CSAMT法在撫順深部地熱資源勘查中的應(yīng)用

摘 要：地熱資源是清潔而寶貴的礦產(chǎn)資源，迄今為止對地熱資源的勘查程度較低，球物探勘探是一種快速勘查地熱資源的有效方法。在撫順某地區(qū)內(nèi)采用可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）進行了地熱資源勘查工作，利用物探異常尋找了一處隱伏的斷裂構(gòu)造，并鉆孔驗證，證實了CSAMT方法在尋找深部地熱資源的可行性。

關(guān)鍵詞：可控源音頻大地電磁測深；地熱資源；斷裂

地球物探勘探是一種快速勘查地熱資源的有效方法。它可以調(diào)查控制熱水的地質(zhì)構(gòu)造與地熱有關(guān)的火成巖的分布，圈定地下熱水的分布范圍，確定地熱蓋層厚度、儲熱層的埋深和推測熱源的位置，推算地熱溫度、熱儲量等，為開發(fā)利用地熱資源提供可靠的資料。

1 地質(zhì)概況

1.1 巖性

區(qū)內(nèi)結(jié)晶基底為大面積出露的太古界鞍山群，并遭受到了強烈混合巖化及混合花崗巖化。蓋層面積局限，有中元古界長城系、中生界侏羅系、白堊系及新生界第三系、第四系。

1.2 構(gòu)造

區(qū)域內(nèi)北東東向斷裂以由數(shù)條平行的逆掩斷層組成的渾河斷裂為代表，是撫順地區(qū)一條重要的主干斷裂帶。渾河斷裂在其形成后的漫長地質(zhì)歷史中多期活動，控制了區(qū)域地層沉積、構(gòu)造活動，在渾河斷裂的兩側(cè)形成了眾多的低序次構(gòu)造。

1.3 地熱地質(zhì)條件

根據(jù)以往有關(guān)地熱地質(zhì)資料推知，工作區(qū)垂向上常溫帶深度一般在20～40m之間，常溫帶背景地溫一般為8～10℃，地溫梯度值在1.5～3℃/100m，地溫異常臨界值確定為常溫帶大于13℃，地溫梯度均不大于4℃/100m，地下熱水屬低溫熱水。周邊沒有發(fā)現(xiàn)有地下熱水出露。

地下熱水的形成必須同時具備熱源和水源。地下水通過斷裂破碎帶的深層運移得到補給；地下熱水均是地下水在深循環(huán)過程中不斷獲取巖層熱量而成，工作區(qū)的深層地熱嚴格受斷裂構(gòu)造控制，特別是深大斷裂的存在是開發(fā)深層地熱資源的關(guān)鍵所在。區(qū)內(nèi)具備一定的構(gòu)造條件，北西向次生斷裂向南東與渾河主干斷裂帶相匯，為地下水提供了較為理想的儲存場所和流動通道，深層熱水極有可能賦存于這一儲水構(gòu)造之中，受斷裂構(gòu)造所控制呈帶狀分布。

2 工作方法

2.1 野外工作方法

根據(jù)實地試驗確定本次工作的收發(fā)距為11km，發(fā)射偶極距AB=2km，最大供電電流為18A。測點偏離法神偶極中垂線最大角度2°，符合理論上小于3°的要求。最低頻率為1Hz，測量參數(shù)為卡尼亞電阻率及阻抗相位。

2.2 資料處理

可控源數(shù)據(jù)處理分為兩步：預(yù)處理和解釋處理。通過預(yù)處理剔除、壓制或校正CSAMT數(shù)據(jù)中的各種噪聲的影響。處理方法包括：數(shù)據(jù)編輯、靜位移校正、地形校正及過渡區(qū)校正。解釋處理是通過軟件對特定的數(shù)據(jù)進行近場校正、靜態(tài)校正以及一、二維反演。一位反演是在各測點的曲線相應(yīng)基礎(chǔ)上作單點反演，然后將同一測線的單點反演數(shù)據(jù)連成剖面，充分利用每點的信息，相鄰測點的細微差別在剖面上都有所反應(yīng)。二維反演是把要擬合的數(shù)據(jù)擴展成一條剖面上若干測點處，在一維反演的基礎(chǔ)上進行非線性共軛梯度法二維反演。

3 成果解釋及驗證

經(jīng)資料處理后利用軟件對Ⅰ線進行了二維反演并繪制電阻率斷面圖，電阻率斷面圖的反映了剖面線縱向和橫向上的電性變化特征。對比地質(zhì)構(gòu)造條件，結(jié)合電性資料綜合分析認為，低阻帶反映的是巖石破碎?；鶐r裂隙由于充水或充泥導(dǎo)致電阻率明顯降低；中阻帶表示是過渡帶；高阻帶表明基巖相對完整。那些成帶狀的，有一定產(chǎn)狀的低阻異常極有可能為斷裂構(gòu)造，基本特征為：（1）條帶狀低阻異常；（2）電阻率等值線突變扭曲帶，呈“U”型狀或階梯型突變。

由圖1可以看出斷面圖縱向上由淺至深電阻率有遞增的趨勢，一般從50Ω.m遞增到3000Ω.m，對應(yīng)反映的是第四系、基巖風化層及完整基巖層。反演結(jié)果橫向分辨率較好，可以較好的劃分斷裂破碎帶的位置、產(chǎn)狀及規(guī)模。從電阻率的分布特征可以看出，按電阻率的相對高低可劃分斷裂破碎帶的位置，低阻帶電阻率大小一般為300～800Ω.m；電阻率大于1000Ω.m，推斷為完整基巖?？梢愿鶕?jù)低阻帶的形態(tài)、變化趨勢及規(guī)模大小確定斷裂的產(chǎn)狀與規(guī)模。

由圖1可以看出，在1100～1500之間電阻率等值線發(fā)生明顯的突變，呈“U”型中低阻異常，電阻率大小為200～500Ω.m，且電阻率值相對變低，推測巖石破碎程度較高。推測該條帶狀異常是由隱伏的斷層所引起，向下延伸約1700m。該斷層傾角約為80°，破碎帶寬50～100m，影響帶寬大于100m。

由CSAMT法成果推測工作區(qū)存在一南北向隱伏斷層，推測該斷層應(yīng)是工作區(qū)內(nèi)的控熱構(gòu)造，對地下熱水起到很大的傳導(dǎo)作用。南北向隱伏斷層為地下水提供了較為理想的儲存場所和流動通道，深層熱水極有可能賦存于這一儲水構(gòu)造之中，受斷裂構(gòu)造所控制呈帶狀分布。

根據(jù)可控源音頻大地電磁測深法的工作成果，在Ⅰ線1340點位置布設(shè)了鉆孔ZK001，經(jīng)鉆孔驗證，在孔深1638m處見熱水，孔口水溫達49°，涌水量1160m3/d。在該區(qū)內(nèi)實現(xiàn)了地熱井零的突破。成功的證實了CSAMT在尋找深部地熱資源的可行性。

4 結(jié)束語

在工作區(qū)內(nèi)利用CSAMT法發(fā)現(xiàn)隱伏的斷裂F1，并確定了其產(chǎn)狀及破碎情況，推測其含水性較好，經(jīng)鉆孔證實與本次勘查工作成果吻合較好。本次工作證實了可控源音頻大地電磁測深法是尋找與地熱相關(guān)聯(lián)的深部斷裂構(gòu)造是最經(jīng)濟有效的方法，該方法探測深度大，分辨率高?？煽卦匆纛l大地電磁測深法的應(yīng)用，使快速尋找深部地熱成為一種可能。

參考文獻

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[2]程云濤.可控源音頻大地電磁法在廈門杏林灣地熱水勘探中的應(yīng)用[J].能源與環(huán)境，2002（2）.