可控源音頻大地電磁測深在西藏朗久地?zé)崽锷系膽?yīng)用效果

黃力軍

(中國地質(zhì)科學(xué)院 地球物理地球化學(xué)勘查研究所，河北 廊坊 065000)

1 引 言

朗久地?zé)崽镂挥谖鞑匚鞑堪⒗锏貐^(qū)獅泉河鎮(zhèn)以東30 km的印度河支流上，最低海拔高度超過4 000 m。朗久地?zé)崽飶陌l(fā)現(xiàn)到開發(fā)經(jīng)歷過多次地質(zhì)調(diào)查工作。1976年，青藏高原綜合科考隊(duì)首次進(jìn)入熱田，對(duì)地表顯示區(qū)進(jìn)行調(diào)查。查明溫泉最高出露溫度37 ℃，地表總放射熱量為7 810 kcal/s，換算成發(fā)電潛能約10 MW，首次為熱田開發(fā)指明前景。1983年西藏地礦局第一物探大隊(duì)在區(qū)內(nèi)開展電測深、聯(lián)合剖面、重力和磁法等多項(xiàng)物探工作，依據(jù)工作成果，在不足1 km2的范圍內(nèi)施工了13個(gè)鉆孔，揭露了深約30～100 m熱水儲(chǔ)層(滲(涇)流區(qū))，相繼建成裝機(jī)2 MW的地?zé)犭娬具M(jìn)行發(fā)電試驗(yàn)，因資源不足，電站未進(jìn)入正常發(fā)電階段。1987年，成都地質(zhì)學(xué)院組成朗久地?zé)崽锟疾榻M，采用地質(zhì)、物探等方法進(jìn)行了綜合調(diào)查。次年，提出了熱田考查報(bào)告，認(rèn)為“朗久地?zé)崽镩_發(fā)地?zé)徇€是有一定前景的”，并發(fā)表了相關(guān)論文[1]。90年代，西藏地?zé)彡?duì)在已知井區(qū)范圍內(nèi)施工了ZK901和ZK911孔，并繼80年代工作再次對(duì)熱儲(chǔ)開展了較系統(tǒng)的研究，提交的工作報(bào)告認(rèn)為“不能否認(rèn)熱田具有開發(fā)利用前景”。2012年天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計(jì)院在該區(qū)完成音頻大地電磁測深剖面3條，每條測線8個(gè)測點(diǎn)，合計(jì)24個(gè)測點(diǎn),并提交了《西藏阿里地區(qū)朗久地?zé)崽镆纛l大地電磁測深成果報(bào)告》。

朗久地?zé)崽锏臍v次勘查采用了多種地質(zhì)和物探工作方法，已經(jīng)開展的物探方法有電法、重力和磁法等。并施工了15個(gè)鉆孔，這些鉆孔全部是相對(duì)淺孔，最深的兩個(gè)鉆孔為ZK901和ZK911孔。目前，淺部熱儲(chǔ)資源量明顯不足，深部地?zé)豳Y源有待開發(fā)。本次研究在此基礎(chǔ)上采用可控源音頻大地電磁測深方法來完成朗久地?zé)崽飬^(qū)地?zé)豳Y源勘查工作。

可控源音頻大地電磁測深法(簡稱CSAMT法)采用定源觀測方法具有勘探深度大、橫向分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，一直是深部地質(zhì)構(gòu)造、深部水文地質(zhì)和地?zé)豳Y源勘查的有效手段[2-5]?？煽卦匆纛l大地電磁測深方法以觀測地下電阻率差異為勘查基礎(chǔ)，低阻異常一直是尋找地下熱儲(chǔ)的重要標(biāo)志。隨著深度加大，地表觀測到由地下熱水引起的電阻率差異越來越小，以至難以分辨由地?zé)嶙兓鸬碾娮杪十惓！８鶕?jù)實(shí)測電阻率結(jié)果推斷確定熱儲(chǔ)層位及地質(zhì)構(gòu)造空間分布情況[6]，是目前可控源音頻大地電磁測深地?zé)豳Y源勘查主要的工作任務(wù)。這些年，筆者一直進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用研究，并在國內(nèi)大多數(shù)地區(qū)采用以可控源音頻大地電磁測深為主的綜合物探方法進(jìn)行深部地?zé)峥辈?，已?jīng)取得了令人非常滿意的地質(zhì)成果[7-9]。

野外數(shù)據(jù)采集使用美國Zonge公司生產(chǎn)的GDP-32Ⅱ多功能電法儀，可控源音頻大地電磁測深采用赤道偶極裝置進(jìn)行標(biāo)量測量，選擇供電極距AB=1 000 m，收發(fā)距r>5 000 m，測量電極距MN=50 m，測點(diǎn)距=50 m。電阻率反演采用一維圓滑反演解釋方法[10]，利用反演電阻率斷面進(jìn)行地質(zhì)解釋。

2 地?zé)崽锏刭|(zhì)概況

2.1 地層

地表出露有第四系(Q)、新近系(N)和古近系(E)。

第四系(Q)，為沖洪積砂礫，泥礫巖、卵石層、淺棕黃色河漫灘和沼澤泥砂。

新近系(N)，下部為砂礫層，砂礫成分為石英、長石、火山巖巖屑；中部為白色、灰紅色硅化層；上部淺黃灰色膠結(jié)砂礫層。

古近系(E)，巖性為灰綠、灰紅色、褐色砂巖、砂礫巖。砂礫成分主要為石英、長石和火山巖、變質(zhì)巖屑。厚度50 m左右。

2.2 巖漿巖

朗久地?zé)崽锏乇碇饕雎妒⒄L斑巖和流紋巖，其次為英安巖，鉆探揭露下伏基巖為花崗巖。其生成時(shí)代都在喜山中晚期。

2.3 構(gòu)造

構(gòu)造活動(dòng)以斷裂構(gòu)造為主，在來自南北方向的壓應(yīng)力作用下，形成了北西-北北西和北東兩組斷裂。由于巖漿和斷裂的共同作用，在熱田附近形成了一個(gè)小穹窿和與之伴生的臺(tái)地。

其中地質(zhì)編號(hào)為F5的斷裂走向北東，傾向南東，傾角65°～80°，斷層附近巖石極為破碎，多具角礫化和娟英巖化，其性質(zhì)為張扭性。沿該斷層有多組熱泉出露，并在斷裂面上形成眾多的懸柱泉，是熱田中一條近期仍具有活動(dòng)性的重要斷裂。

2.4 熱儲(chǔ)

淺部熱儲(chǔ)賦存于新近系和第四系底部巖層中，溫泉群出露在F5斷裂的巖漿巖穹隆一側(cè)(圖1)。ZK901孔(終孔深度455 m)井口溫度86 ℃，出水量2.2～3.13 t/h，ZK911孔(終孔深度372 m)出水量小于ZK901孔。

圖1 西藏朗久地?zé)崽?11孔剖面地質(zhì)草圖

3 可控源音頻大地電磁測深勘查成果

為了便于地質(zhì)解釋，首先布設(shè)通過A線和與其相交的的B線可控源音頻大地電磁測深剖面剖面。A線剖面垂直通過地質(zhì)實(shí)測斷裂(編號(hào)F5)和已經(jīng)完工深孔(ZK911孔)，剖面方向約130°。

圖2是區(qū)內(nèi)A和B線測點(diǎn)位置圖以及已經(jīng)施工完成的主要地?zé)峥碧娇孜恢谩?/p>

圖2 西藏朗久地?zé)崽锟煽卦匆纛l大地電磁測深地?zé)峥辈榫C合平面圖

圖3是西藏朗久地?zé)崽顰線剖面可控源音頻大地電磁勘查綜合斷面圖，由圖3可見，剖面內(nèi)分別在x=450 m、1 050 m和1 850 m出現(xiàn)縱向低阻帶，推斷這三處縱向低阻帶為斷裂構(gòu)造(為分別編號(hào)F3、F2和F1)產(chǎn)生；x=500～1 000 m間地表出露的巖漿巖穹隆對(duì)應(yīng)出現(xiàn)相對(duì)高阻，這個(gè)高阻體向下延深超過1 000 m；x=1 050 m附近為相對(duì)低阻，為編號(hào)F5斷裂地表出露點(diǎn)，也是諸多懸柱熱泉出露位置。ZK911孔開孔至井深100 m附近穿過低阻區(qū)，對(duì)應(yīng)鉆孔揭露的淺部熱水賦存區(qū)，井深100 m至終孔均為相對(duì)高阻，對(duì)應(yīng)鉆孔揭露深部巖石完整為無水區(qū)段。ZK911孔布設(shè)在可控源音頻大地電磁測深推斷的編號(hào)F2斷裂下盤，所以無法見到斷裂破碎帶。上述對(duì)比結(jié)果表明，可控源音頻大地電磁測深電阻率分布與實(shí)際地質(zhì)情況完全吻合。

圖3 西藏朗久地?zé)崽锟煽卦匆纛l大地電磁測深A(yù)線綜合斷面圖

由A線反演電阻率可以看出,巖漿巖穹隆兩側(cè)深部(中心海拔深度h=3 500 m)附近為相對(duì)低阻區(qū)。眾所周知，穹隆(地壘)具有很強(qiáng)的聚熱效應(yīng)，由此推斷巖漿巖穹隆兩側(cè)深部低阻為區(qū)內(nèi)深部熱儲(chǔ)區(qū)。

圖4是區(qū)內(nèi)B線可控源音頻大地電磁測深勘查綜合斷面圖，B線近南北向布設(shè)通過巖漿巖穹隆(900/A和1 300/B重合)。由圖4可見，x=1 000～1 600 m間相對(duì)高阻應(yīng)為巖漿巖穹隆產(chǎn)生，分別在x=700 m、x=1 050 m和x=1 700 m附近出現(xiàn)三處縱向低阻帶，這三處縱向低阻帶應(yīng)分別為編號(hào)分別為F1、F2和F3斷裂產(chǎn)生，推斷這三條斷裂破碎帶應(yīng)為巖漿巖穹隆深部熱儲(chǔ)上升通道。

圖4 西藏朗久地?zé)崽锟煽卦匆纛l大地電磁測深B線綜合斷面

根據(jù)實(shí)測結(jié)果，分別在A線x=1 400 m(ZK1)和B線x=750 m(ZK2)處建議布置地?zé)崽讲删?，設(shè)計(jì)井深1 000 m。ZK2孔終孔深度1 188 m，12～180 m為二長斑巖，180～1 188 m為花崗(斑)巖；地?zé)峋粤鳟a(chǎn)能為25 t/h，出水溫度90 ℃～95 ℃，采水深度413～1 188 m(這個(gè)深度段也是可控源音頻大地電磁測深反演電阻率低阻段)。

可控源音頻大地電磁勘查結(jié)果基本查清了區(qū)內(nèi)巖漿巖穹隆、斷裂構(gòu)造、深部可能熱儲(chǔ)的空間展布情況?？碧娇捉衣督Y(jié)果已經(jīng)證實(shí)深部熱儲(chǔ)與巖漿巖穹隆相關(guān)，深部熱儲(chǔ)基本位于巖漿巖穹隆兩側(cè)低阻帶中。

4 結(jié) 論

西藏朗久地?zé)崽镂挥诤０? 400 m的青藏高原之上，經(jīng)歷多次勘探均未找到深部地?zé)豳Y源。針對(duì)這個(gè)區(qū)具體情況，筆者選用可控源音頻大地電磁測深方法進(jìn)行勘查。

工作中首先完成已知剖面測量，根據(jù)已知剖面勘查結(jié)果逐步調(diào)節(jié)新增測線位置，完成了區(qū)內(nèi)地?zé)峥辈楣ぷ鳌?/p>

根據(jù)這次可控源音頻大地電磁測深勘查結(jié)果，基本查清了巖漿巖穹隆、斷裂構(gòu)造和深部熱儲(chǔ)的空間展布情況，增加了地?zé)崽镔Y源儲(chǔ)量，完成了設(shè)計(jì)工作任務(wù)。

這次工作結(jié)果再次證明可控源音頻大地電磁測深是深部地?zé)豳Y源勘查的有效手段。