綜合物探方法在黎平縣德鳳鎮(zhèn)地熱勘查中的應(yīng)用

熊英舉

摘要：地熱水資源受褶皺、斷裂構(gòu)造影響較大。地表覆蓋層較為發(fā)育、局部小構(gòu)造復(fù)雜以及地熱水資源埋深較大等因素。為此，通過可控源音頻大地電磁法（CSAMT）、再配套米地溫及阿爾法卡測量，形成綜合物探，圈定構(gòu)造和地熱水資源靶區(qū)，為礦區(qū)的深部找礦提供有效的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：可控源音頻大地電磁法；地熱；測井

1.引言

現(xiàn)在開發(fā)的地熱資源埋藏較深，有的深達數(shù)千米，開采風(fēng)險相對較大，為了減少投資的風(fēng)險，提高地熱資源開采的效率，降低前期投入的成本。在地熱資源的探采之前就要先進行可行性的論證，其中物探工作方法作為地質(zhì)勘查的一種有效、科學(xué)的手段，也是地熱勘探中最重要的手段。由于電阻率異常是識別地下熱水構(gòu)造及水力系統(tǒng)的重要標志，這使得普通電法在過去的地熱資源勘探占據(jù)著主導(dǎo)的地位。然而，目前地熱資源的勘探深度很多都要達到上千米的深度，以地面供電偶極距長度換取探測深度的直流電法顯然是困難重重，特別是在貴州這樣的山區(qū)，復(fù)雜地形條件給直流電法造成的影響程度是無法預(yù)知的，深部的微弱異常往往被地形影響所掩沒，異常難以分辨。電磁測深法是利用電磁波的趨膚效應(yīng)而發(fā)展起來的另一種電阻率測深方法，這種方法克服了直流電法受地形影響大、深部分辨率較低及布極困難的各種缺點，對深部探測有巨大優(yōu)勢。在地熱勘探工作過程中，我們通?？煽卦匆纛l大地電磁法，再配套能反映地溫異常及含水性的米地溫測量及阿爾法卡測量，形成綜合地熱物探，在地熱資源勘查中取得較好的應(yīng)用效果。在地熱勘查中，綜合物探方法主要解決以下問題，達到前期地熱勘查可行性論證的目的：

①查清楚勘查區(qū)內(nèi)斷層斷裂的分布、性質(zhì)、產(chǎn)狀及斷裂帶破碎情況；

②查明勘查區(qū)地層、蓋層與熱儲層的厚度及空間結(jié)構(gòu)；

③圈定勘查區(qū)地熱水的有利區(qū)域；

④指導(dǎo)勘查區(qū)地熱井的鉆孔設(shè)計。

2.地質(zhì)概況

勘查區(qū)大地構(gòu)造上位于羌塘-揚子-華南板塊→揚子陸塊→江南復(fù)合造山帶→榕江加里東褶皺區(qū)→黎平緊閉復(fù)式褶皺變形區(qū)。為一個多期次構(gòu)造活動造成的晚古生代以來褶皺隆起或整體上升的隆起區(qū)，長期遭剝蝕，許多地層缺失，屬江南早古生代褶皺帶（江南復(fù)合造山帶的西南段）的重要組成部分。

勘查區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造主要呈北北東向、北東向展布，區(qū)內(nèi)斷層及次級褶皺非常發(fā)育?？辈閰^(qū)塊內(nèi)主要發(fā)育的褶皺有新化向斜、包仰背斜、洛寨向斜，主要的斷層有三什江斷層、黎平斷層、花橋斷層等。

勘查區(qū)出露青白口系下江群地層，巖性為淺灰、灰綠色薄層至塊狀絹云母板巖，色變余砂巖、變余含長石砂巖、變余石英砂巖夾砂質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖。

3.勘查方法技術(shù)與測線布置

3.1勘查方法技術(shù)

3.1.1可控源音頻大地電磁法

由此可見，當?shù)乇黼娮杪使潭〞r，電磁波的傳播深度（或探測深度）與頻率成反比，高頻時探測深度淺，低頻時探測深度深。我們可以通過調(diào)整供電頻率的高低，得到不同深度的地電信息，從而達到垂向頻率測深的目的，根據(jù)所測視電阻率特征，了解地下地質(zhì)體的產(chǎn)狀和特征，分析推斷構(gòu)造帶空間分布形態(tài)及地層巖體之間接觸關(guān)系。

3.1.2米地溫測量

米地溫測量的原理是指從地表至1m深處的溫度。從地表打1m深的小孔，測量底部溫度所得的數(shù)值。一日中1m深處的地溫很少變化，加以標高、緯度、季節(jié)的訂正，可求出標準地溫。將標準地溫與所測地溫進行比較，可知地溫異常的程度。若能設(shè)立許多測點，并通過研究高溫部分的形狀、異常程度，可以看出高溫流體在地下的分布狀況。

3.1.3阿爾法卡測量

阿爾法卡測量是指一切固體表面都具有吸附周圍介質(zhì)中的原子、分子、離子的能力，當將α卡（由鍍鋁聚酯薄膜制成的卡片）放入含氡的容器中后，便會吸附容器中的氡及其子體，然后再用儀器測量卡上的α射線的變化來達到找礦的目的。

3.2工作參數(shù)及測線布置

CSAMT方法工作選取50m的點距，頻率選?。?600～ 1Hz）采集，采樣時間選取研究地質(zhì)橫向構(gòu)造默認的30min，發(fā)射極距均在10km，發(fā)射極距AB約2km，采用鋁板作為發(fā)射端接地電極，并用鹽水澆灌，以減小發(fā)射端的接地電阻。米地溫測量工作點距50m，采用洛陽鏟進行打孔，測量孔深不小于1.5m，示值穩(wěn)定時不少于3min，且示值變化不大于±0.1℃時取值。阿爾法卡測量工作選取50m為測量點距，每個測量點均按3min及5min兩次計取讀數(shù)。具體測線布置圖詳見圖1。

4.資料處理與解釋

4.1資料處理

室內(nèi)資料處理及解釋使用的是加拿大鳳凰公司開發(fā)的CMT.PRO軟件和MT-Soft2D軟件，利用suffer成圖。

由圖2地溫剖面圖上看：地溫值主要在7℃～9℃之間變化，在測線1800m～2200m段和2700m～3200m段熱異常相對測線其他地方較好，在1線F1斷層附近，地溫呈高極值點（11.4℃）。

從圖2α卡剖面圖上看：3min與5min的α脈沖曲線的起伏形態(tài)基本一致，脈沖背景值分別在50個/5分鐘及25個/3分鐘左右。在測線1900m～2200m、2800m～3200m共兩處有兩處明顯的高值異常區(qū)，異常幅值最高可達70～85個/5分鐘，結(jié)合已知地質(zhì)資料可以得知，兩處高值異常區(qū)均為斷裂構(gòu)造帶上的巖體破碎帶發(fā)育。

由圖2視電阻率斷面圖上看，ρ值多在50Ω·m～ 10000Ω·m區(qū)段內(nèi)，在橫向上連續(xù)性較差，這與此地區(qū)構(gòu)造活動造成的巖層破碎有關(guān)，反映出了地層巖性裂隙發(fā)育，巖石破碎的特征。從標高0m～600m左右，ρ值等值線呈現(xiàn)低阻電性特征，等值線較平緩，其ρ值普遍小于1000Ω·m，根據(jù)其電性特征并結(jié)合已知地質(zhì)資料，推斷該近地表電性層為元古界南華系和清白口地層，巖性以板巖、粉砂巖為主；從標高0m至標高-600m，ρ值多在1000Ω·m～10000Ω·m之間變化，隨著深度加深，中軟質(zhì)類巖體逐漸向中硬質(zhì)類巖體過渡，巖性種類較多，主要以灰?guī)r、白云巖等中硬質(zhì)類巖體為主，具備一定含水性，同時，具有一定的保溫性；在標高-600m～-1500m之間，視電阻率等值線呈現(xiàn)高阻電性特征，其視電阻率值均大于5000Ω·m，根據(jù)其電性特征并結(jié)合已知地質(zhì)資料分析，該段為清白口地層，富含灰?guī)r、變質(zhì)砂巖等中硬質(zhì)類巖體，具備一定導(dǎo)水導(dǎo)熱性，且具有一定的含水性。在測線39-43號點之間，標高500m至標高-1500m左右，出現(xiàn)了等值線橫向上不連續(xù)且一致向下彎曲的現(xiàn)象，而形成明顯的低阻“V”字形形態(tài)，低阻異常帶主要往大號方向傾斜，結(jié)合已知地質(zhì)資料推斷為F1斷層簇，傾向南東，在0m～1500m深，視傾角附近為80°左右，物探揭露位置與地質(zhì)圖標注位置相吻合；在測線57-73號點之間，ρ值在橫向上形成高低阻分界面，結(jié)合已知地質(zhì)資料分析，界面左側(cè)高阻區(qū)主要為灰?guī)r、變質(zhì)砂巖等硬質(zhì)巖石，界面右側(cè)低阻區(qū)主要為板巖、粉砂巖等中軟質(zhì)巖石，推斷該界面為F2斷裂，傾向南東，視傾角在深0m～1500m左右為60°左右，往深部逐漸變緩。

圖3與圖2形態(tài)基本相似，在此不多做敘述。

4.2解譯結(jié)果

通過本次地球物理勘探工作，形成如下結(jié)論：

（1）本次物探推斷了2條斷層，Y1-1及Y2-1異常點對應(yīng)斷裂F1，Y1-2與Y2-2異常點對應(yīng)斷裂F2。根據(jù)F1、F2斷裂的電性異常特征及空間分布狀態(tài)分析：F1為一條發(fā)育較寬的斷層簇，發(fā)育寬度在50m～300m不等，發(fā)育深度達2000m以下，傾向南東，視傾角在80°左右，往深部有變緩的趨勢，該斷裂破碎帶較大，存在較好的含水導(dǎo)水性較好；F2斷裂發(fā)育寬度在50m～100m不等，發(fā)育深度達2000m以下，傾向南東，視傾角在深0m～1500m左右為60°左右，往深部逐漸變緩。

（2）通過音頻大地電磁法、米地溫、阿爾法卡法3種方法的對比印證，準確確定F1、F2斷層的位置及空間展布。

（3）結(jié)合以上資料分析，物探建議孔位選在F1斷層上盤2線43號點處，為保證水溫及水量，建議取水鉆孔應(yīng)能在2000m以下揭穿斷層，并進入物探低阻異常區(qū)內(nèi)為宜。

5.鉆探驗證

在對各類資料系統(tǒng)整理、綜合分析研究的基礎(chǔ)上，通過探采結(jié)合的方式布置勘探孔黎平縣德鳳地熱勘查區(qū)塊勘探孔ZK1號井，該孔在2200m深度揭穿三什江斷層，涌水量340m3/d，井口溫度48℃，根據(jù)測井資料及編錄資料其各地層的厚度與該測區(qū)物探的電性分層基本一致，揭穿三什江斷層的深度與物探資料判斷一致，說明物探推斷的斷層的分布、性質(zhì)、產(chǎn)狀及斷裂帶破碎情況是正確的。

6.結(jié)論

（1）綜合物探方法能查明勘查區(qū)內(nèi)斷層斷裂的分布、性質(zhì)、產(chǎn)狀及斷裂帶破碎情況。

（2）能定性的判斷勘查區(qū)地層情況、蓋層及熱儲層的厚度。

（3）能圈定地熱水資源靶區(qū)以及指導(dǎo)勘查區(qū)地熱井的鉆孔設(shè)計。

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