首页 > 论文范文 > 自然科学论文 > 物理学论文 > 地球物理学论文 > 基于地热勘查探讨地球物理勘探的应用

基于地热勘查探讨地球物理勘探的应用

2020-02-27 291 上传者：管理员

摘要：所采用的CSAMT和MT两种方法所揭示的地下构造大体一致，两种方式的选择是为了应对研究区复杂的地形情况。根据地热构造内地层厚度变化情况和F5导热断裂的倾向，下一步研究工作的目标靶区选定了F2和F3断裂之间的地堑构造内，旨在促进榆中地热资源的进一步研究及科学开发利用。

关键词：
CSAMT
MT
地热勘查
地球物理勘探
加入收藏

地热是一种宝贵的自然资源，它不仅为人类提供热能，同时也提供了水源和矿物资源(杨熹云，1990)，其功能多，用途广，使用年限长，具有绿色环保的特点，又是当前国家鼓励开发的新型能源，可供洗浴、采暖等利用，同时还是宝贵的医疗热矿水和饮用矿泉水资源(武斌，2011)，其社会、经济和环境效益非常显著，在发展国民经济中显示出越来越重要的作用。因此，对地热资源的开采利用，已越来越多地引起人们的广泛关注和重视(张德权，2005;曾向东，2018)。榆中县城关镇一带热水的研究程度很低，地热的分布规律、规模大小等尚不清楚，针对研究区复杂地形在不同地段分别有选择地使用了可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)和大地电磁测深法(MT)(罗怀东，2017;李坚，2011;胡宁，2011;张作宏，2014)，查明研究区内地层变化情况，确定盖层、热储层的分布范围、深度及变化规律，为榆中地热资源的进一步研究和开发利用提供科学依据。

1、地质概况

研究区地处祁连山造山带中祁连地块，出露地层主要有侵入岩、前长城系、奥陶系、侏罗系、白垩系、新近系及第四系。早古生代的地壳运动十分强烈，新生代晚期的喜玛拉雅运动使老地层褶皱成山，奠定了研究区的基本构造骨架，并形成紧闭褶皱，地质构造有兴隆山北麓逆断层、柳沟河—韦营断层、宛川河—金沙坪断层。研究区基底由元古宇变质岩组成、盆地盖层自下而上有侏罗系煤系地层、白垩系和新近系碎屑岩沉积，岩性下部以砂砾岩、砂岩为主，其上以砂质泥岩、泥岩夹粉细砂岩为主，厚400～600m，表层为厚100～250m的第四系砂砾石、砂与亚砂土、亚粘土交互沉积，黄土梁峁区尚有厚30～150m的黄土沉积。根据地下水的赋存条件及含水岩组性质，研究区地下水可分为3种类型:基岩裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和松散岩类孔隙水。基岩裂隙水主要接受大气降水补给，经较短的途径径流，以泉的形式排泄于沟谷之中，并补给沟谷潜水，有极少一部分通过大的裂隙或断裂转化为新近系承压水。松散岩类孔隙水以接受地表水、降水补给和地下潜流补给为主，其次为渠系灌溉回归水的补给，其排泄途径主要为人工开采及潜流排泄。

2、工作布置

地面物探工作采用可控源音频大地电磁测深测量(CSAMT)和大地电磁测深测量(MT)两种方法沿相同路线布置勘探线，首先用CSAMT法重点勘查2000m以浅地层岩性、构造、影响宽度、发育深度、富水情况等。在此基础上开展MT法工作，剖面位置与CSAMT剖面基本重合，探索深部地热异常范围，查明基底起伏及隐伏断裂的空间展布。两种方法优化组合相互补充，相互验证，既能提高横向分辨率又能提高纵向分辨率，从而对浅部构造与深部构造都有较准确的反映。CSAMT法点距约100m，MT法勘查点距约1000m，物探实测剖面的布设原则要避开障碍物和人文设施电磁干扰。L1线西南起梁家湾，东北至地椒沟，剖面长度4.5km，同测线布设5个MT物理点。L2线近平行于L1线，测线方向约56°，西南起分豁岔村四社，东北至官家砚，剖面长度4.5km，同测线布设5个MT物理点。L3线西南起红沟湾，东北至朱家沟村，测线方向约42°，剖面长度4.5km，同测线布设5个MT物理点。联络3条主测线布置1条L4联络剖面，L4线通过L1线29号测点与L2线30号测点联成一条联络线;L2线30号测点与L3线31号点联成一条联络线，其中北西段(测线号1～31)测线方位约335°，南东段(测线号31～72)测线方位约115°，剖面总长7.3km，物理点77个(图1)。

3、资料解译

3.1 可控源音频大地电磁测深解译成果

资料解释原则上主要利用中新生界沉积盖层与古老变质基底之间的电性界面，反演解释基底埋深;根据视电阻率等值线横向梯度变化、垂向位移特征推断断裂构造，另据视电阻率等值线在剖面的形态，推断断裂倾向。解译结果表明，兴隆山前逆冲断裂F1断层面倾向西南，控制着山前榆中盆地的总体沉积格局;F2、F3相向而倾，其间形成地堑，控制着新近系沉积厚度，地堑构造内新近系埋深从西北到东南逐渐减小，由最深2300m减小至最浅1650m;F4断层仅在靠近县城的L1剖面线上有所反映，控制着第四系沉积，与F2大角度相交的F6断裂，推断为导水断裂。依据可控源音频大地电磁测深资料，做出了新近系底界面埋深图(图2)，研究区西南端即山前地段新近系底界面埋深最浅，约几十米至几百米;研究区中段受F2、F3影响，形成局部小地堑，新近系底界面最深，最深至2300m左右;研究区东北端新近系底界面埋深有所变浅，即接近榆中县城方向新近系厚度逐渐减小。研究区中部和东北部新近系底界面埋深均大于1500m，是地热良好的盖层，且热界面埋深较浅，是地热资源的有利远景区，断裂F3、F5周边可作为重点研究区;新近系下伏白垩系既可作为地热盖层又可作为热储层。新近系地层电阻率值约几欧姆米至十几欧姆米，岩性应以泥岩、砂质泥岩为主，泥质含量较高，岩性较为致密，孔隙度较小，热导率较小而形成隔水、隔热层。现阶段查明的断裂多以WN－ES走向，推测以压性为主，缺少更好的东北向导水断裂。

3.2 大地电磁测深测量解译成果

由于MT与CSAMT法的场源不同，不存在近场效应;且此次MT的测点少、点距较大，勘探深度较大但分辨率较差，虽新近系电阻率值较白垩系略低，但MT的分辨率不足以区分新近系与白垩系，故第二层为中新生代沉积层(N+E+K)，整体厚度表现为西南深，东北浅。即基底界面埋深西南深，约3000m;随测线东北向延伸，基底界面埋深逐渐变浅，遇断层F5有所错动，至东北端埋深约2000m(图3)。在物探资料上将3条剖面上的电磁测深点纵向进行了连接，形成4条纵剖面，进行MT反演解译，其中在3条剖面上反映出有隐伏断层F6存在，且都位于F3断层以西，而位于F3断层以东的一条剖面上没有该断层显示，说明该隐伏断层未穿过F3断层，F6断裂可以作为深部地下水循环的通道，对该地热田水量大小具有重要意义。

4、地球物理勘查成果

所采用的CSAMT和MT两种方法所揭示的地下构造大体一致，共查明了6条断裂，其中F1为山前逆冲断裂;F2、F3为正断层，相向而倾，控制新近系的沉积厚度;F4为层间次级小断裂;F5为隐伏控热断裂，F6为隐伏导水断裂，其共同构成了一个完整的地热构造。

物探解译成果分析，兴隆山前地热田位于兴隆山前F1逆冲断裂东北侧榆中盆地一侧，主要受断裂控制的地热田，具有带状热储特征。由于研究区处在地形起伏大、植被覆盖严重的兴隆山与榆中盆地过渡地带，在地表未见热异常。通过物探解译确定了地热构造的各要素，F2与F3断裂形成地堑构造，隐伏F5深大断裂作为地堑构造内的导热断裂，与之呈大角度相交的F6断裂，其方向与地下水流向基本一致，推测为该地热构造内的导水断裂，兴隆山中的基岩裂隙水，沿F6断裂下渗进入F5导热断裂进行热交换后储存于F2与F3断裂形成的地堑构造内。因此，确定兴隆山前地热田范围是:东西分别以F2、F3断裂为界，北至调查区北边界，南到勘查区南边界;地热田长8000m，平均宽1250m，面积约1.6125km2。

5、结论

地热田地下热水随深度自然增温外推断有以下两种可能性:一是热源体就在地热田及其附近，隐伏深度较大，地下水沿补给通道(F6断裂破碎带)经深循环加热后，沿F5控热隐伏断裂破碎带向上运移，在其上部白垩系和新近系碎屑岩中储存。研究区中部和东北部新近系底界面埋深均大于1500m，是地热良好的盖层，且热界面埋深较浅，储存于白垩系和新近系碎屑岩含水层中。通过物探证明研究区内存在完整的地热构造，作为地热田进一步研究工作的依据，根据地热构造内地层厚度变化情况和F5导热断裂的倾向，选定F2和F3断裂之间的地堑构造内，作为下一步研究工作的目标靶区(图4)，为榆中地热资源的进一步研究和开发利用提供科学依据。

参考文献：

[1]冯来泉.2000.物探测井在地热开发中的应用[J].地球学报,21(2):212-215.

[2]胡宁,张良红,高海发.2011.综合物探方法在嘉兴地热勘查中的应用[J].物探与化探,3(35):319-324.

[3]李坚,罗世敏,余年.2011.物探在铁路隧道地热勘探中的应用[J].铁道工程学报,4(151):37-41.

[4]罗怀东.2017.综合物探方法在地热勘查中的应用[J].世界有色金属,6:292-294.

[5]王斌,李百祥,李福城.2015.物探成果在探讨青海鄂拉山活动断裂带控热控震的分段差异性中的应用[J].物探与化探,39(2):311-317.

[6]王文昌,李建新.2014.可控源音频大地电磁测深在新疆温泉县地热勘查中的应用[J].工程地球物理学报,11(3):338-341.

[7]武斌,曹俊兴,邹俊,等.2011.音频大地电磁测深法在川西地热勘查研究中的应用[J].工程勘察,9:91-94.

[8]杨熹云,1990.物化探技术在城市建设中的应用[R].广州:广东省地质科学研究所.曾向东.2018.

李平平,陈海龙.地球物理勘探在地热勘查中的应用[J].矿产勘查,2019(4):938-942.