可控源音頻大地電磁法在地熱勘查中的應用

張麗麗,林立新

(1.吉林大學建設工程學院, 吉林長春 130000;2.遼寧省有色地質局一〇一隊,遼寧撫順市 113015)

可控源音頻大地電磁法在地熱勘查中的應用

張麗麗1,2,林立新2

(1.吉林大學建設工程學院, 吉林長春 130000;2.遼寧省有色地質局一〇一隊,遼寧撫順市 113015)

采用了可控源音頻大地電磁測深法(CSAMT),對遼寧東部某地處于火成巖地質背景條件下的裂隙對流型的地熱資源進行勘查。通過對測區(qū)的1條代表性剖面數(shù)據(jù)的反演,以巖石物性為基礎,結合該地區(qū)的地質資料和臨區(qū)已有的地熱資源,探測出了區(qū)內深部構造分布及產狀特征,得出了區(qū)內有兩處熱儲有力部位的結論,為下一步的工作提供了參考。

地熱;可控源音頻大地電磁法;電阻率剖面

可控源音頻大地電磁測深法(CSAMT)是地球物理勘探的重要手段之一,是探測研究地質體、地質構造、地層界面,進行立體地質填圖非常有效的手段,因此被廣泛應用于地質找礦、水文地質、工程地質、地災防治、礦山環(huán)境治理等前期調查與勘查工作中[1-5]。為了對遼寧東部某地區(qū)的地熱資源進行調查研究,作者采用CSAMT進行了前期探測工作,取得了良好效果。

1 研究區(qū)地質條件及相關參數(shù)

1.1 研究區(qū)地質條件

研究區(qū)在大地構造上處于太子河-渾江臺陷之桓仁凸起的北部邊緣,桓仁中生代火山盆地邊緣,為早元古代基底與太古代基底的復合部位,北部為太古宙基底,南部為早元古界基底。莊河-桓仁深大斷裂構造帶之北延二戶來子-拐磨子斷裂構造帶從區(qū)內通過,該斷裂是仍在活動的控熱深大斷裂。

區(qū)內地層與巖石為安山巖、遼河群蓋縣組片巖、大理巖和燕山期花崗巖等。其中燕山期花崗巖未出露地表,其埋深距地表一般在550～1000 m,屬燕山期及后期侵入體,通常被認為是淺源地熱的熱源。區(qū)內地層、巖石和構造具備了儲、蓋、通等地熱地質條件。

研究區(qū)內的斷裂構造十分發(fā)育,主要有3組,北東東向斷裂、北西西向斷裂和北北東向斷裂帶。

北東東向斷裂主要為二戶來子-拐磨子斷裂帶(F1)。斷裂帶寬30～45 m,通過研究區(qū)北側,是區(qū)域性長期活動的繼承性深大斷裂。其早期活動以韌性活動為主,形成具有韌性剪切特征的微小尺度構造群,如石英的拉長拔絲,C形褶曲等;中期活動以壓扭為主,形成壓性斷裂帶,寬30～45 m,斷層泥極為發(fā)育,伴有滑石化,形成滑石礦;晚期以張性活動為主,充填有閃長巖脈及煌斑巖脈。斷裂帶產狀為傾向南東,傾角65°,其電法勘探表現(xiàn)為低電阻率的電性特征。

二戶來子-拐磨子大斷裂是含水及導水斷裂,沿斷裂帶有多個泉水出露點,泉水溫度為8～10℃,高于其它泉水溫度的5～7℃,且水溫受季節(jié)性變化不大。

北西西向斷裂主要為哈達河斷裂(F2),分布于大川南山山角-魚場-石廟子一帶,有多處露頭,并有高密度電法剖面控制,為張性斷裂,寬50 m,角礫呈棱角狀,充填有斷層泥,其被北東向切錯,該斷裂總體產狀為傾向北東,傾角65°,在北東向斷裂附近傾角為55°,本斷裂主要位于大理巖中,深部則表現(xiàn)為低電阻率的含水電性特征。

北東向斷裂由一系列的北東向展布的小型張扭性斷裂組成,每條斷裂都具有較大的錯距,在斷裂密集處,斷裂間隔20～30 cm一條,它們共同形成了寬10 m的構造破碎帶。這組破碎帶走向45°～70°,北西傾,傾角60°～65°。

1.2 區(qū)內相關參數(shù)

為了進行對比,在研究區(qū)采集了具有代表性的4組相關巖石樣本,進行極化率和電阻率等參數(shù)測定,每組樣本數(shù)量14～18塊不等,其測定統(tǒng)計結果見表1。

表1 工作區(qū)巖石電性參數(shù)測定統(tǒng)計結果

2 測點布置與實測成果

2.1 測點布置

根據(jù)研究區(qū)內交通及周邊地質環(huán)境,選擇測區(qū)東5 km的某村作為供電發(fā)射極,AB距1500 m,供電電流6 A,最小收發(fā)距5 km;起始工作頻率為16 Hz,二維反演起算頻率為32 Hz。可滿足使用遠區(qū)數(shù)據(jù)的要求,反演結果可靠。CSAMT工作依設計共布設了9條剖面,本次研究只針對于異常剖面。

2.2 異常的解釋推斷

通過對CSAMT探測結果分析,北部垂直16線這條剖面用以探測二戶來子-拐磨子大斷裂的深部狀態(tài),探測結果出現(xiàn)低阻異常。電阻率異常剖面見圖1。

圖1 16線剖面電阻率斷面

從CSAMT法反演成果剖面圖上看,淺部以1800號點為界,小號點為中低阻電性層,電阻率值在500Ω·m以下,推斷為遼河群地層;大號點處為中高阻層,電阻率值為1000～3000Ω·m,推斷為安山巖的反映。區(qū)內深部為高阻反映,電阻率值在3000Ω·m以上,表現(xiàn)為南升北降,具有侵入巖體特征。根據(jù)場值特征及區(qū)內地質特征,推斷該高阻體為花崗巖侵入體。

根據(jù)場值及斷裂構造反映特征,區(qū)內推斷斷裂3條,分別標記為WF3、WF7、WF8。WF3斷裂為區(qū)內深大斷裂,切入花崗巖體,切割深度超過1500 m,表現(xiàn)為近東西走向,傾向南,傾角約50°,從區(qū)域地質資料分析推測,該斷裂即為二戶來子-拐磨子斷裂。WF7為花崗巖體與遼河群的接觸斷裂,走向近東西,傾向北,埋深較淺,地表無明顯地溫異常,推斷與熱儲關系不大。WF8斷裂為安山巖層間斷裂,表現(xiàn)為近東西走向,傾向南,傾角約45°。該斷裂埋深較淺,遠離花崗巖體,地表無明顯地溫異常,推斷與熱儲關系不大。

根據(jù)已知的臨區(qū)溫泉地表出露處CSAMT剖面特征,分析認為,溫泉和熱儲與巖漿巖體有關,特別是燕山期和燕山晚期侵入巖體,深部巖漿巖是區(qū)內溫泉的熱源,在熱源巖體內或巖體邊緣尋找含水裂隙應是尋找中高溫熱水的方向。區(qū)內有隱伏花崗巖體存在,有WF3深斷裂切入巖體,有淺部斷裂作為地下水的補給,巖體深部有存在中高溫熱儲的可能。因此,推斷WF3斷裂深部巖體內是尋找中高溫地熱資源的有利部位。

3 結 論

(1)通過CSAMT大功率大深度剖面測量工作,探測出了區(qū)內深部構造分布及產狀特征。

(2)通過物探異常分析,依據(jù)區(qū)內地質特征、地熱成礦規(guī)律,分析推斷了兩處熱儲有力部位,并據(jù)此提供了鉆孔布置位置。

總體來說,筆者認為本區(qū)較有利地段為工作區(qū)北部16,18線段,需要通過鉆探進一步驗證。

[1]吳豐收,李 靜,吳德勝.可控源音頻大地電磁法在地熱勘探中的應用[J].工程地質學報,2011(19):407-411.

[2]張利民,王志榮,勒建市.可控源音頻大地電磁法在地熱勘探中的應用[J].中州煤炭學報,2011(6):39-40.

[3]宋希利,彭玉明,王仕昌.可控源音頻大地電磁法在平陰縣地質災害調查中的應用效果[J].山東國土資源,2010,26(7): 13-16.

[4]成江明.可控源音頻大地電磁法在資源勘查中的應用探討[J].企業(yè)技術開發(fā),2011,30(21):21-23.

[5]孫 林.可控源音頻大地電磁法在地熱資源勘查中的應用[J].河北煤炭,2010(1):47-50.

2012-03-26)

張麗麗(1984-),女,黑龍江克山人,工程師,在職碩士研究生,主要研究方向為地質工程、地球物理勘探等。