EH4大地電磁測深在吉安青原區(qū)湖丘地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用

[摘要]江西吉安青原區(qū)湖丘地區(qū)地?zé)豳Y源豐富，主要來源為北東向一側(cè)充水大斷裂（樓梯坑至南源斷裂）深切寒武系下組地層導(dǎo)熱。以往工作均是圍繞著Q1溫泉點展開，Q1泉溫度27～29℃，泉流量近千噸/日，后經(jīng)調(diào)查，Q2溫泉點為更早于Q1溫泉點出現(xiàn)的溫泉，溫度更高，流量更大，覆于第四系地層之下。為查明研究區(qū)與Q2溫泉點相關(guān)斷裂帶分布情況，在該區(qū)開展EH4大地電磁測深工作，查明研究區(qū)內(nèi)地層、構(gòu)造分布特征，為后期地?zé)峥辈樘峁﹨⒖肌?/p>

[關(guān)鍵詞]地?zé)峥辈?；EH4；湖丘地區(qū)

吉安市青原區(qū)富田鎮(zhèn)北韶溫泉總流量12.6L/s（1078.8t/d），流量穩(wěn)定，水溫29℃，屬低溫地?zé)崴甗1]，該地具有一定的地?zé)崴x存條件和開發(fā)前景[2]。以往工作均是圍繞著Q1溫泉點展開，Q1泉溫度27～29℃，泉流量近千噸每日。為擴大溫泉服務(wù)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模，經(jīng)調(diào)查，確認Q2溫泉點和Q3溫泉點。Q2溫泉點為早于Q1溫泉點出現(xiàn)的溫泉，溫度更高，流量更大，覆于第四系地層之下；現(xiàn)有Q3溫泉點僅比常溫地下水溫度高一點，裂隙密集帶發(fā)育[3]。

研究區(qū)區(qū)域地?zé)醽碓磻?yīng)為北東向一側(cè)充水大斷裂（樓梯坑至南源斷裂）深切寒武系下組地層導(dǎo)熱，而北北西斷裂（樓梯坑至北韶斷裂）為導(dǎo)水?dāng)嗔?，近東西向斷裂（珠源至新居斷裂）為阻水?dāng)嗔?。綜上，通過開展EH4大地電磁測深工作，在Q2位置查明斷層帶分布狀況，尋找適宜位置施工鉆孔，為研究區(qū)地?zé)峥辈樘峁┮罁?jù)。

1.地質(zhì)概況

1.1地層

研究區(qū)周邊出露地層比較簡單，主要有第四系、白堊系、石炭系和泥盆系。

1.1.1第四系（Q）

研究區(qū)第四系較發(fā)育，廣泛分布于研究區(qū)中部溝谷地帶，包括全新統(tǒng)沖積層和中更新統(tǒng)殘坡積層：全新統(tǒng)沖積層（Q4al）主要為河流沖積相，二元結(jié)構(gòu)明顯，下部為砂礫石層，上部為粉質(zhì)黏土、粉砂土，主要分布在研究區(qū)中部溝谷地層；中更新統(tǒng)殘坡積層（Q2edl），黃褐色、紅色黏土、砂，礫石、碎石。

1.1.2白堊系（K）

云樓組（K2y1-4）分布于研究區(qū)東南角，根據(jù)巖性特征及其韻律性變化，將其分為四個巖性段，第一段為磚紅色厚層狀粗粒巖屑石英雜砂巖、粉砂巖夾一些砂礫巖條帶或團塊；第二段為磚紅色塊狀長石巖屑雜砂巖，構(gòu)成典型的二元結(jié)構(gòu)，展布不穩(wěn)定；第三段為磚紅色厚層狀砂礫巖、巖屑砂巖構(gòu)成的典型二元結(jié)構(gòu)逐漸向磚紅色細粒巖屑砂巖夾少量鈣質(zhì)細粒巖屑砂巖、巖屑砂巖相變；第四段為磚紅色砂礫巖夾巖屑雜砂巖，向鈣質(zhì)細粒巖屑雜砂巖相變。

1.1.3石炭系（C）

壺天群（C2～3）為灰～灰白色灰?guī)r，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，發(fā)育溶洞，溶洞多被充填，充填物為泥、砂等，同時發(fā)育裂隙，有溶蝕現(xiàn)象，見晶洞、見方解石脈。

梓山組（C1z）分布于研究區(qū)大部分低山丘陵區(qū)，分上、下兩段，下段為灰白色厚層狀含礫不等粒石英砂巖、粗粒石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾少量細砂巖及粉砂巖；上段為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾含炭砂巖、含炭頁巖及不穩(wěn)定煤層。

1.1.4泥盤系（D）

云山組（D3y）分布于研究區(qū)東部、北部，巖性為灰白色厚層狀石英礫巖、砂礫巖、巖屑石英砂巖夾紫紅色、灰紫色薄層狀粉砂巖。

1.2構(gòu)造

以往勘查成果顯示研究區(qū)及周邊構(gòu)造發(fā)育，為研究區(qū)熱儲提供運輸通道。

F1位于研究區(qū)東側(cè)，走向近南北、北段走向北西，斷裂規(guī)模大，寬120m，延長5km，傾向210°，傾角70°，切割了早侏羅世、石炭系地層，故其活動為早印支—燕山期，斷裂性質(zhì)顯示出先壓后張的特點。斷裂可分為強硅化石英巖、硅化碎裂巖帶、硅化破碎砂巖、板巖帶等。F2位于研究區(qū)北側(cè)，斷裂近東西走向，性質(zhì)不明，構(gòu)成石炭系與泥盆系地層的分界。F4位于研究區(qū)中部，通過溫泉出露點，走向近南北向，地表上表現(xiàn)為溝谷，地表未見露頭。F3走向北東向，傾向北西，傾角大于70°。F5走向北西向，傾向北東，傾角大于70°。F6走向北西向，傾向北東，傾角60°。F7為推斷斷層走向北西向。

1.3巖漿巖

研究區(qū)未出露巖漿巖。

2.地球物理特征

參考研究區(qū)和周邊地區(qū)地層巖性特征的電性資料，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)資料，確定了研究區(qū)內(nèi)各層位的電性特征。

①第四系表土層：粘土類，埋藏淺，分布極不均勻。磁性特征表現(xiàn)為淺部局部弱磁或構(gòu)成無磁性背景場；電性主要以局部高或低異常不均勻分布在斷面圖的最上部。

②白堊系：巖性主要為巖屑石英雜砂巖。其電性特征視電阻率呈相對中低阻特征，幅值約n×102Ω·m。

③石炭系壺天組灰?guī)r電性呈相對中高阻異常特征，電阻率范圍n×103Ω·m。

④石炭系梓山組和泥盆系云山組石英砂巖、石英礫巖電阻率變化范圍較大，呈相對中高阻異常特征，電阻率范圍n×103Ω·m。

⑤含水?dāng)嗔褬?gòu)造呈相對中低阻異常特征，電阻率范圍n×10～n×102Ω·m。

研究區(qū)內(nèi)各層位電性特征明顯且存在差異，為研究區(qū)開展可控源變頻大地電磁測量提供地球物理特征前提。

3.EH4大地電磁測深結(jié)果

EH4又稱StratagemMT[4]，即可控源變頻大地電磁測量儀，是美國著名的Geometrics公司和EMI公司聯(lián)合研制的電導(dǎo)率張量測量儀[5]。由于該設(shè)備輕便、勘探速度快、勘探深度大、精度較高，被廣泛運用在地礦、煤炭、水利、水電等領(lǐng)域的找礦、找水和工程勘探中，并取得了較好的效果[6]。

分析研究區(qū)構(gòu)造分布情況，部署EH4音頻大地電磁法剖面，剖面方位大致垂直近南北向F4和東西向F2構(gòu)造斷裂帶。部署4條EH-4音頻大地電磁法剖面，測線總長4km，點距40m，物理點數(shù)101個，其中東西方向剖面2條，剖面方位角180°，北北東向測線2條，測線方位角82°，黃色區(qū)域內(nèi)為推斷構(gòu)造表層異常區(qū)域（圖1）。

EH4野外測量采用剖面法，選用極距等于點距的EMAP（電磁陣列剖面）法進行密點連續(xù)測量（首尾相連）。野外勘探工作中分兩部分采集單元（即人工場源采集和天然場源采集）進行數(shù)據(jù)采集。測量時，以測線方向為x軸，垂直測線方向為y軸，采用“十”字形方式布極，將兩組電極（每組兩根）分別沿x方向、y方向布置，電極距為8～20m不等，測點位于兩組電極連線的交叉點；同時，兩個磁棒也分別平行和垂直于測線方向布置，且保持水平。

為直觀清晰地反映測量結(jié)果，反演數(shù)據(jù)采用surfer軟件進行網(wǎng)格并成圖，圖中橫坐標表示水平方向的距離，縱坐標表示高程，異常垂直位置以海拔高程表示（圖2）。

L1測線斷面反演異常圖如2（a）顯示，從東往西（從小號到大號），點號L1-1至L1-23，從湖丘村西側(cè)為起點，通過Q2泉點位置和山體。Q2泉點位置表層通過山溝，地表有水流，致使該處測點在南北方向進行偏移。剖面整體可以分成上下兩部，剖面上部0～650m整體視電阻率較高，下部視電阻率較低，推測為石炭系壺天群（C2～3）和泥盆系云山組（D3y）。上部L1-13即Q2泉點位置，視電阻率明顯呈低阻異常顯示，小于300Ω·m。視電阻率異常梯度帶推斷為斷層，斷層傾向東（測線小號方向），傾角85°左右，斷層在地表位于L1-12～L1-13，因此推斷斷層在測線位置寬度20m。

L2測線斷面反演異常圖如2（b）顯示，從東往西（從小號到大號），點號L2-1至L2-33，從湖丘村和焦蕪村之間為起點，通過農(nóng)田位置和山體。L2-18位置表層通過廢棄鐵礦。剖面整體可以分成上下兩部，剖面上部0～600m整體視電阻率較高，下部視電阻率較低，推測為石炭系梓山組（C1z）和泥盆系云山組（D3y）。上部L2-20位置，視電阻率明顯呈低阻異常。在視電阻率異常梯度帶上推斷為斷層，斷層傾向東（測線小號方向），傾角85°左右，斷層在地表位于L2-20～L2-22，因此推斷斷層在測線位置寬度80m。

L3測線斷面反演異常圖如2（c）顯示，從北往南（從小號到大號），點號L3-1至L3-25，從湖丘村西北端廢棄鐵礦位置為起點，通過山體。L3-9位置表層通過廢棄鐵礦。剖面整體可以分成上下兩部，剖面上部0～600m整體視電阻率較高，下部視電阻率較低，推測為石炭系和泥盆系；上部南北視電阻率相差較大，北段視電阻率明顯較南部小，推測上部北段為石炭系梓山組（C1z）砂巖，上部南段為石炭系壺天群（C2～3）灰?guī)r，下部為泥盆系云山組（D3y）。L3-12位置上部視電阻率明顯呈低阻異常，在視電阻率異常梯度帶上推斷斷層通過，斷層傾向南（測線大號方向），傾角近似直立，斷層在地表位于L3-10～L3-11，因此推斷斷層在測線位置寬度40m。

L4測線斷面反演異常圖如2（d）顯示，從北往南（從小號到大號），點號L4-1至L4-25，從湖丘村和焦蕪村之間為起點，通過農(nóng)田和山體。L4-9位置表層通過廢棄鐵礦。剖面整體可以分成上下兩部，上部0～600m整體視電阻率較高，下部視電阻率較低，推測為石炭系和泥盆系；上部在L4-16位置，南北視電阻率相差較大，北段視電阻率明顯較南部小，推測上部北段為石炭系梓山組（C1z）砂巖，上部南段為石炭系壺天群（C2～3）灰?guī)r，下部為泥盆系云山組（D3y）。

綜上，認為在吉安市青原區(qū)湖丘地?zé)崴辈閰^(qū)內(nèi)，Q2位置存在F4斷層，整體被灰?guī)r覆蓋，在此處鉆井地?zé)崴疁厝菀资苡绊?，建議孔位在F4構(gòu)造位置，往北避開灰?guī)r覆蓋進行鉆探驗證。

4.結(jié)論

（1）區(qū)內(nèi)存在斷層走向（近北北西向）、寬度（20～80m）和傾向（80°～90°），斷層以東為石炭系梓山組（C1z）分布區(qū)，西為石炭系壺天群（C2～3）地層分布區(qū)，推測該斷層為F4斷層。

（2）研究區(qū)地層層位電性特征明顯且存在差異，第四系表土層主要以局部高或低電阻率異常表現(xiàn)；白堊系視電阻率呈相對中低阻特征，幅值約n×102Ω·m；石炭系壺天組灰?guī)r電性呈相對中高阻異常特征，電阻率范圍n×103Ω·m；石炭系梓山組和泥盆系云山組石英砂巖、石英礫巖電阻率變化范圍較大，呈相對中高阻異常特征，電阻率范圍n×103Ω·m；含水?dāng)嗔褬?gòu)造呈相對中低阻異常特征，電阻率范圍n×10～n×102Ω·m。

（3）Q2位置為石炭系壺天群（C2～3）地層分布區(qū)，整體被灰?guī)r覆蓋，往北為石炭系梓山組（C1z）分布區(qū)。建議孔位在F4構(gòu)造位置，往北避開灰?guī)r覆蓋進行鉆探驗證。

[參考文獻]

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