淺談可控源CSAMT測深在“金石灘溫泉渡假酒店”尋找地熱井中的應用

張海龍等

【摘 要】 本文根據可控源CSAMT測深在“金石灘溫泉渡假酒店”項目中的實際應用，結合區域地質資料綜合分析，預測給出地熱井井位位置，推斷出，若溫泉井ZK1封井至1000～1100m，推測出水溫度30～50℃。預測擬鉆井出水量可達300～500m3/d左右。經后期鉆探驗證，該地熱井井位預測準確，因此，可控源CSAMT測深在尋找隱伏地熱井中是可行而必要的。

【關鍵詞】 遼東 地熱 可控源 CSAMT 深層物探

“金石灘溫泉渡假酒店”項目[1]，主要目的是尋找可能存在的隱伏深大斷裂“對流型”地熱資源。該項目運用CSAMT法數據處理，采用加拿大鳳凰（Phoenix）地球物理公司的與V8多功能電法儀系統配套的系列商業數據預處理與Zonge公司SCS2D的反演軟件，選擇出具有最高信噪比的數據，經過編輯整理、濾波及各項校正后，采用二維（2D）反演獲取相應的反演電阻率斷面圖。為最終確定地熱井井位提供依據。

1 區域地質條件

“金石灘溫泉渡假酒店”項目所處大地構造單元處于復州—大連凹陷（IV級構造單元）中，地表為第四系松散堆積物，基巖為青白口系橋頭組石英砂巖、板巖及震旦系長嶺子組板巖，地層產狀270-300∠20-40°，震旦系長嶺子組板巖下部儲熱起到了較好的隔熱保溫作用，該處附近地段地質構造發育，具有寬緩的被斜，項目又處在北北東向斷裂構造發育處，深部石英砂巖及硅質板巖，受構造活動影響易破碎，形成裂隙帶或構造破碎帶，利于地下水的徑流和儲存，是較好的地下水儲集地層（地段）。

該處附近地區沒有特殊的附加熱源，地下深處沒有與年輕的酸性淺成巖漿活動的巖漿體，因此大地熱流是儲層的供熱源。據資料了解，大連地區大地熱流值為41mw/m2-57mw/m2。屬地熱正常范圍，這就決定了在可及深度（以3km深度為準）內，不具有高溫地熱資源形成的條件。而只能是低溫的地熱水（20-40°），由此可見，本區具備形成低溫地熱資源的地質條件。

區域上的地熱溫泉井的形成均屬斷裂構造控制的基巖裂隙型地熱田。而本項目周邊地區地熱形成也主要受深大斷裂構造的控制，地下水沿（F1、F2）斷裂構造裂隙帶下滲的過程，經構造帶的溶濾和自然地層增溫而形成現有的熱水組份和溫度。推斷地熱田的圍巖，上部為震旦系長嶺子組板巖，下部為青白口系橋頭組石英砂巖及板巖。

2 CSAMT DP1測試成果

可控源音頻大地電磁測深法（簡稱CSAMT法）是以有限長接地電偶極子為場源，在距偶極中心一定距離處同時觀測電、磁場參數的一種電磁測深方法。“金石灘溫泉渡假酒店”項目勘查采用赤道偶極裝置進行標量測量。同時觀測與場源平行的電場水平分量Ex和與場源正交的磁場水平分量Hy。然后利用電場振幅Ex和磁場振幅Hy計算卡尼亞電阻率ρs。觀測電場相位Ep和磁場Hp，用以計算阻抗相位φ。用卡尼亞電阻率和阻抗相位聯合反演計算可控源反演電阻率參數，最后利用反演的電阻率進行地質推斷解釋。

在地熱工作中CSAMT勘查工作參照石油天然氣行業標準《可控源聲頻大地電磁法勘探技術規程》SY/T5772-2002相關技術規定執行。

DP1剖面位于勘察區的西側，由圖1可見，位于DP1剖面上70～75點，解釋有F1斷裂通過，地表與淺層電法DP1測試的位置基本吻合[2]。其特征表現為切割地質體，深度控制大于2500m，總體呈低阻含水電性標志。F1斷裂產狀較陡，傾向南，傾角在70-80°。該斷裂從縱向反映特征看，分別位于地下1000～1100m、1600～1700m，視電阻率值在30～40Ω-m，顯示破碎賦水。特別是在2200～2500m地段，視電阻率表現最低，其值在10～20Ω-m，解釋是由斷裂破碎含水引起，在低阻體的上部，有一層相對完整的高阻體封擋，起到了“棉被”保溫效果，推測與地下水溫度有一定的相關關系。從經驗上看，該部位是地熱成井理想的靶區。

另外，從圖1上看，與區域地質圖劃分相結合，解釋出F2斷裂，傾向北、傾角在50～60°，該斷裂同樣表現為破碎含水電性反映特征，是一條較大的導水斷裂。這就進一步證明測區內F1斷裂規模較大，向下切割地層深度較大，該地段也是研究地下熱水的有利靶區。

3 綜合解釋

通過對“金石灘溫泉度假酒店”及周邊地區的地質研究和物探資料的綜合分析認為，控制“金石灘溫泉渡假酒店”地熱溫泉井的斷裂構造為北東向壓扭性含水斷裂F1，該斷裂走向55°，傾向北西，傾角60-70°，為繼承性斷裂，北西側被第四系掩蓋，自第四紀以來呈差異性升降運動為主。構造破碎寬30-50m，斷裂切割深度較大性質為張性。北東向斷裂為控制溫泉井的重要斷裂。地熱井西側為沖擊洪積丘間洼地補給源充足，在開采過程中，地下水通過斷裂網絡貫通，在向深部的運移過程中吸收來自深部地層的熱量，提高溫度，從而形成對流系統。

因此，“金石灘溫泉渡假酒店”地熱來自地層，隨深度而增溫。熱儲層位于斷裂構造控制的基巖裂隙型熱儲，發育規模較大，分布面積不廣，且很不均一，水溫較低（20-40℃），其溫度主要受深度控制。揭露斷裂構造帶的深度越大，其溫度越高，水量受斷裂構造的發育程度和滲透率控制。

根據本次可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）資料解釋，結合區域地質資料綜合分析，鉆井井位確定在DP1-10點上，地熱井編號為ZK1，鉆探深度設計為2300～2400m。

ZK1孔地下破碎含水層主要有3層，第一層：50～300m為淺層水；第二層：700～900m為（F2）斷裂含水；第三層：2000～2400m為（F1）斷裂破碎深層含水（熱水？），建議封井至1000～1100m，封閉第一層和第二層水，提取第三層F1深層目的層含水（熱水？）。若溫泉井ZK1封井至1000～1100m，推測出水溫度30～50℃[3][4]。預測擬鉆井出水量可達300～500m3/d左右。

4 結語

本次“金石灘溫泉渡假酒店”地熱井論證工作，通過對勘察區區域地質調查，運用淺層物探和深層可控源CSAMT測深數據的處理和反演解釋，確定了隱伏深大斷裂F1位置，基本查明了區內的垂向2000～3000m地質結構。在擬建“金石灘溫泉度假酒店”范圍內，確定1眼最佳地熱井鑿井孔位ZK1。

經后期鉆探驗證，在設計井位成功打出一眼地熱井。井深1800m左右，出水溫度39℃[3][4]。涌水量可達600～800m3/d。驗證了深層可控源CSAMT測深在地熱勘察中是可行、準確、必要的。對該地區地熱資源的研究和開發有重要的價值。

參考文獻

[1]大連金州遼南地礦工程勘測院，大連金石灘旅游集團溫泉渡假酒店地熱井可行性論證報告[M].2012，7.

[2]胡廣，等.綜合物探方法在嘉興地熱勘查中的應用[J].物探與化探，2011.第3期，319.

[3]孟銀生，等.地熱田溫度預測的反演電阻率方法[J].物探與化探，2011.第1期，58.

[4]張前進，等.地熱田溫度的預測方法[J].物探與化探，2011.第3期，325.