综合物探工作方法在地热勘查中的应用

2018-09-03

世界有色金属 2018年12期

（山东省地矿工程勘察院，山东济南 250014）

地热作为新兴能源，具有清洁、环保、可持续等优点。

地热勘查一般应用地质和物探方法。地质方法研究区域问题，可看作“面”；研究“面”的目的是确定“线”，即构造带；在本例中，确定“线”的手段是联合剖面法和CSAMT；由“线”定“点”是大极距电阻率测深[1]。因此，从工作方法层次，“面、线、点”可看作地质方法→联合剖面法和CSAMT→大极距电阻率测深[2]。

哲学上，点组成线，线组成面。物探勘查最终目的是确定地热井，这就是“由面（工区）到点（地热井）”的过程。进一步讲，在确定地热井之前，我们往往需要先确定大型断裂、破碎带等地质构造带，这些构造带就好比是“线”。因此，地热勘查可以看作“由面及线，由线及点”的过程，从空间层次就是工区→构造带→地热井[3]。

在空间及方法层次，其面、线、点的关系见下表，下文将主要从工作方法层次详细展开地热勘查中的面线点关系：

表1 面、线、点关系一览表

1 面

1.1 地质条件

工区地层包括第四纪地层、中生代地层及古元古代地层，岩浆岩较发育，主要以侵入脉体或岩墙的形式出现。第四系主要岩性为亚黏土、砂土、砾砂，偶见砾石层；白垩系主要岩性为泥岩、页岩，局部地区可见安山岩及火山角砾岩。古元古界地层主要由大理岩透辉岩及变粒岩组成。

1.2 水文地质条件

工区位于典型的丘陵地区，地势起伏较大，整体趋势略向南倾斜，第四系松散层有较大出露，面积在60﹪以上。北部补给区为山地，海拔较低，多在300m以下，呈北东走向。南侧为陡崖子水库，已几近干涸。水库以北有两条河流，河中水量较少，渗流作用弱。工区属温带海洋气候，年平均降雨量794毫米。工区地下水含水岩组主要为第四系松散岩类孔隙水及花岗岩区裂隙水；孔隙水主要赋存于东南部部山前冲洪积平原、陡崖子水库冲洪积扇地带。在山前冲洪积平原区含水层岩性主要为黏性土、粉土、砂土、碎石土、半胶结砂砾石层等。

1.3 地热条件

鲁东地区位于欧亚板块与太平洋板块边缘内侧，该区属于地壳稳定缓慢隆起地段，地热系统属中低温深循环对流型。大地热流是其主要热源，地表水是地下热水的补给水源，地下水通过发育在花岗岩和变质岩中的断层或断裂破碎带进行下渗，在地质动力作用下完成深循环对流。地下水在深部的径流过程中不断吸取围岩热量，温度缓慢提升，成为热水，而后沿断裂带运移，期间与地下围岩、浅部裂隙水融合，成为化学成分各异、温度高低不等的温泉水。

工区岩性以石英二长岩为主，该岩石质地紧密，风化弱，因此断裂构造以刚性断裂为主，断裂性质为张性断裂，赋水类型多为裂隙水。

2 线

通过研究资料找到一条潜在构造带。其类型、产状、规模不明朗，需要物探进行确定。确定”线”的方法为联合剖面法和CSAMT。

2.1 联合剖面法

图1 联合剖面法L1、L2、L3线视电阻率曲线

工区内共布设三条剖面线，点距40m,靠近交点处点距加密为20m。

若联合剖面曲线的正交点两支分离不大,在低阻交点处一般为断裂带富水构造；如果、同步平行距离较大,而在2～3个测点上,双支产生正反相交时,称为“麻花”低阻异常。这是由于地质体的规模较小或埋藏较深时,地电反映不甚明显；如果、同步下降,到达某一极小值后,又同步上升,则形成“V”形曲线。这是断层破碎带规模较窄，是含水的反映。

由图，L1与L2线曲线对应较为一致。在同一水平位置，OA=300m时视电阻率值较OA=200m时要大，说明随深度加大，视电阻率值升高，这与地质情况相符。

L1线在剖面280m处，存在一正交点，推断此处为断裂构造的反应。两种极距下，交点连线近乎垂直，推测此处断裂构造倾角约为85度，倾向为ES向。同理, L2线在剖面215m处，推断为断裂构造倾角约为85度，倾向为ES向。L3线不存在统一的正交点，且两条曲线较为接近，说明该区域岩性变化较为均匀，综合分析此处为断裂破碎区域。

2.2 CSAMT

图2 CSAMT法视电阻率等值线断面图

如图可见，从地表以下约300m深，岩层视电阻率一般几百到1000Ω·m ；南侧部分受松散沉积层影响，视电阻率值变大，达3000Ω·m以上。300m以下岩层，视电阻率一般大于2000Ω·m，右侧电阻率略偏高，这说明区内岩石电阻率差异较大。横向上，等值线出现“台阶状”或“U型”密集带，且异常沿一定方向延伸，最深处达2000m，推断为断裂构造的反应，构造倾向为南向，倾角约为70-80度。综合分析C5线断裂构造较为理想。