CSAMT法在安徽五河盆地地熱資源勘探中的應用

張 翔

（安徽省地質礦產勘查局326地質隊，安徽 安慶 246000）

0 引言

五河縣位于安徽省東北部，淮河下游沿岸，郯廬斷裂帶從五河縣境東部穿過，目前沒有地熱溫泉出露，但根據區域資料，研究區位于EW向太和—五河斷裂和NNE向的五河—合肥深斷裂的交匯處，具有地熱形成的地質背景條件。

研究區松散層較厚，目前深部鉆探工作開展極少，對深部地質地熱等信息了解有限。本文通過在研究區開展CSAMT剖面（T1線～T4線）測量工作，推測地熱賦存的空間位置，經鉆探驗證，取得良好的找礦效果。

1 地質背景

研究區地處五河盆地，區域地層屬華北地層大區晉冀魯豫地層區徐淮地層分區，跨淮南地層小區及淮北地層小區。區內前第四紀（Q）地層出露，其下隱伏新近系（N）、古近系（E）、白堊系（K）、侏羅系（J）、震旦系（Z）和上太古界五河雜巖（Ar2wh）（圖1）。大地構造位于中朝準地臺淮河臺坳東部，褶皺構造主要為蚌埠期的蚌埠復背斜，新生代凹陷主要為燕山期形成的泗縣斷陷和喜山期運動形成的五河凹陷。斷裂構造以近EW向和NNE向兩組斷裂最為發育：NNE向斷裂為郯廬斷裂，由4條主干斷裂組成，經過研究區的主要為五河—合肥深斷裂；EW向斷裂主要為利辛斷裂和F2斷裂。研究區內未分布巖漿巖，巖漿巖主要分布在郯廬斷裂帶內，巖性為混合花崗巖。

圖1 研究區地質圖

根據地下水的埋藏條件和組成含水層組的巖性特征，五河盆地地下水類型主要為松散巖類孔隙水和碎屑巖類孔隙裂隙水。

松散巖類孔隙水貯存在由第四系（Q）和新近系（N）組成的含水層組中，按埋藏條件、水力性質和補給條件，可劃分為淺層地下水和深層地下水。淺層地下水賦存于第四系的上更新統、全新統組成的含水層組中。深層地下水賦存在第四系中下更新統和新近系組成的含水層組中，廣泛分布在研究區范圍內，與上部淺層地下水聯系緊密，含水層組埋藏深度大于50 m。

碎屑巖類孔隙裂隙水賦存在侏羅紀和下第三紀砂巖、礫巖裂隙中，地下水資源貧乏，局部地段在斷裂構造的影響下形成破碎帶，特別是在斷裂的復合部位水量較大。

五河盆地地表均為第四系松散層所覆蓋，未出露地熱，也無地熱異常顯示，但其地質背景條件較好，為EW向利辛斷裂、F2斷裂和NNE向的郯廬斷裂帶的交匯處。

2 電性特征

參考研究區和周邊地區地層巖性特征的電性資料，結合研究區地質資料，確定了研究區內各層位的電性特征（表1）。

表1 各層位的電性特征對比表

3 CSAMT測量結果及地質解譯

研究區松散層較厚，目前深部鉆探工作開展極少，對深部地質地熱等信息了解有限。可控源音頻大地電磁法（CSAMT）研究地下介質的導電性差異，觀測電磁場的頻率、場強和方向可由人工控制，其極化方向明顯，信噪比高，易于觀測，屬于人工源頻率域電磁測深方法，可研究大地的電磁響應，探測地下電性分布及地質構造，探測深度可達2 km，可用于研究深部地質地熱等信息［1］。為查明研究區地熱賦存的空間位置，開展T1～T4線CSAMT測量工作。

T1線CSAMT法測量結果如圖2所示。淺部（200 m以上）視電阻率（ρs）值分布不均勻，說明淺部地層巖性變化較大。深度1 000 m、點號3000～3300區段的視電阻率（ρs）值相對兩側明顯變低，推斷該區段為斷層破碎帶（F5）；在點號2400～2600區段，視電阻率值出現扭曲錯動，推測為斷層F6。在F5斷層兩側的電性不一致，西側基本分為3個電性層，自上而下分別為：新生界第四系和上第三系，視電阻率10～25Ω·m，厚約200 m；侏羅系上統毛坦廠組，視電阻率10～200Ω·m，厚960～1 350 m；震旦系下統，視電阻率大于200Ω·m，厚大于360 m。東側可分為兩個電性層，電性界面以上為新生界第四系和上第三系，視電阻率10～50Ω·m，厚200～440 m；下部為上太古界五河群，視電阻率大于500Ω·m。

圖2 T1線CSAMT測量結果

根據T1線CSAMT測量結果，設計SJ2、SJ3鉆探驗證。SJ2位于2800點號位置，F5斷層從該處通過，由于斷層影響出現低阻，推測為斷層破碎帶含水影響電阻率，形成相對低阻區，主要勘探F5斷層破碎帶，其次為斷陷基底接觸帶。SJ3位于2200點號位置，F6斷層從該處通過，由于斷層影響上部出現低阻，下部出現電阻率扭曲，形成相對高阻，推測為斷層破碎帶上部含水，水溫較低，形成低阻，下部含熱水，水溫高，影響電阻率，形成相對高阻，主要勘探F6斷層破碎帶，其次為泗縣凹陷基底接觸帶和斷層附近的巖溶。

T2線CSAMT測量結果如圖3所示。淺部（100 m以上）視電阻率（ρs）值分布不均勻，說明淺部地層巖性變化較大。點號2400～2800區段的視電阻率（ρs）值明顯由低變高，推斷該區段為F5斷層接觸帶。點號1500～2200段視電阻率出現明顯降低，下部扭曲，推測為F6斷層接觸帶。在F5斷層兩側的電性不一致，西側基本分為3個電性層，自上而下分別為：新生界第四系，視電阻率10～25Ω·m，厚約200 m；侏羅系上統毛坦廠組，視電阻率10～175Ω·m；震旦系下統，視電阻率大于70Ω·m，厚大于1 000 m。在點號0～1200區段，1 600 m以下為一閉合低阻區，推測為巖溶發育段，地下含水引起視電阻率降低。東側可分為三個電性層，自上而下分別為：新生界第四系和上第三系，視電阻率10～25Ω·m，厚約180 m；震旦系下統，視電阻率大于100～1 000Ω·m，厚650～740 m；下部為上太古界五河群，視電阻率大于500Ω·m。

圖3 T2線CSAMT測量結果

根據T2線CSAMT測量結果，設計SJ1鉆探驗證，位于1900點號位置，F6斷層從該處通過。由于斷層影響出現低阻，推測為斷層破碎帶含水，影響電阻率，形成相對低阻區。該點主要勘探F6斷層破碎帶，其次為斷層附近的巖溶和斷陷基底接觸帶。

T3－1、T3－2線CSAMT測量結果如圖4所示。

圖4 T3－1線（a）、T3－2線（b）CSAMT測量結果

T3－1線淺部（100 m以上）視電阻率（ρs）值分布不均勻，說明淺部地層巖性變化較大。其余深度的視電阻率（ρs）值沿測線方向變化均勻，說明地下巖層無明顯斷裂、破碎。因此，該線無斷層破碎帶通過。剖面基本分為4個電性層，自上而下分別為：新生界第四系和上第三系，視電阻率10～25Ω·m，厚約200 m；侏羅系上統毛坦廠組，視電阻率10～175 Ω·m，厚310～460 m；震旦系下統，視電阻率大于175Ω·m，厚大于1 000 m；下部為上太古界五河群，視電阻率大于1 500Ω·m。

T3－2線淺部（100 m以上）視電阻率（ρs）值分布不均勻，說明淺部地層巖性變化較大。點號5750～6050區段的視電阻率（ρs）值明顯由低變高，推斷該區段為F6斷層接觸帶。剖面分為三個電性層，自上而下分別為：新生界第四系，視電阻率10～25Ω·m，厚約200 m；侏羅系上統毛坦廠組，視電阻率20～175Ω·m，厚260～515 m；震旦系下統，視電阻率大于175Ω·m，厚大于1 000 m。

T4線的CSAMT測量結果如圖5所示，淺部（100 m以上）視電阻率（ρs）值分布不均勻，說明淺部地層巖性變化較大。從點號7200開始視電阻率（ρs）值明顯變低，說明地層開始發生變化。剖面基本分為4個電性層，自上而下分別為：新生界第四系和上第三系，視電阻率10～25Ω·m，厚約200 m；侏羅系上統毛坦廠組，視電阻率10～175Ω·m，厚250～420 m；震旦系下統，視電阻率大于175Ω·m，厚710～1 240 m；下部為上太古界五河群，視電阻率大于1 500Ω·m。

圖5 T4線CSAMT測量結果

綜上，CSAMT測量在垂向上了解了研究區地層、巖體及構造等地質體的電性特征，有效探測了構造位置，推斷了地熱資源賦存空間。結果表明，淺層（100 m以淺）為第四系?上第三系，中層（約500 m）多為侏羅系，深部（700 m以下）為震旦系或巖體。由于受地質構造影響，推測的地層深度在研究區不同位置略有不同，不同位置的地層、巖體相對抬升或下降，而構造發育位置則多為地熱提供通道及賦存空間，可為研究區地熱資源勘探及鉆探驗證提供依據。

綜合分析T1～T4線CSAMT測量結果，結合研究區熱源、控?導熱構造、蓋層和熱儲層等信息，推測研究區地熱資源賦存空間［2］，并施工SJ1鉆探驗證，于1 562.26 m處終孔，水溫達68.38℃，抽水試驗單井長期穩定產量，水量達160～180 m3／d，驗證了五河盆地地熱資源存在，為進一步在五河盆地尋找地熱資源提供借鑒。

4 結論

（1）五河縣地處五河盆地，位于EW向太和—五河斷裂和NNE向的五河—合肥深斷裂的交匯處，具有地熱形成的地質背景條件。

（2）研究區松散層較厚，目前深部鉆探工作開展極少，對深部地質地熱等信息了解有限。可控源音頻大地電磁法（CSAMT）研究地下介質的導電性差異，探測深度可達2 km，可用于研究深部地質地熱等信息。

（3）通過CSAMT測量，推測研究區地熱資源賦存空間，并施工SJ1鉆探驗證，于1 562.26 m處終孔，水溫達68.38℃，驗證了五河盆地地熱資源存在。