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CSAMT法在浙江东阳水口一带地热勘查中的应用

2020-01-06

中国资源综合利用 2019年12期
关键词:断裂带含水物探

(湖南省核工业地质调查院,长沙 410016)

地热资源作为一种清洁能源,被得到广泛的开采与利用[1]。其埋藏分布大多与北东向区域断裂的基底埋藏分布、深部地层岩性等相关。浙江中部断裂带较发育,自然出露的地热异常点很少,尤其在东阳市水口一带属于地热空白区。CSAMT法具有探测深度达、分辨率高等特点,被广泛地用于地热勘查中[2-11]。

1 区域地质背景

1.1 地质背景概述

工作区及周边主要有北东和北西向两组断裂分布(见图1),近邻测区北东向断裂有三条,由北至南是荷花山断裂、水口-木棉田断裂、扬坞断裂、清塘-新塘断裂,大致呈40°~50°走向,以间距1~2 km近似平行展布。北东向断裂北东部断裂有后岭山—胡前庄断裂,长大于20 km,走向310°~315°。

工作区出露地层较为简单,主要为第四系冲洪积层;侏罗系火山碎屑岩,其岩性多由玻屑、晶屑熔结凝灰岩,角砾沉凝灰岩;第三系由粗面英安岩构成,底部为火山集块岩、角砾岩以及紫红色泥质粉砂岩等。

1.2 地球物理特征

区内不同地层、岩石间存在明显的电阻率差异,并且与密度有相似的变化规律,如表1所示。总体上,成岩地层电阻率高于松散层,第四系覆盖层电阻率与断裂带相近。

由表1可见,各岩性之间电性有较大的差异,可以较好地区分,为开展CSAMT法提供了较好的物理前提。

图1 研究区区域地质简图

表1 地层地球物理参数特征

2 工作方法

2.1 野外观测系统

根据地质野外调查情况以及试验数据,野外观测系统发射极至接收机的距离为6~8 km,AB=1.5 km,电流为6~10 A,有效勘探深度约为1 500 m,测点偏离发射偶极子中垂线最大角度为15°。

2.2 观测设备选择

本次勘查采用加拿大凤凰公司研发的V8网络多功能电法仪。该设备主要由接收系统与发射系统两部分,该接收与发射系统依靠GPS授时、同步,不受人为操作干预,从而减小同步的测量误差。

2.3 资料处理

资料处理主要包括数据预处理和数据正反演两部分内容。本次资料处理采用成都理工大学研发的MTsoft2D数据处理软件,该软件具有强大的预处理及正反演功能[12]。一是数据预处理:主要解决编辑跳点、静态效应、近场矫正、场源效应和随机干扰等问题。二是正反演计算:数据经过预处理后可进入正反演计算,其中,正演计算是在设定初始模型下进行的,正演结果与实测数据进行对比,是模型参数调整和反演参数设定的依据。

3 成果解译(CSAMT法典型断面异常分析及综合解释)

3.1 典型断面异常分析

图2(a)为3线反演断面图,地表有一似层状低阻异常体,视电阻率在200 Ω·m以内,在推测为第四系覆盖层,60~180 m、260~420 m段有一条带状低阻异常体,电阻率在50~200 Ω·m,推测为含水断裂带F1和F2,260~420 m段低阻异常体较为宽大,推测在该段有别的方向的断裂带存在。

图2 2线和4线二维反演断面图

图2(b)为4线反演断面图,其距离2线200 m,由此可见,地表有一似层状低阻异常体,视电阻率在200 Ω·m以内,推测其为第四系覆盖层,20~180 m、240~420 m段有一条带状低阻异常体,电阻率在50~200 Ω·m,推测其为含水断裂带F1和F2,推测该段有别的方向的断裂带存在。

从两个断面成果对比,低阻异常体形态、产状大致一致,地层空间展布基本呈线性分布,断面成果相互佐证,说明推测断裂带的存在真实可靠[13-15]。

3.2 成果综合解释

根据测线物探异常位置以及异常形态,结合地质资料综合分析,本次勘查基本查明地质结构的空间展布规律。工作区内发现3条断裂带F1、F2、F3(见图3),其中F1、F2为NE向断裂,F3断裂为NE向,断裂带走向稳定,产状较为陡立。根据物探成果,本研究圈定了两个含水性较好的区块,结合地质情况分析,确定了北面含水区块F1与F3断裂交汇位置,即探采结合井井位布设在物探3测线180 m点北东侧5 m处,设计孔深为800 m。

图3 物探综合成果图

3.3 成果验证

钻探岩心显示,岩石均为上侏罗统火山碎屑凝灰岩、沉凝灰岩,韵律结构明显,岩石微密坚硬,断裂带岩石呈碎裂结构,含有较多石英脉、碳酸盐脉。含水段分别为105~150 m;290~348 m;509.5~597.0 m;688~740 m处,这些含水段总体位置与断裂带产出一致,总体含水特征裂隙发育,岩心破碎。终孔孔深为760 m,水温为35.8℃,水量为300 t/d。

通过钻探资料与物探剖面对比,笔者发现,含水部位都处于断裂带内开启较好的部位,与物探成果相吻合,说明在地热盲区开展CSAMT法有效的。

4 结论

浙江东阳水口一带开展地热勘查,通过采用CSAMT法,查明该区的地质构造空间展布情况,结合区域水文地质资料,为地热井的布设提供依据。同时,这对地热盲区寻找地热资源具有一定的指导意义。工作区利用CSAMT法进行地热勘查,发现了3条断裂带,圈定了两个富水区,查明了研究区地质构造的空间展布情况,为工作区地热的开采提供科学依据。钻孔施工结果表明,CSAMT法成果与钻探成果相吻合,取得较好效果,验证了CSAMT法的可靠性,同时说明CSAMT在地热盲区开展工作具有较好的应用效果。

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