音頻大地電磁法在急傾斜構(gòu)造煤層氣勘探方面的應(yīng)用

古志文++賈建超++譚章坤

【摘 要】隨著世界形勢的變化，中國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)，去產(chǎn)能、綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展成為趨勢，煤炭及鋼鐵行業(yè)首當(dāng)其沖，成為去產(chǎn)能的首要行業(yè)；與此同時(shí)，本文論及煤礦因緊鄰重慶市西南方向，近年來城區(qū)已快速擴(kuò)建至煤礦礦區(qū)，如繼續(xù)保持生產(chǎn)，將對城市建設(shè)造成一定影響。因此，發(fā)展地下煤層氣化產(chǎn)業(yè)，走清潔能源的道路，已成為必然的選擇。通過對音頻大地電磁法在重慶市某煤礦煤層氣探測方面應(yīng)用及效果的闡述，探討了物探方法在急傾斜構(gòu)造煤層氣勘探方面的應(yīng)用效果

【關(guān)鍵詞】煤層氣 急傾斜構(gòu)造 音頻大地電磁法 頁巖氣勘探

重慶市某礦為年產(chǎn)60萬噸的中型煤礦，煤層主要賦存于背斜二疊系龍?zhí)督M地層之中。背斜是煤礦的主體構(gòu)造，屬緊湊型直立褶曲，背斜軸線走向N10°E～S10°W，略呈弧形扭曲，平面上似一“S”型構(gòu)造，背斜中段隆起較高，形似一覆舟，背斜中段兩翼基本對稱，傾角一般65～70°。南北兩端背斜兩翼不對稱，北端西緩（40°）東陡（70°），南端西陡（70°）東緩（40°）。軸部附近地層較為平緩，一般傾角15～40°。總體特征而言，中梁山背斜所賦存煤層屬于急傾斜近距離薄煤層群。

近年來，隨著世界形勢的變化，中國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)，去產(chǎn)能、綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展成為趨勢，煤炭及鋼鐵行業(yè)首當(dāng)其沖，成為去產(chǎn)能的首要行業(yè)；與此同時(shí)，煤礦因緊鄰重慶市西南方向，近年來城區(qū)已快速擴(kuò)建至煤礦礦區(qū)，如繼續(xù)保持生產(chǎn)，將對城市建設(shè)造成一定影響。因此，發(fā)展地下煤層氣化產(chǎn)業(yè)，走清潔能源的道路，已成為必然的選擇。

相關(guān)企業(yè)、地勘單位近年來在中梁山地區(qū)開展了一些列工作，對煤層向深部方向延伸的趨勢做了進(jìn)一步的勘探工作，已取得一些進(jìn)展，本文以下對在礦區(qū)開展音頻大地電磁法勘探工作及其效果進(jìn)行闡述。

1 地質(zhì)及地球物理特征

1.1 地層

勘查區(qū)范圍內(nèi)出露最老地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M地層的頂部，最新地層為三疊系上統(tǒng)須家河組，山間或低洼處分布有少量第四系棕黃色和紫紅色表土圖1所示。

1.2 構(gòu)造

中梁山背斜屬新華夏系川東褶皺帶華鎣山帚狀褶皺群，該褶皺群的主體——華鎣山復(fù)式背斜經(jīng)三匯壩向南后即分為呈帚狀散開的觀音峽、溫塘峽、瀝鼻峽三個(gè)背斜和其間的寬闊向斜。觀音峽背斜北起溪口，向南延伸經(jīng)三度起伏，形成首尾相接的三個(gè)菱形背斜，即北部為龍家灣背斜，中部為天府背斜，南部為中梁山背斜。礦井位于中梁山背斜的南部，該背斜走向近南北，與西面的溫塘峽背斜，東面的南溫泉背斜大致平行見圖2所示。

綜上所述，區(qū)域構(gòu)造面貌是典型的“隔擋式”構(gòu)造，即寬闊的向斜之間為緊湊的背斜，背斜兩翼傾角較陡，軸線扭曲，主背斜與大斷裂伴生，一般情況下背斜北西翼較陡，構(gòu)造較簡單，南東翼較緩，構(gòu)造較復(fù)雜，斷層發(fā)育，切割強(qiáng)烈。

1.3 地球物理特征

從勘查區(qū)物性測試工作成果（表1）可以看出，灰?guī)r地層（飛仙關(guān)組、長興組、茅口組）與粘土及砂巖層（第四系、龍?zhí)督M地層）的電性特征差異明顯。灰?guī)r的視電阻率均值為2563Ω·m，而砂巖、泥巖等巖性的視電阻率均值為335Ω·m及以下，不同巖性之間存在一定的電性差異。使本工區(qū)具備開展電磁法的地球物理勘探條件。

2 采用物探方法

音頻大地電磁法是利用天然的大地電磁場作為場源，來測定地下巖石的電性參數(shù)，并通過研究地電斷面的變化來達(dá)到解決地質(zhì)問題的一種地球物理勘探方法，一般用于探測較深地質(zhì)構(gòu)造（3km以淺）、巖溶及暗河等地質(zhì)體圖3所示。

3 應(yīng)用效果

3.1 地質(zhì)特征

中梁山背斜兩翼依次發(fā)育嘉陵江組、飛仙關(guān)組、長興組、龍?zhí)督M及茅口組地層，從北至南地層層序正常，背斜兩翼基本對稱。根據(jù)以往資料，中梁山地區(qū)電性地質(zhì)剖面如圖4所示。

3.2 音頻大地電磁法成果

音頻大地電磁法工程布置基本平行于地質(zhì)剖面布設(shè)，以探測構(gòu)造、地層的空間展布特征為目的，取得成果見圖5所示。

對于音頻大地電磁法反演剖面，可以取得如下幾點(diǎn)認(rèn)識：

（1）整體規(guī)律：主體構(gòu)造中梁山背斜電性特征反映明顯，在電性剖面上反應(yīng)的背斜兩翼產(chǎn)狀與地質(zhì)資料相對應(yīng)。背斜核部為茅口組（P1m）灰?guī)r，對應(yīng)了剖面中部的高阻電性。剖面整體的灰?guī)r背景值范圍為910～6300Ω·m，對應(yīng)了該地區(qū)主要地層巖性（灰?guī)r）的中高電性值。（2）該剖面內(nèi)主要斷層特征明顯。F11、F15斷層在AMT反演斷面中均有顯示，隱伏斷裂f121亦與低視電阻率異常在深部相應(yīng)位置的擴(kuò)大延展現(xiàn)象對應(yīng)。（3）背斜西翼視電阻率比東翼視電阻率明顯偏低，在標(biāo)高100～-100m區(qū)間內(nèi)，背斜西翼存在一圈比的低視電阻率異常，其視電阻率值低于100Ω·M，劃分為低視電阻率異常區(qū)D1。從電性劃分的地層看，低阻異常D1位于長興組地層與龍?zhí)督M地層兩套地層中，此低阻異常區(qū)推斷為長興組含水地層和龍?zhí)督M隔水層所致。從區(qū)域資料看，長興組地層巖溶較發(fā)育，是該區(qū)的主要含水層；而龍?zhí)督M頂板層隔水層主要巖性為低阻的泥巖、砂巖，加上受到強(qiáng)力的構(gòu)造擠壓力，導(dǎo)致地層裂隙發(fā)育后地表水通過這些裂隙下滲，綜合導(dǎo)致該低視電阻率異常區(qū)。（4）剖面整體電性變化均勻（低阻異常D1除外），反映了整體地層較連續(xù)，并未發(fā)現(xiàn)地層較明顯的錯(cuò)動(dòng)和缺失。在標(biāo)高約140～-200m區(qū)間內(nèi)，主體背斜西翼雖有一個(gè)低電阻率異常區(qū)D1，但從電性形態(tài)看未發(fā)現(xiàn)地層明顯錯(cuò)動(dòng)和缺失，存在隱伏斷裂的電性反映不明顯（f121除外）。

4 結(jié)語

根據(jù)本次音頻大地電磁法成果，從電性上劃分了主要地層，控制了主要構(gòu)造中梁山背斜，其產(chǎn)狀和深度與已知地質(zhì)成果較對應(yīng)；控制了斷層F11、F15的發(fā)育形態(tài)，隱伏斷裂f121與在物探剖面中深部相應(yīng)位置的低視電阻率形態(tài)擴(kuò)大、延伸現(xiàn)象互相印證，也說明了音頻大地電磁法的有效性。

近年來，頁巖氣勘探開發(fā)越來越得到重視，在尋找頁巖地層及相關(guān)的構(gòu)造方面，本次勘探成果亦能取得較好的參考作用。

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