摘 要：唐山市芦台经济技术开发区有着丰富的中深层地热资源，但勘探程度较低。本文采用大地电磁测深（MT）法进行地质勘查，对4条测线的两种模式电性曲线进行了对比，对频率-视电阻率斷面进行了拟合分析，实现了一维和二维深度-视电阻率的反演，查明了了沧东断裂在平面上的具体位置，划分出地层剖面上的4个电性层，明确了沧东断裂以西岩溶热储层的顶板埋深。通过钻探，验证了物探成果。实践证明，MT法在本项目中具有很好的应用效果。

关键词：MT法;大地电磁;地热;芦台

Abstract： There are abundant geothermal resources in the middle and deep layers in The economic and Technological Development Zone of Lutai， Tangshan， but the degree of exploration is relatively low. In this paper， the magnetotelluric sounding （MT） method was used for geological exploration. The electric curves of two modes of four lines were compared. The frequency apparent resistivity section was fitted and analyzed. The inversion of one dimension and two dimension depth apparent resistivity were realized. The specific position of Cangdong fault on the plane was found out. Four electric layers on the stratigraphic section were divided， and Cangdong fault was defined The roof depth of the Western Karst thermal reservoir. The results of geophysical exploration were verified by drilling. It was proved that MT method had a good application effect in this project.

Key words： MT method， magnetotelluric， geothermal， Lutai

0 引言

唐山市芦台经济技术开发区在地理上位于天津宁河县内，总面积133km2。构造位置横跨渤海湾盆地沧县隆起北部的潘庄凸起、王草庄凸起与黄骅坳陷西部的宁河凸起与北塘凹陷等4个三级盆地构造单元（图1）。

已有的地热井资料提示，工作区及周边有着丰富的地热资源（表1），主要开发新近系馆陶组砂岩热储与雾迷山组碳酸盐岩热储两套性质不同的含水层。以沧东断裂为界，东侧的黄骅坳陷内碳酸盐岩埋藏较深，主要开发新近系馆陶组砂岩热储;西侧的沧县隆起则开发雾迷山组碳酸盐岩热储。这些地热井的勘探成功，显示着芦台经济技术开发区的地热资源开发有着良好的前景。

本区以往的地热资源勘查程度相对较低，主要是对工作区的地层、构造、热储层、地温场等有初略的了解。如《天津市山岭子地热田详查报告》中重力面积测量测点密度每平方公里4～5个物探点;《天津市潘庄—芦台地热资源普查报告》项目重点研究桥沽、芦台区域，线距3～6km，点距2～4km，测点密度偏小，大地电磁测深工作精度仅为1点/11.19km2;《天津市基岩地质构造调查与区域地壳稳定性评价成果报告》项目大地电磁测点点距一般在3km左右，有一条测线由北西向南东穿工作区而过，但测点点距较大，工作区内测点数量较少，且地质解译精度较低。以往地热勘查工作结果显示，工作区内地层埋深、断裂的确切位置和产状不清，特别是热储层的埋深及厚度未知，地热开发利用具有不确定性。

为进一步开发工作区内的地热资源，降低风险，需在开发前进行经济有效的地球物理勘查。在众多地球物理勘探方法中，大地电磁测深法（ magnetotellurics sounding method，简称MT法） 具有勘探深度大、观测效率高、对低阻层分辨能力强等优点，被广泛应用于矿产资源勘查、油气资源勘探、地热资源普查等方面[1]。本次研究拟运用MT法来探测工作区沧东断裂的具体位置与两侧不同类型热储的地层发育特征，以便更好地指导勘探井部署和资源开发。

1 地质概况

1.1 构造

王草庄凸起位于沧县隆起北部，北东以宁河—宝坻断裂与宝坻凹褶为邻，南东、北西部分别以断裂与宁河凸起和武清凹陷为界，南为潘庄凸起。中—新元古界和寒武系分布在北西部边缘，中、南部由奥陶系和石炭—二叠系组成北西向的向斜构造，奥陶系分布在两侧，中间为石炭—二叠系。

沧东断裂总体走向为NNE，倾向SEE，倾角30～48°，为西盘相对上升的正断层。它是沧县隆起与黄骅拗陷的分界。在工作区内主要控制着中生界和新生界古近系的沉积。沧东断裂（天津段）是一条隐伏的、控制沧县隆起与黄骅拗陷地质建造的重要断裂，断深在上地壳底部、中地壳上部，倾向在水平方向上延伸数十千米，在上地壳浅部能将下部热储层高位热能以热对流形式传递到浅部，影响范围随远离断裂带而减弱. 具有较强的导热、导水能力[2]。

1.2 地层与电性

区内地层自上而下有：新生界（第四系、新近系），古生界（奥陶系、寒武系），中、新元古界（青白口系和蓟县系雾迷山组）。

根据天津地区地层岩性及电性特征，结合4条测线综合解释，推测工作区内地层特征如下：

第四系（Q）：二维反演视电阻率值变化较大，约1～200Ω？m，反映了地下300m左右范围内的电性不均匀性。根据物探反演成果，预测区内厚度在300～320m之间，底板埋深变化不大，具有从北西到南东逐渐加深的趋势。工作区内底板埋深等值线图如图7。

新近系明化镇组（Nm）：二维反演视电阻率值约50～200Ω？m。根据物探反演成果，预测厚度500～600m左右，底板埋深800～900m，底板埋深具有由北西往南东逐渐加深的趋势。

新近系馆陶组（Ng）：二维反演视电阻率值约30～70Ω？m。根据物探反演成果，预测厚度在400m左右，底板埋深在1200～1300m之间，底板埋深具有由北西往南东逐渐加深的趋势。

寒武系—奥陶系（？-O）：二维反演视电阻率值约50～150Ω？m。根据物探反演成果，预测厚度1400m左右，底板埋深在2600～2700m之间，底板埋深具有由北西往南东逐渐加深的趋势。元古界（Pt）：二维反演视电阻率值大于150Ω？m，分布于寒武系之下。

3.2.2 构造

本次大地电磁测深工作可解译出断裂1条，即沧东断裂。沧东断裂在工作区内东南部穿过，走向为NE向，傾向SE。

在原始曲线类型分析中，已分析出断层的存在性。

在一维反演成果图上，MT1线整条曲线在深度小于1km时，视电阻率值横向变化不大，局部存在电性不均匀体;深度大于1km时，MT1-01号点至MT1-12号点视电阻率值由30Ω？m逐渐升高，而MT1-13号点至MT1-19号点视电阻率值从深度1.5km左右才开始由30Ω？m逐渐升高。MT2线的电性特征与MT1线类似，浅部（深度小于1km时）视电阻率值横向变化不大，局部存在电性不均匀体，深度大于1km时，MT2-01号点至MT2-12号点视电阻率值由30Ω？m逐渐升高，而MT2-13号点至MT2-20号点视电阻率值从深度1.5km左右才开始由30Ω？m逐渐升高，且MT2线深度大于1km后的电性横向变化更明显。说明在MT1-13号点及MT2-13号点位置处存在断裂。

在二维反演成果图上， MT1线在浅部（深度小于1km）视电阻率值横向变化较大，但整体呈层状，局部存在多个电性不均匀体;深度大于1km时，MT1-01号点至MT1-12号点视电阻率值由50Ω·m逐渐增大，MT1-13号点至MT1-19号点在深度大于1.5km时，随着深度增加，视电阻率值才由50Ω？m逐渐增大。MT2线在深度小于1km时，视电阻率值横向变化较大，整体呈层状，局部存在电性不均匀体;深度大于1km时，随深度增加，视电阻率值由50Ω·m逐渐增大，但在MT2-13号点左右两侧，电性特征出现差异，左侧视电阻率值较右侧明显偏高，出现等值线扭曲形态。二维反演成果也表明在MT1-13号点及MT2-13号点处存在断裂。

综合曲线类型图、一维反演成果及二维反演成果，最终综合判断沧东断裂位于MT1-13号点与MT2-13号点连线处，埋深大于1km。

4 勘探孔布置及验证

4.1 位置

根据地面建筑物分布和物探解译结果，将勘探孔位置布设于地形相对平坦、视电阻率值相对较低、构造上位于沧东断裂西侧某处。位置示意图如图8。

4.2 钻探情况

经过施工，勘探孔揭露地层及厚度如表3，测井解释见图9。

从表3可以看出，工作区第四系平原组地层底界埋深在MT 法二维反演中解释为在300-320米之间，实钻结果为315米;明化镇组底界埋深二维反演解释在800-900米，实钻为807米;馆陶组底界埋深二维反演解释在1200-1300米之间，实钻为1195米;奥陶系未钻穿。从测井曲线中也可以看出，RD曲线在奥陶系顶部出现明显的上升趋势，跟MT法解释的视电阻率变化情况保持一致。

5 结论

在工作区内采用大地电磁测深（MT）法进行地质勘查，对4条测线的两种模式电性曲线进行了对比，对频率-视电阻率断面进行了拟合分析，实现了一维和二维深度-视电阻率的反演，对区内的地层和构造进行了综合解译，解译结果最终得到钻探数据验证。主要成果如下：

（1）明确了沧东断裂在平面上的具体位置及其剖面上的产状。在MT1-13号点和MT2-13号点位置处存在断裂。埋深在1km以下。

（2）频率-视电阻率曲线显示，垂向空间上可以分为四层，各层频率范围为320-150Hz、150-70 Hz、70-0.5 Hz及0.5 Hz以下。

（3）一维及二维连续反演显示，大部分区域视电阻率剖面可以分为4层。第一层，深度0～300m左右，视电阻率值较低，一般小于10Ω？m;第二层，深度300～800m左右，视电阻率值较高，一般大于20Ω？m;第三层，深度800～1300m左右，视电阻率值较低，一般小于20Ω？m，厚度约500～600m;第四层，深度在1300m以下，视电阻率值较高，一般大于50Ω？m。

（4）工作区内地层具体可以解释为：第四系底板埋深300～320m左右，新近系明化镇组底板埋深800～900m左右，新近系馆陶组底板埋深1200～1300m左右，奥陶系底板埋深1800～1900m左右，寒武系底板埋深2600～2700m左右，雾迷山组顶板埋深3400～3500m左右。

（5）勘探孔钻遇地层与MT法解释情况基本吻合。

参考文献：

[1] 朱怀亮，胥博文，刘志龙，等.大地电磁测深法在银川盆地地热资源调查评价中的应用[J].物探与化探，2019，43（ 4） ： 718-725.

[2] 隋少强，汪新伟，周总瑛，等.天津岩溶地热田热储特征研究[J].地质与资源，2019，06-0590-06.

[3] 刘冬节，李涛，汤正江，等.天津市宝坻城区南地热资源普查项目大地电磁测深勘测报告[R]. 安徽省勘查技术院.2006：P20.

[4] 胥博文，刘志龙，叶高峰，等.2018.宁河凸起地热资源远景区评价分析—来自大地电磁测深法的证据.地球物理学进展，33（ 6）：2278-2284，doi： 10.6038 /pg2018BB0484.

[5] 隋少强，章惠.多种非震技术在沈北新区某工区地热勘查中的应用[J].技术与市场，2019，26（10）：59-65.

作者简介：

卢星辰（1983年8月），男，工程师职称，2010年6月中国地质大学（武汉）地下水科学与工程专业，硕士毕业。研究方向：地热资源开发利用.