下水的賦存條件，水理性質(zhì)及水力特征，本區(qū)地下含水系統(tǒng)可劃分為基巖風化裂隙含水層組、中更新統(tǒng)含粘土礫石含水層組，其中，中更新統(tǒng)含粘土礫石含水層組為區(qū)內(nèi)主要含水層。

1 野外工作方法

本次勘探選用GDP32II儀器系統(tǒng)，采用面積性標量觀測方式進行野外數(shù)據(jù)采集，即在每個測點測量沿測線方向的電場和垂直測線方向的磁場分量。結(jié)合該區(qū)的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征和本次工作的目的任務(wù)，本次物探工作采用面積性標量測量方式，布設(shè)兩個方向的測線，北西向布設(shè)2條測線，北東向布設(shè)3條測線，由于受到地形地物等條件的限制，部分測點進行了平移，具體位置見實際材料圖（圖1）。本次測量點距40m，MN距40m，測線總長度10.2km，測點數(shù)255個。

圖1 實際材料圖

2 數(shù)據(jù)處理方法

2.1 數(shù)據(jù)預處理與遠區(qū)數(shù)據(jù)頻點的選擇

為了減少隨機干擾、提高數(shù)據(jù)質(zhì)量的目的，為后期處理做數(shù)據(jù)準備。預處理主要包括以下幾個方面：根據(jù)原始記錄及測深曲線形態(tài)、數(shù)據(jù)離差，對原始數(shù)據(jù)進行人機交互處理，刪除一些明顯人文干擾的數(shù)據(jù)塊。將每條剖面數(shù)據(jù)進行拼接，為整條剖面處理做數(shù)據(jù)準備。用ZONGE公司預處理軟件對原始數(shù)據(jù)進行重排及磁場振幅進行三點滑動濾波處理。本次對近區(qū)數(shù)據(jù)的改正采用人機聯(lián)作方法對每個測深點數(shù)據(jù)進行挑選，保證參與反演數(shù)據(jù)都屬于遠區(qū)及過渡區(qū)。

2.2 反演初始模型選擇

本次反演初始模型的生成采用3種方法來完成，即原始數(shù)據(jù)的滑動平均、1D模型的滑動平均模型、均勻半空間電阻率模型三種。反演結(jié)果斷面圖中，三種反演方法獲得的電阻率等值線形態(tài)基本一致，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)情況及測井資料，本次反演初始模型選擇為原始數(shù)據(jù)的滑動平均模型做為反演初始模型。

2.3 圓滑系數(shù)的選擇

圓滑系數(shù)的選擇主要為Ressmth的選擇，反演程序中的Ressmth參數(shù)直接控制反演模型數(shù)據(jù)擬合度與模型粗糙度。為了選取 合 理 的 Ressmth，分 別 做 了 Remsmth=0.1、Remsmth=0.5、Remsmth=1反演試驗。根據(jù)試驗結(jié)果，最終反演參數(shù)Ressmth＝0.5、水平圓滑系數(shù)為10、垂直圓滑系數(shù)為1。

3 電性解釋

L1線剖面整體以中高阻值為主，連續(xù)性較好，僅在33號點出現(xiàn)了視電阻率等值線不連續(xù)，總體呈現(xiàn)出高—低—高的三層結(jié)構(gòu)。L2線剖面在7號點約海拔500m處向大號點延伸方向存在一個視電阻率等值線密集變化帶，整體呈現(xiàn)出高—低—高的三層結(jié)構(gòu)。L3線剖面在33號點約海拔400m處存在一個視電阻率等值線密集變化帶，向小號點方向延伸，整體呈現(xiàn)出高—低—高的三層結(jié)構(gòu)。L4線剖面在27號點約海拔400m處存在一個視電阻率等值線密集變化帶，向小號點方向延伸，整體呈現(xiàn)出高—低—高的三層結(jié)構(gòu)。L5線剖面整體電阻率曲線總體比較平緩，呈現(xiàn)出高—低—高的三層結(jié)構(gòu)，僅在35號點約海拔400m處存在一個視電阻率等值線密集變化帶，向小號點方向延伸。

4 地熱地質(zhì)條件綜合分析

通過對可控源音頻大地電磁測深各條測線反演成果圖、水平切面圖、三維立體圖的對比分析，推測勘查區(qū)斷裂發(fā)育和地層的基本情況如下：

4.1 斷裂

F1：整體走向北西，傾向西南，傾角為70°左右，為正斷層。F1斷裂雖然穿過測線L1、L2，但在反演成果圖中并無明顯反映，可能與斷裂穿過該測線的具體相對位置有關(guān)，故未在L1、L2的解釋圖上劃分斷裂。F2：整體走向北東，傾向南東，傾角約70°，為正斷層。F3：整體走向北東，傾向南東，傾角為70°左右，為正斷層。

4.2 地層

研究區(qū)地層受NE向繼承性活動斷層和F1、F2、F3斷裂的控制，總體上是北西向東南變深的趨勢。新生界：為第四系亞粘土、亞砂土夾砂礫層、夾薄層粗砂細礫層，地層厚度200～400m；元古界：上覆為薊縣系霧迷山組地層，巖性主要以白云巖、硅質(zhì)條帶白云巖為主，厚度400～600m；下面為長城系地層，主要巖性上部以白云巖為主，下部薄層砂巖、鐵質(zhì)石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及頁巖夾白云巖透鏡體，底部石英砂巖，偶含片麻巖礫石，地層厚度1100m左右。太古界：為一套遭受麻粒巖相區(qū)域變質(zhì)的變質(zhì)巖系，主要有變質(zhì)表殼巖和花崗變質(zhì)片麻巖兩套巖石組成。頂板埋深1600～2200m。

5 結(jié)論

（1）通過分析卡尼亞電阻率、阻抗相位、一二維反演圖、水平切面圖，推測測量范圍內(nèi)存在北西向斷裂F1和北東向斷裂F2、F3。三維立體圖并結(jié)合相關(guān)地質(zhì)資料再次驗證了第四系、薊縣系、長城系、太古界地層的分布情況、發(fā)育深度等信息。

（2）研究區(qū)發(fā)育的主要地層為薊縣系與長城系白云巖，在構(gòu)造的有利部位能夠形成熱儲，因此若能選定適宜井位進行地熱鉆探，可有希望獲得可利用的地下熱水，鉆探終孔具體應(yīng)以鉆遇破碎帶，出現(xiàn)較大漏失為終孔依據(jù)。

[1]湯井田，何繼善.可控源音頻大地電磁法及其應(yīng)用 [M],中南大學出版社,2005.

[2]河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局.河北省北京市天津市區(qū)域地質(zhì)志 [M],地質(zhì)出版社，1989.

[3]董浩，孫立萍.物探方法在河北地熱勘查開發(fā)中的作用 [J],河北地質(zhì)，2012（3）.

P62[文獻碼]B

1000-405X（2016）-5-316-1

石峰（1987～），男，物探助理工程師，研究方向為地球物理勘探和地熱資源的勘查開發(fā)利用工作。