大地電磁測深法在阜陽市地熱資源可行性勘查中的應用

薛小建 陳海波

摘 要：大地電磁測深法是研究地殼巖石圈至上地幔構造的一種地球物理深部探測方法。它是以天然交變電磁場為場源的頻率域電磁測深法，利用大地電磁測深法反映地質體的電性差異，可以確定具有不同電性特征的地質體的空間展布。在本次地熱資源勘查中，利用大地電磁法解譯斷裂帶的走向和產狀、地層結構界線（熱儲及蓋層）、松散層厚度、基底分布，圈定地熱異常區，取得了一定的成果。

關鍵詞：大地電磁;地熱資源;電性差異

1 緒論

阜陽市是安徽西北部輕工業及農業大市，區位優勢明顯，是帶動安徽西北部經濟發展的關鍵地區。近年來隨著城市建設和旅游業的發展及國家提倡開發利用環保綠色能源，市政府多次主動向省國土資源主管部門提出要求勘查并開發利用地熱資源，主要用于人體洗浴保健、農業開發和室內取暖等方面。勘查開發地熱資源是阜陽市經濟建設的迫切需要[1]，過去大地電磁測深法在地熱資源勘查中取得了很多成績[3-4]，因此在阜陽地區投入此方法是可行的。

2 區域地質概況及地球物理特征

2.1 地層

勘查區區域地表皆被第四系覆蓋，上第三系較均勻分布全區。據已有資料顯示：其下伏地層水平及垂向變化均較大。地層分布情況可總體概括為四層，自上而下分別為：第一層由第四系和上第三系組成，其下部的館陶組構成第一熱儲層組。第二層由下第三系和白堊系組成，構成下伏熱儲層的蓋層，其中下第三系為弱熱儲層組（第二層熱儲組）。第三層由寒武—奧陶灰巖組成，構成第三熱儲層組。第四層為基底，由變質巖組成。

2.2 構造

勘查區分布的斷裂主要為阜陽斷裂和插花斷裂，這些斷裂對第一、第二熱儲層的分布沒有明顯的控制作用，可以產生一定的熱傳導效應。斷裂構造對第三熱儲層組的分布有明顯的控制作用，可以直接成為導熱、導水通道。該區處于淮河臺坳的南緣及江淮臺隆北緣，尤其東南部明顯表現為臺隆特征，霍邱群變質巖埋深僅為700m左右。根據已有成果，阜陽斷裂對地熱資源的分布有十分明顯的控制作用，基底構造及斷裂構造都有利于地熱資源的分布和形成。

2.3 地球物理特征

2.3.1 物性特征

皖西北地區太古界變質巖系底層因其埋深大，較少開展物性調查工作，本區物性資料綜合借鑒霍邱、渦陽等幾個鄰近地區的物性資料。新生代地層總體呈低密度低電阻率無磁，可引起相對重力低異常;中生代地層總體呈中等密度低電阻率無磁，可引起相對重力高異常;古生代—中元古代淺變質巖、沉積巖總體呈中高密度中等電阻率無（微）磁性，能夠引起相對重力高異常;早元古代—太古代變質巖系總體呈高電阻率高密度中等磁性，可引起區域重力高與正磁綜合物探異常。

2.3.2 區域重力場特征

根據區域重力特征顯示，區域重力整體呈現低的特征。工區西邊有一重力低閉合圈，對應李寨凹陷區;在勘查區北部、東南部都存在明顯的重力梯級帶，均為斷裂構造的反映;阜陽深大斷裂的東部重力高異常為古老基底抬升隆起的反映。

3 工作布置及數據質量評價

3.1 數據質量評價

本次野外工作布設大地電磁測深剖面6條（圖1），其中4條東西向測線，點距200m線距2km。2條南北向測線，點距200m線距1km。累計完成剖面長度41.49km，大地電磁物理工作點146個。

3.2 數據質量評價

本次項目質檢點為6個，質檢點詳細結果見表1。

4 工作成果及推斷解釋

4.1 成果剖面特征描述

從圖2二維反演斷面圖來看：縱向上該區域分層明顯，第四系覆蓋分層清晰，橫向上電阻率變化明顯，東西向上呈現兩端高中間低的特征，南北向上呈現南低北高的特征，結合該區域地質資料認為這些電阻率的變化特征是該區域的構造所引起的。

4.2 成果推斷解釋

由于第四系和上第三系，以黏土、細砂為主，電阻率較低且與下覆地層電阻率差異較大。我們主要以相對低電阻率劃分覆蓋層厚度（圖3）;向下電阻率表現為中等電阻率劃分為館陶組地層（熱儲層），厚度在500m左右;下覆地層為相對中高電阻率;異常高電阻率部分為老變質巖地層或老變質巖地層隆起。

以4線為例繪制了查區的地質模型（圖4），其中查區內推斷的北東向斷裂構造可能是為查區內主要的熱流通道，而老變質巖地層為隔水層，熱儲層為館陶組地層。很好地對應于亳—阜盆地封閉型中熱儲類型。

綜合六條剖面分析后，得到查區覆蓋層厚度并在此基礎上圈定地熱靶區。覆蓋層厚度總體表現為西厚東薄，厚度在1000m左右。我們根據上述地熱模型圈定了三個地熱靶區。這幾個靶區具有上部被巨厚不透水的蓋層覆蓋，周邊受斷裂控制。熱儲層多產狀平緩，呈層狀，分布較穩定，下部有大地熱流傳導等特點。

最終在剖面4設計了一個鉆孔。經鉆孔驗證，在深度為1500m處見水，水溫40℃～55℃，井口日出水量在1000m3左右。

結論

本文從研究區的地層、構造等地質資料為出發點，介紹了大地電磁法在阜陽城區地熱資源勘查中的應用情況，由反演電阻率剖面圖推斷區內的斷裂及儲熱層的埋深及厚度，經鉆孔驗證證明大地的磁法勘查在阜陽尋找地熱資源方面是可行的。

參考文獻：

[1]官煜，黃多成.安徽省阜陽市城區地熱資源[C].地溫資源與地源熱泵技術應用論文集，2008（2）：61-65.

[2]陳樂壽，劉國棟.大地電磁測深研究[M].北京：地震出版社，1984.

[3]黎雪梅，聶瑞平，王連成.MT在天津地熱勘查中的應用及主要成果[J].地質調查與研究，2010，33（1）：76-80.

[4]張里恩，陳少鋒.MT法在地熱勘探中的應用[J].石油地球物理學報，2004，39（增刊）：66-71.

作者簡介：薛小建（1988— ），男，漢族，安徽合肥人，本科，工程師，長期從事地球物理勘查工作。