綜合物探法在地?zé)豳Y源勘探中的應(yīng)用

宋敬馳　牛作亮

(遼寧省有色地質(zhì)局一〇八隊(duì))

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綜合物探法在地?zé)豳Y源勘探中的應(yīng)用

宋敬馳牛作亮

(遼寧省有色地質(zhì)局一〇八隊(duì))

摘要在遼寧省某測(cè)區(qū)首先通過(guò)布設(shè)重力勘探剖面尋找可能存在的與地?zé)豳Y源有關(guān)的斷裂構(gòu)造，然后進(jìn)行可控源音頻大地電磁測(cè)深(Controlled source audio-frequency magnetotelluric sounding，CSAMT)工作，詳細(xì)了解該區(qū)深部構(gòu)造分布特征，分析其與熱儲(chǔ)的關(guān)系，推斷地?zé)豳Y源存在的有利部位，為地?zé)峋┕ぬ峁┪锾揭罁?jù)。實(shí)踐表明：重力勘探和可控源音頻大地電磁測(cè)深(CSAMT)相互驗(yàn)證可有效確定地下水資源的位置與深度。

關(guān)鍵詞地?zé)豳Y源重力勘探可控源音頻大地電磁測(cè)深斷裂構(gòu)造

1測(cè)區(qū)概況

遼寧省某測(cè)區(qū)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(shí)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?guī)r分布，具備富水地層，具有較好的地?zé)豳x存環(huán)境。該區(qū)大地構(gòu)造位置處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)(Ⅰ)膠遼臺(tái)隆(Ⅱ)太子河—渾江臺(tái)陷東部，桓仁凸起北緣。區(qū)域地層由下至上主要出露青白口系釣魚臺(tái)組石英砂巖夾頁(yè)巖，寒武系上統(tǒng)灰?guī)r，奧陶系下統(tǒng)灰?guī)r，侏羅系安山巖、流紋巖、火山碎屑巖及玄武巖。區(qū)域主要出露中生代燕山期花崗巖，強(qiáng)烈的燕山期構(gòu)造巖漿活動(dòng)為工作區(qū)提供了熱源。區(qū)域斷裂構(gòu)造較發(fā)育，斷裂構(gòu)造的交匯部位為地?zé)崴峁┝藢?dǎo)熱通道和熱水儲(chǔ)存場(chǎng)所，是地?zé)豳Y源賦存的有利部位。區(qū)內(nèi)巖性相對(duì)簡(jiǎn)單，主要為灰?guī)r、安山巖、流紋巖、玄武巖、花崗巖等。分別在不同露頭點(diǎn)采集巖性標(biāo)本，采用對(duì)稱四極法對(duì)標(biāo)本進(jìn)行了電性測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　巖石物性參數(shù)

由表1可知：區(qū)內(nèi)主要巖性(灰?guī)r、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(qū)內(nèi)地?zé)崴膬?chǔ)量和溫度一般與導(dǎo)熱構(gòu)造、地?zé)嵩鰷靥荻取醿?chǔ)層等關(guān)系密切，因此，探測(cè)深部構(gòu)造及熱儲(chǔ)層為勘查關(guān)鍵，深部斷裂導(dǎo)致巖石破碎，充水必然導(dǎo)致電阻率降低，巖石平均密度降低，引起重力異常。由此可見(jiàn)，在該區(qū)進(jìn)行電法地?zé)峥辈楹椭亓辈榫邆涞厍蛭锢砬疤帷?/p>

2解譯推斷成果

2.1重力推斷解譯

本研究重力勘查設(shè)計(jì)采用20 m點(diǎn)距，測(cè)量間隔選擇55 s，讀數(shù)1次，精確度為1 μGal，由測(cè)線剖面圖(圖1)可見(jiàn)，重力分布為小號(hào)點(diǎn)高，大號(hào)點(diǎn)低，在1660#點(diǎn)左右出現(xiàn)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(duì)應(yīng)，推測(cè)該處存在斷裂構(gòu)造。

2.2CSAMT推斷解譯

區(qū)域斷裂構(gòu)造較發(fā)育和復(fù)雜，不同時(shí)期、不同形態(tài)、不同規(guī)模和不同力學(xué)性質(zhì)的構(gòu)造形跡均有出現(xiàn)，并有一定的伴生關(guān)系。按其展布方向主要有NE、NW向2組斷裂較發(fā)育：NE向構(gòu)造為區(qū)內(nèi)的主要構(gòu)造，在區(qū)域地質(zhì)圖上最近的有馬圈子—雞冠砬子斷裂；NW向構(gòu)造為后期構(gòu)造，將NE向斷裂錯(cuò)斷。由1#線CSAMT視電阻率二維反演斷面(圖2)推測(cè)出1條深部斷裂，編號(hào)為WF2。WF2斷裂為深部斷裂，位于1#線剖面的大號(hào)點(diǎn)處，為典型的張性含水?dāng)嗔选Ｓ捎贑SAMT法存在陰影效應(yīng)，而異常又位于發(fā)射極與多金屬礦之間，為驗(yàn)證異常的可靠性、降低投資風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)1#線由南東供電改為北西供電進(jìn)行觀測(cè)。由觀測(cè)結(jié)果可知：2個(gè)不同供電極的探測(cè)結(jié)果基本一致，均反映了上開(kāi)口喇叭狀低阻帶，排除了礦體投影的可能，可見(jiàn)WF2斷裂是真實(shí)存在的，該斷裂切割深度較大(達(dá)2 000 m)。5#線-1 600 m標(biāo)高斷裂位于1460#點(diǎn)處，3#線-1 600 m標(biāo)高斷裂位于1590#點(diǎn)處，1#線-1 600 m標(biāo)高斷裂位于1700#點(diǎn)處。WF2斷裂NW走向，傾向SW，傾角較陡，斷裂南西部為穩(wěn)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(wú)明顯斷裂，因此，該巖體內(nèi)存在地?zé)豳Y源的可能性不大。WF2斷裂北東部為相對(duì)低阻，在3#線上反映最明顯，在高低阻過(guò)渡帶上有一上開(kāi)口的帶狀低阻，視電阻率最小為5 000 Ω·m，該低阻的大號(hào)點(diǎn)方向?yàn)橹凶桦娦詫樱曤娮杪手? 000～ 8 000 Ω·m，推斷該中阻層為寒武系地層，該層巖性以灰?guī)r為主，灰?guī)r巖性較脆，斷裂構(gòu)造部位的巖石裂隙發(fā)育、導(dǎo)水性較好，是區(qū)內(nèi)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?dāng)嗔眩瑪嗔丫哂幸欢ǖ淖呦蜓娱L(zhǎng)和較大的切割深度，為地下水運(yùn)移、存儲(chǔ)及深部熱能傳遞提供了較好的通道和儲(chǔ)存空間。

圖1　重力點(diǎn)位數(shù)據(jù)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?zé)豳Y源賦存有利部位分析

地?zé)豳Y源是指儲(chǔ)存于地球內(nèi)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(gòu)造板塊邊緣一帶，起源于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。地?zé)豳Y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?zé)豳Y源勘查主要是尋找深部低溫地?zé)崴^(qū)內(nèi)晚侏羅系侵入花崗巖體為深部地?zé)豳Y源提供了熱源條件，區(qū)內(nèi)剖面探測(cè)結(jié)果反映了深部為大面積隱伏花崗巖體，測(cè)區(qū)北東部有NW向WF2深大斷裂通過(guò)，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?guī)r層位，寒武系灰?guī)r為理想的熱儲(chǔ)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?zé)豳Y源的成礦條件。據(jù)本研究探測(cè)結(jié)果分析推斷認(rèn)為，WF2斷裂為最理想的導(dǎo)熱構(gòu)造，其深部下盤可能存在寒武系地層，該層是區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源賦存最有利的部位。

3結(jié)語(yǔ)

將重力勘探法與可控源音頻大地電磁測(cè)深(CSAMT)法相結(jié)合，對(duì)遼寧省某測(cè)區(qū)進(jìn)行了地?zé)豳Y源勘探，認(rèn)為WF2斷裂是區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源理想的賦存部位，對(duì)于區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源勘探開(kāi)發(fā)有一定的參考價(jià)值。

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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(yáng)市沈北新區(qū)中央路73號(hào)。