重、磁、電在地熱勘查中的應用

吳占彩，賀克升

（中國煤炭地質總局普查隊，江蘇 徐州 221000）

重、磁、電在地熱勘查中的應用

吳占彩，賀克升

（中國煤炭地質總局普查隊，江蘇 徐州 221000）

物探是地熱資源前期勘探過程中必備的手段，人們通過物探可以了解勘查區的地質構造、含水性、地熱資源存在的可能性，為其開發提供依據。但由于物探方法存在多解性，一般單一的方法很難對勘查區的情況進行全面、準確的定位，所以當前地熱勘查多采用幾種物探方法，互相驗證，以取得更好的效果。其中，重力、磁法和CSAMT法應用較廣，三種方法的綜合應用，為地熱鉆探孔位布置提供了依據。因此，本文通過實例分析了這三種方法在地熱資源勘查中的應用。

地熱勘查；高精度重力；高精度磁法；CSAMT

近年來，隨著資源的不斷利用，地熱作為一種綠色環保的新能源，逐漸走進人們的視線，現已被廣泛應用于供暖、洗浴、療養、保健和種植等方面，在越來越緊張的能源消費中備受青睞，故對其勘探過程的要求就越來越高。物探是其前期勘探過程中必備的手段，通過物探，人們可以了解勘查區的地質構造、含水性、地熱資源存在的可能性，為以后地熱資源的開發提供依據。但由于物探方法存在多解性，一般單一的方法很難對勘查區的情況進行全面、準確的定位，故在當前地熱勘查中多綜合運用幾種物探方法，互相驗證，以取得更好的效果。

1 物探方法的分類

在進行資源勘探的過程中，可采用的地球物理方法多種多樣，每種方法都有自己的優點和缺點，針對不同的資源勘查及地質情況，不同的方法具有不同的效果。通過近幾年來對地熱資源勘查工作的調查研究，筆者發現，在地熱勘查過程中，行之有效的方法是高精度重力、高精度磁法以及可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）。

通過重力勘查，人們可以對勘查區的基底構造進行大致的劃分；磁法可以圈定巖漿巖及隱伏巖體分布范圍，從而確定地下水的情況；磁法對于區域性的大斷裂反應也比較好，可以和重力資料相互印證，為CSAMT提供可靠的靶區范圍。而CSAMT方法對含水區的反應很靈敏，人們通過分析CSAMT法測得的斷面圖、切片平面圖等資料，就能夠了解斷層的大致位置、地下水賦存的部位與規模及其連通性[1］。該法勘探深度較大（通常可達2 km），橫、縱向分辨率高，能夠較為精確地勘查深度大、地質地球物理條件復雜區域的地熱資源，它是一種良好的深部物探方法[2］。近年來，該法已在全國多個地區成功圈定了地下熱水，效果比較理想。

2 應用實例分析

2.1 勘查區概況

勘查區位于浙江省，區內褶皺發育，以緊密褶皺為特點。斷裂構造以縱向斷裂為主，性質多數為壓性、壓扭性，少數為張性；橫斷裂一般形成較晚，往往使地層在縱向上錯開，并切割縱斷裂。該區地層發育比較齊全，出露有新元古界上墅組、震旦系；古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系；中生界三疊系、侏羅系、白堊系；新生界第四系等。區內巖漿活動頻繁，潛火山活動和侵入活動都有。潛火山巖主要為大面積分布的玄武巖，呈厚層狀，產于下白堊統中戴組地層中。

侵入巖的產狀以巖株和巖脈為主，為了較好地探查該區地熱分布情況，筆者分別運用高精度重力、高精度磁法和可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）進行勘查，取得了良好的效果。

2.2 成果分析

2.2.1 重力勘查成果

圖1 布格重力異常平面圖

如圖1所示，勘查區布格重力異常總特征為“西北和東南高，中間低”。也就是說，勘查區西北部為重力高值異常區，向東南方向，重力場值逐漸變小，負値區范圍大，場值明顯；再向南（已出勘查區），重力場值迅速變大；重力異常總體走向呈近北東東向。

對比已知地質資料，人們可知勘查區西北部已接近盆地西北部邊界，在該處局部出露的下石炭系葉家塘組為中高密度地質體；其東南為盆地腹部，地表基本為第四系覆蓋，局部出露下白堊系中戴組，下白堊系中戴組為低密度層。因此，筆者推測西北部重力高值異常為下石炭系葉家塘組隆起所引起，近東南部白堊系沉積較厚，故負值明顯，再向東南為盆地東南邊界，石炭—二疊系出露地表，故重力場值迅速變高。

2.2.2 磁法勘查成果

根據重力異常結果，筆者隨后在勘查區進行磁力勘查，本區磁場特征反映為：全區均分布雜亂磁異常，北部以高頻雜亂小磁力異常為主，西南以磁力高值異常為主。隨著深度的增大，埋深較淺的規模較小的高頻雜亂磁力異常逐漸衰減消失，埋深較大的規模較大的低緩磁力異常逐漸明顯，這說明本區深部主要為巖漿巖發育區。

2.2.3 CSAMT勘查成果

在重磁勘探成果的基礎上，筆者在勘查區布置了8條CSAMT測線，從深度切片-1 500 m上分析，該勘查區可以分I、II兩個區域，供人選擇地熱探井位置，井位設計優先選擇II號區域。在重力的基底形態上，II號區域位于低阻異常區的中間部位，而且靠近盆地的沉積中心部位，蓋層厚度相對最大。由于整個盆地的基底較緩，I、II號區域的設計深度差別不大。

由圖2分析可知，I、II低阻異常區實際可能是因勘查區城區的影響而分割，它們同屬于F1斷裂構造南東側的斷陷內部，根據CSAMT的低阻異常分布，不論是F1構造儲水或者F1斷裂南東側的石炭二疊系的灰巖巖溶性含水，都為本區的地熱勘探揭示了良好前景。

圖2 CSAMT切片平面圖（-1 500 m）

綜合分析重力、磁法和CSAMT勘探成果，本區接近盆地的沉積中心，白堊系中戴組厚度約900 m，具有較適宜的蓋層條件，筆者推測在900 m左右能鉆遇石炭-二疊系；布格重力異常梯度帶明顯，筆者分析認為存在一條北東走向、傾向南東的正斷層（F1），斷層深部切割石炭-二疊系，推測在1 400 m鉆遇F1斷層。

另外，電法勘探成果顯示，多條測線在同一位置均顯示為低阻異常，本區位于低阻異常區的中間部位（II號異常區西側），推斷該處為較有利的儲水、導水、儲熱的部位，故井位設計在F1斷層的上盤CSAMT法L22測線的53點（見圖3）。

圖3 設計井位圖

3 結論

通過鉆探驗證，筆者發現，高精度重力測量、高精度磁法測量、可控源音頻大地電磁測深、在地熱勘查中發揮了很大的作用。高精度重力測量可有效圈定基底斷層分布及基底形態特征；高精度磁法測量可以圈定火山巖地層及侵入巖體的分布。可控源音頻大地電磁測深可有效確定斷裂位置，了解深部熱儲構造的空間分布，為地熱鉆探孔位布置提供依據[3］。

1 湯井田，何繼善.可控源音頻大地電磁法及其應用[M].長沙：中南大學出版社，2005.

2 應 勇，何蘭芳，楊輪凱，等.綜合物探在地區地熱水勘探中的應用[J].工程地球物理學報，2006，3（4）：251-256.

3 胡 寧，張良紅，高海發.綜合物探方法在嘉興地熱勘查中的應用[J].物探與化探，2011，（6）：319-324.

Application of Gravity, Magnetism and Electricity in Geothermal Prospecting

Wu Zhancai, He Kesheng
(General Survey Team of China Coal Geological Bureau, Xuzhou 221000, China)

Geophysical prospecting is an essential means in the early exploration of geothermal resources. People can understand the geological structure, the possibility of water bearing and geothermal resources in the exploration area by geophysical prospecting, and provide the basis for their development. But because the geophysical method has multi solutions, it is very difficult for the general method of single positioning comprehensive and accurate on the exploration area,so the current geothermal exploration by several geophysical prospecting methods, mutual authentication, to achieve better results. Among them, gravity, magnetic and CSAMT methods are widely used, and the comprehensive application of the three methods provides the basis for borehole location of geothermal drilling. Therefore, this paper analyzes the application of these three methods in geothermal resources exploration.

geothermal survey; high precision gravity; high precision magnetic method; CSAMT

P631；P314

A

1008-9500(2017)09-0132-03

2017-07-01

吳占彩（1984-），女，河南南陽人，碩士研究生，中級工程師，從事地質礦產勘查工作。