綜合物探方法在炮守營子地熱勘查中的應用

韓忠坤+云志越+唐秀靜+楊策

摘要：地熱資源作為一種可再生資源，具有安全、清潔、儲量巨大的優點。因此，尋求地熱資源勘查的有效方法尤為重要。近年來，物探方法在地熱勘查中的應用越來越廣泛，并有不同的成效。該文針對地面磁測、聯和剖面、加密電阻率測深及大地電磁測深綜合物探方法在炮守營子地熱勘查中取得很好的效果，結合zk12號孔的鉆探驗證情況，探討物探方法對地熱資源勘查及開發具有重要的意義。

關鍵詞：地熱資源；勘查；綜合物探；炮守營子

炮守營子位于遼寧省丹東市元寶區境內，為遼東低山丘陵地帶，區內有一季節性溪流流經該地匯入大沙河。研究區地質及水文地質工作研究程度較高，積累了大量資料。該區地熱勘查工作始于20世紀80年代，在區內施工11個淺層測溫孔，共1436.24m，但未取得突破。直到20世紀90年代末至21世紀初，遼寧省第七地質大隊通過分析深部地球物理特征和地熱地質條件，先后在區內設計并探采地熱井4處，抽水水溫最高可達50℃，水量885m3/d。

1地質背景

研究區內出露地層比較簡單，主要為第四系及巖漿巖。第四系地層：主要為第四系（Q4）堆積物，厚度1-10m。巖性主要為亞砂土、亞粘土，余者為砂土或礫石；巖漿巖：（1）印支期似斑狀花崗巖，主要分布在北段溝谷的西側丘崗地帶。是熱水井孔內見到的主要巖石，巖石礦物共生組合與區域類同，熱儲構造部位的巖石裂面見綠泥石化、沸石化、黃鐵礦化等現象。（2）印支期花崗閃長巖，分布在溫泉區的北部和測區的西南部，巖石組合與區域差異不大，花崗閃長巖與花崗巖相變明顯。（3）燕山期黑云母花崗巖，分布在外圍，是丁歧山侵入巖體向南延伸部分。研究區位于中朝準地臺（Ⅰ）膠遼臺隆（Ⅰ1）營口—寬甸臺拱（Ⅰ13）的南部。區內古老結晶基底廣泛出露，構造形態以褶皺和斷裂構造為主。斷裂構造的主基調以北北東向走滑斷裂為主，其次也有北西向斷裂。對工作區影響較大的斷裂構造有：綠江斷裂帶、莊桓斷裂。

2地球物理條件及綜合物探方法的布置

2.1 地球物理條件

不同巖石物性參數不同，對應不同的物理特征。通過對研究區內巖石、水等物性參數分析采用相應的地理物理勘探方法，以達到勘探目標地質體的目的。

密度特征：第四系亞粘土、細砂、粗砂等的平均密度為（1.6-1.8）×103kg/m3， 燕山期黑云母花崗巖的平均密度為2.4×103kg/m3， 印支期花崗巖和花崗閃長巖的平均密度分別為2.4×103kg/m3和為2.35×103kg/m3。地表水和溫泉水的密度為1×103kg/m3。根據巖石密度數據可知，第四系和巖漿巖的密度差為0.8×103kg/m3。

磁性特征：第四系亞粘土、細砂、粗砂等為無磁性，燕山期黑云母花崗巖、印支期花崗巖和花崗閃長巖等中酸性侵入巖為弱磁性。

電性特征：第四系亞粘土、細砂、粗砂等的平均電阻率為30-120Ω.M， 燕山期黑云母花崗巖的平均電阻率為5120Ω.M， 印支期花崗巖和花崗閃長巖的平均電阻率為6110Ω.M和4278Ω？M。液體地表水的平均電阻率為10-100Ω.M， 地下水的平均電阻率為1-50Ω.M。根據巖石電性數據可知，各時期花崗巖、花崗閃長巖等為高電阻率特征，第四系、地表水和溫泉水為低電阻率征。

2.2 綜合物探方法的布置

炮守營子zk12號孔布孔前，進行了地面磁測、聯和剖面、加密電阻率測深及大地電磁測深工作。

在研究區開展1：1萬地面磁測工作，線距100m，點距40米，野外實測面積17.06km2。野外觀測使用儀器為加拿大生產的GSM-19T型質子磁力儀，實測精度為±1.28nT。聯和剖面聯剖裝置使用2個供電極距，AB分別等于140米和220米，測量電極距MN=20米，點距20米，共測量432個物理點，實測精度為Mρs=±3.07%。加密電阻率測深裝置選擇，供電極距AB/2由100m開始測量，每50m等距增加，最大極距為700m，測量電極MN/2=40m，共測量456個物理點，實測精度為Mρs=±2.89%。聯合剖面和加密電阻率測深均采用重慶奔騰所研制的DWA-1型超級電法儀測量。大地電磁測深布極方式為“十”型，電極距為35m，采樣時間45分鐘，共測量375個物理點，實測精度為Mρ=±4.86%。大地電磁測深工作使用儀器為德國生產的GMS-07電磁觀測系統。

2.3布孔依據

根據物探勘查成果，綜合地熱地質條件分析，炮守營子zk12號孔布井依據有：（1）根據地面磁測成果，解譯研究區斷裂構造的規模、走向。（2）根據聯合剖面、加密電阻率測深及大地電磁測深成果，解譯工作區斷裂構造延深、傾向及斷裂構造的性質。同時根據加密電阻率測深和大地電磁測深成果，推測第四系和基巖花崗巖的厚度，花崗巖具有隔熱保溫的作用，是zk12號孔鉆探的目的層。解譯的北東向F1構造均屬鴨綠江斷裂的次一級構造，共同構成了炮守營子一帶地熱田空間展布的格局，控制著地下熱水的運移和補給。

3 綜合物探成果分析及鉆探驗證

3.1 綜合物探成果分析

根據磁測結果的地磁場梯度帶變化解譯F1的存在。F1構造為全區最大規模的構造之一，其由西南的炮守營子黑沙溝經繭蠶溝一直到雙嶺子村。由聯合剖面、加密電阻率測深及大地電磁測深的1線、2線、5線、6線、7線、8線、15線的綜合剖面測量成果確定：F1走向北東32°左右，推測長度大于4.5km，延深大于1000米。F1在黑沙溝至304國道之間其傾向北西，傾角80°左右；304國道至雙嶺子，F1傾向南東，工作區內F1兩端延伸未封閉，多種物探測試結果顯示F1走向基本連續。根據F1的儲熱特征推測其既是炮守營子地熱田區的儲熱構造也是該區的熱儲構造，為分段熱儲。根據三種不同物探方法反映的視電阻率曲線特征，推測F1為熱儲構造帶，屬鴨綠江斷裂的次一級構造，構成了炮守營子一帶地熱田空間展布的格局，控制著地下熱水的運移和補給。

依據上述工作成果，結合前期獲得的各類地質、地熱地質、物探資料成果，經綜合分析，zk12號孔布設在F1斷裂構造。

3.2鉆探驗證

炮守營子zk12號孔探采井終孔深度975m，鉆探揭露情況如下：該孔蓋層厚度為24.5m，F1構造頂底板深度930.9-952.5m，巖體較破碎，此段巖芯破碎，呈碎塊狀，富水性較好，沿裂面蝕變現象明顯，表面常見鈣化和硅化，揭露該層時孔內水量、水溫均出現劇增。通過洗井、抽水實驗，根據測井資料可知抽水溫度達到60.2℃，水量為855.54m3 / d，水化學類型是HCO3-Na。

4 結論

炮守營子zk12號孔地熱井打出深部熱水，是炮守營子地區地熱資源勘查工作重大進步，通過本次工作基本了解了地熱地質條件，掌握了區內地質、地熱地質、區域構造特征。

通過鉆探驗證可知地面磁測、聯合剖面、加密電阻率測深和大地電磁測深等綜合物探方法在炮守營子地區地熱勘查中發揮了重要作用。根據地面磁測成果，解譯研究區斷裂構造的規模、走向。根據聯合剖面、加密電阻率測深及大地電磁測深成果，推測第四系和基巖花崗巖的厚度，確定工作區斷裂構造延深、傾向及斷裂構造的性質，了解深部熱儲構造的空間展布，為地熱鉆探孔位布置提供依據。

參考文獻：

[1] 金永念，張登明，劉志平。綜合地球物理勘探技術在地熱資源勘查中的應用[J]。水文地質工程地質，2006，33（1）：92-94，106。endprint