綜合物探技術在地熱田靶區斷裂構造探測中的應用

羅 波

（廣東省有色金屬地質局九三五隊，廣東惠州516001）

地熱資源是一種寶貴的清潔能源，不僅可用于供暖、發電，同時還可提供醫療溫泉水源，地熱資源的開發利用具有顯著的經濟和社會效益。斷裂構造是地下熱水運移和溫度傳導的主要通道，故查明勘查區斷裂構造的空間分布特征是進行地熱資源勘探的重要前提，對評價深部地熱資源的儲量有重要意義。常用地熱資源勘探手段主要有鉆探法與物探法兩類，前者成果直觀準確，但勘探成本高，多用于物探異常區的驗證，物探法效率高，適用于地熱田靶區斷裂構造的面積性探測。常用地熱資源物探勘探手段主要有電阻率法[1]、大地電磁法(MT)[2]、可控源音頻大地電磁法(CSAMT)[3-4]以及氡氣測量法[5]幾類，其中電阻率法作為工程物探領域主要的技術手段之一，其抗干擾能力強，常用于地下幾米至數十米范圍內的地下電性探測；MT 與CSAMT 通過天然或人工激發電磁場探測地下電阻率分布，其探測深度大，單點測量方式對復雜地形地貌條件的適應性好，其缺點在于接收的磁場分量極易受高壓線交流電磁場的干擾。氡氣測量法是通過測量土體中的氡氣含量間接大致推測地下構造的平面分布及傾向的放射性探測技術，但此方法無法獲取構造的縱向分布特征，多用于地熱資源的普查。

本文將電阻率法與CSAMT用于惠州市龍門縣某地熱田靶區范圍內地下隱伏斷裂構造探測，根據測區內典型物探測線的異常特征分析，成功探明了兩條控制地熱資源導熱導水的主斷層空間分布特征，論文研究內容可為地熱資源勘探技術的提升提供參考。

1 工區地質地球物理概況及物探測線布置

龍門縣地處珠江三角洲經濟發展區北部邊緣，鄰近南昆山著名風景區，擁有得天獨厚的地熱資源，有“中國溫泉之鄉”之稱?？辈閰^位于龍門盆地西部邊緣，地貌類型主要為丘陵和洪沖積平原，中部地帶以孤立殘丘為主，植被發育，地表切割輕微，局部裸地見砂質沖溝，區域內褶皺構造和斷裂構造較為發育，但多為第四系所覆蓋，構造形跡以北東向、北西向為主，東西向次之，南北向表現最弱。測區深部存在隱伏巖體為上部地層提供熱源，巖漿熱液沿斷裂破碎帶上涌至測區淺表，對測區形成地熱水礦田較為有利。測區主要巖性有炭質頁巖、炭質灰巖、石英砂巖及砂巖，當地下巖體存在斷裂構造時，地下水會賦存于構造裂隙當中，導致構造附近的電阻率相對周圍巖體極大降低，此物性差異提供了電法與電磁法探測斷裂構造帶的基礎。物探測線總體呈北東向布置，CSAMT 探測點間距為20m，高密度電法采用溫納裝置，電極距10m。

2 物探成果與解釋

圖1為測線DS1-DS1′高密度電法探測結果，因測區頁巖與灰巖均含炭質，且巖體較破碎，地表有多處溫泉出露，溫泉水礦化度高，故電法成果顯示地下介質電阻率普遍偏低，均小于300Ω·m,里程1090～1210m 附近存在自上而下具有一定延伸的條帶狀電阻率異常梯度帶，異常帶向南西傾斜，傾角約50°，推測為淺表部斷層F3引起的異常。

圖1 測線DS1-DS1′高密度電阻率法探測成果

圖2為測線DS2-DS2′高密度電法探測結果，與測線DS1-DS1′類似，地下巖土體電阻率小于400Ω·m,其中里程1110～1180m附近電阻率等值線橫向梯度變化明顯(如圖2所示)為斷層F3引起的異常。

圖2 測線DS2-DS2′高密度電阻率法探測成果

圖3為測線CS1-CS1′CSAMT 探測成果，如圖所示，電阻率剖面縱向上總體呈高—低—高“三層H 型”電性結構，電阻率變化范圍約10～10000Ω·m，其中里程1160m附近電阻率偏低，且等值線向下凹陷，推斷存在向深部延伸的斷層，編號為F1，傾向北東，傾角陡直，約88°，里程1550～1640m 范圍內存在兩條電性變化梯度帶，前者因破碎充填水等因素導致電阻率呈相對低阻異常特征，斷裂編號F2，傾向北東，傾角較陡，約85°，后者異常延伸至-150m，推測為F2的次一級斷裂F3。圖4為測線CS2-CS2′CSAMT探測成果，如圖所示，除里程大于1500m、高程大于-400m區域巖體電阻率值小于200Ω·m外，地下電性結構與測線CS1-CS1′較類似，但F1斷層縱向延伸深度變小，約在高程-1050m附近。

圖3 測線CS1-CS1′CSAMT探測成果

圖4 測線CS2-CS2′CSAMT探測成果

綜合高密度電法及CSAMT 成果可知，測區存在北西向斷裂構造三條（F1、F2、F3），其中F1、F2切割較深，傾角陡直，為較好的控熱構造，F3斷層作為次一級斷裂構造，與F2連通，為較好的導熱導水構造，地下熱水資源賦存有利部位為斷裂F1、F2與及與F3的接觸部位,根據物探探測成果，在F2與F3斷層之間布置兩只地熱鉆孔ZK1與ZK2。

ZK1測溫結果表明20～60m區段水溫多介于45℃～52℃，水溫不穩定，推測該處為地熱流體補給位置，紊流現象明顯，深度大于60m 水溫逐漸下降，至220m 深度溫度約42℃。ZK2測溫成果顯示深度小于40m區段水溫介于30℃～45℃，40～150m區段紊流現象明顯，水溫不穩定，深度150～320m區段水溫逐步下降，約52℃～60℃，推測深部有穩定冷水灌入。此外，深度小于40m范圍內ZK1溫度總體高于ZK2，原因在于F2斷層北東側巖體在測線CS1-CS1′范圍內電阻率較測線CS2-CS2′范圍內顯著偏高，對應的巖體亦較完整，鉆孔附近地下冷水灌入較少。經抽水試驗和綜合分析后表明勘查區地熱流體可采量約1839m3/d，估算的地熱田熱功率為3.47MW，屬小型規模地熱田，地熱田地熱流體水化學類型為SO4·HCO3-Na·Ca 型，屬中性低礦化度淡溫熱水，地熱流體偏硅酸、氟、硫化氫含量均達到了醫療礦水濃度標準。

3 結論

電阻率法與CSAMT 相結合，在物探異常區域布置水文地質鉆探，并開展孔內溫度測試的綜合勘探手段可有效應用于地下深部地熱資源的探測與儲量評估，當勘查區域不存在大面積高壓線電磁干擾的情況下，CSAMT 對隱伏深埋斷裂構造的探測效果較傳統電阻率法更好，斷裂構造在電法與CSAMT 剖面上均體現為電阻率等值線橫向變化梯度大、縱向上呈現帶狀低阻異常區，含地熱水的斷層帶其電阻率值多小于500Ω·m，局部賦存高礦化度溫泉水的區域 電阻率值可小于50Ω·m。