綜合物探法在地熱資源勘探中的應用

宋敬馳　牛作亮

(遼寧省有色地質局一〇八隊)

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綜合物探法在地熱資源勘探中的應用

宋敬馳牛作亮

(遼寧省有色地質局一〇八隊)

摘要在遼寧省某測區首先通過布設重力勘探剖面尋找可能存在的與地熱資源有關的斷裂構造，然后進行可控源音頻大地電磁測深(Controlled source audio-frequency magnetotelluric sounding，CSAMT)工作，詳細了解該區深部構造分布特征，分析其與熱儲的關系，推斷地熱資源存在的有利部位，為地熱井施工提供物探依據。實踐表明：重力勘探和可控源音頻大地電磁測深(CSAMT)相互驗證可有效確定地下水資源的位置與深度。

關鍵詞地熱資源重力勘探可控源音頻大地電磁測深斷裂構造

1測區概況

遼寧省某測區北西、北東均有大面積晚侏羅系花崗巖體出露，巖體NW走向。該巖體侵入時代較晚，有較好的熱源條件，附近有較大范圍的寒武奧陶系灰巖分布，具備富水地層，具有較好的地熱賦存環境。該區大地構造位置處于中朝準地臺(Ⅰ)膠遼臺隆(Ⅱ)太子河—渾江臺陷東部，桓仁凸起北緣。區域地層由下至上主要出露青白口系釣魚臺組石英砂巖夾頁巖，寒武系上統灰巖，奧陶系下統灰巖，侏羅系安山巖、流紋巖、火山碎屑巖及玄武巖。區域主要出露中生代燕山期花崗巖，強烈的燕山期構造巖漿活動為工作區提供了熱源。區域斷裂構造較發育，斷裂構造的交匯部位為地熱水提供了導熱通道和熱水儲存場所，是地熱資源賦存的有利部位。區內巖性相對簡單，主要為灰巖、安山巖、流紋巖、玄武巖、花崗巖等。分別在不同露頭點采集巖性標本，采用對稱四極法對標本進行了電性測定，結果見表1。

表1　巖石物性參數

由表1可知：區內主要巖性(灰巖、花崗斑巖)視電阻率值為中阻(2 500～3 500 Ω·m)；安山巖、流紋巖、玄武巖為中高阻，視電阻率約10 000 Ω·m；花崗巖為高阻，視電阻率大于17 000 Ω·m。區內地熱水的儲量和溫度一般與導熱構造、地熱增溫梯度、熱儲層等關系密切，因此，探測深部構造及熱儲層為勘查關鍵，深部斷裂導致巖石破碎，充水必然導致電阻率降低，巖石平均密度降低，引起重力異常。由此可見，在該區進行電法地熱勘查和重力勘查具備地球物理前提。

2解譯推斷成果

2.1重力推斷解譯

本研究重力勘查設計采用20 m點距，測量間隔選擇55 s，讀數1次，精確度為1 μGal，由測線剖面圖(圖1)可見，重力分布為小號點高，大號點低，在1660#點左右出現低值重力異常，該處與CSAMT[1-4]視電阻率二維反演斷面圖上推斷出的WF2斷裂相對應，推測該處存在斷裂構造。

2.2CSAMT推斷解譯

區域斷裂構造較發育和復雜，不同時期、不同形態、不同規模和不同力學性質的構造形跡均有出現，并有一定的伴生關系。按其展布方向主要有NE、NW向2組斷裂較發育：NE向構造為區內的主要構造，在區域地質圖上最近的有馬圈子—雞冠砬子斷裂；NW向構造為后期構造，將NE向斷裂錯斷。由1#線CSAMT視電阻率二維反演斷面(圖2)推測出1條深部斷裂，編號為WF2。WF2斷裂為深部斷裂，位于1#線剖面的大號點處，為典型的張性含水斷裂。由于CSAMT法存在陰影效應，而異常又位于發射極與多金屬礦之間，為驗證異常的可靠性、降低投資風險，對1#線由南東供電改為北西供電進行觀測。由觀測結果可知：2個不同供電極的探測結果基本一致，均反映了上開口喇叭狀低阻帶，排除了礦體投影的可能，可見WF2斷裂是真實存在的，該斷裂切割深度較大(達2 000 m)。5#線-1 600 m標高斷裂位于1460#點處，3#線-1 600 m標高斷裂位于1590#點處，1#線-1 600 m標高斷裂位于1700#點處。WF2斷裂NW走向，傾向SW，傾角較陡，斷裂南西部為穩定高阻，視電阻率大于10 000 Ω·m，推斷該高阻體為晚侏羅系閻王鼻子花崗巖體的南延，巖體較完整，無明顯斷裂，因此，該巖體內存在地熱資源的可能性不大。WF2斷裂北東部為相對低阻，在3#線上反映最明顯，在高低阻過渡帶上有一上開口的帶狀低阻，視電阻率最小為5 000 Ω·m，該低阻的大號點方向為中阻電性層，視電阻率值5 000～ 8 000 Ω·m，推斷該中阻層為寒武系地層，該層巖性以灰巖為主，灰巖巖性較脆，斷裂構造部位的巖石裂隙發育、導水性較好，是區內理想的含水層位。該帶狀低阻位于花崗巖與老地層的接觸帶，推斷為花崗巖體的侵入接觸帶，接觸帶與老地層不整合接觸，接觸部位充水形成含水斷裂，斷裂具有一定的走向延長和較大的切割深度，為地下水運移、存儲及深部熱能傳遞提供了較好的通道和儲存空間。

圖1　重力點位數據剖面曲線

圖2　1#線CSAMT視電阻率二維反演斷面(單位：Ω·m)

2.3地熱資源賦存有利部位分析

地熱資源是指儲存于地球內部的可再生熱能，一般多以熱氣、熱水的形式存在，多集中于構造板塊邊緣一帶，起源于地球的熔融巖漿和放射性物質的衰變。地熱資源按溫度可分為高溫(大于150°)、中溫(90°～150°)和低溫(25°～90°)3類。本研究地熱資源勘查主要是尋找深部低溫地熱水。區內晚侏羅系侵入花崗巖體為深部地熱資源提供了熱源條件，區內剖面探測結果反映了深部為大面積隱伏花崗巖體，測區北東部有NW向WF2深大斷裂通過，該斷裂為巖體與老地層的接觸帶，接觸帶北東部地表為侏羅系地層，推斷深部可能存在寒武系灰巖層位，寒武系灰巖為理想的熱儲地層，既有晚期巖體提供的深部熱源，又有深部含水層位，具備了地熱資源的成礦條件。據本研究探測結果分析推斷認為，WF2斷裂為最理想的導熱構造，其深部下盤可能存在寒武系地層，該層是區內地熱資源賦存最有利的部位。

3結語

將重力勘探法與可控源音頻大地電磁測深(CSAMT)法相結合，對遼寧省某測區進行了地熱資源勘探，認為WF2斷裂是區內地熱資源理想的賦存部位，對于區內地熱資源勘探開發有一定的參考價值。

參考文獻

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(收稿日期2015-10-26)

宋敬馳(1986—)，男，工程師，110121 遼寧省沈陽市沈北新區中央路73號。