可控源音頻大地電磁法在貴州獨山縣玉水鎮地熱田勘查中的應用

李小東，嚴易會，楊順文

貴州省有色金屬和核工業地質勘查局物化探總隊，貴州 黔南 558000

1 研究區地質概況

1.1 地層

獨山縣玉水鎮地熱田位于揚子準地臺與江南造山帶的接觸帶部位，屬于新華夏系北北東向褶皺帶，區域地層出露較齊全，由新到老依次如下：上石炭統馬平組（C2m）灰巖；上石炭統黃龍組（C2h）灰巖、白云巖；下石炭統上司組（C1s）白云巖夾石灰巖；下石炭統舊司組（C1j）石英砂巖夾炭質及砂質頁巖，頂部夾赤鐵礦，底部偶夾煤[1]；下石炭統湯粑溝組（C1t）頁巖夾粉砂巖，偶夾1～2層石灰巖；上泥盆統革老河組（D3gl）石灰巖夾少量泥質灰巖及頁巖；上泥盆統堯梭組（D3y）灰巖及白云質灰巖；上泥盆統望城坡組（D3w）灰巖夾泥灰巖及白云巖；中泥盆統獨山組雞窩寨段（D2d2）上為灰巖夾泥灰巖、白云質灰巖，下為泥灰巖夾石灰巖，底部為砂巖；中泥盆統獨山組雞泡段（D2d1）上部灰巖夾石英砂巖，中部灰巖夾砂質灰巖，下部石英砂巖夾泥質砂巖及頁巖；中泥盆統利山組（D2l）上為灰巖夾泥灰巖及含鐵砂質白云巖，下為石英砂巖夾泥質砂巖、頁巖及赤鐵礦砂巖，底部為含礫石英砂巖夾透鏡狀礫巖。其中，熱儲蓋層主要為下石炭統舊司組（C1j）和下石炭統湯粑溝組（C1t），熱儲層主要為上泥盆統革老河組（D3gl）、堯梭組（D3y）、望城坡組（D3w）和中泥盆統獨山組雞窩寨段（D2d2），隔水底板為中泥盆統獨山組雞泡段（D2d1）。

1.2 構造

區域屬于新華夏系北北東向褶皺帶，如獨山背斜、方村向斜、周覃背斜等，研究區位于獨山背斜和方村向斜之間。研究區斷裂構造較發育，主要為北北東向組，其次為北西向組。其中，北北東向組主要斷層F1（即甲倒斷層）縱貫研究區中部，總體走向約20°，在本寨以北向西傾，呈逆斷層性質，斷距100～300m；在本寨以南向東傾，顯正斷層性質，斷距100～700m。北西向斷層由南向北依次為F2、F3和F4，在距F1約1km的次級河溝邊出露低溫熱泉，即羊場溫泉，水量為0.783L/s，水溫為37.5℃，出露標高為730m。

2 工作條件及方法

研究區地層出露巖性主要有灰巖、白云巖、砂巖（儲熱蓋層）。其中，灰巖的視電阻率約為2000～8000Ω·m，白云巖視電阻率約900～2500Ω·m，砂巖（儲熱蓋層）視電阻率一般為200～800Ω·m；斷層破碎帶由于含水，加之巖石破碎，故電阻率整體相對較低，視電阻率一般小于1000Ω·m。因此，視電阻率差異為可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）圈定含水層及劃分不同巖性界面具備良好的物性前提[2-3]。文章選擇CSAMT的點距為50m，收發距為20km，頻率范圍為0.125～9120Hz。

3 物探成果解譯

3.1 L1號剖面

根據L1號剖面（見圖1）可知如下情況：①在點位1600、標高-1800m至點位2350地表存在一電阻率高低組漸變過渡帶，結合地質推斷為斷層F1；②在標高400m至地表存在一條帶狀低阻異常（圖1中深色部分），結合地質推斷為低阻巖體（儲熱蓋層）；③在點位1700～2300電阻率等值線向下凹，斷層F1穿過下凹部位且F1深部（點位1700～1900、標高-1100～-600m）電阻率相對較低，結合地質推斷斷層F1深部（點位1700～1900、標高-1100～-600m）破碎充水，成水條件相對有利。

圖1 L1號剖面CSAMT二維反演圖

3.2 L2號剖面

根據L2號剖面（見圖2）可知如下情況：①在點位1500、標高-1800m至點位2400地表存在一電阻率高低組漸變過渡帶，結合地質推斷為斷層F1；②在標高200m至地表存在一條帶狀低阻異常（圖2中深色部分），結合地質推斷為低阻巖體（儲熱蓋層）；③在斷層F1的深部點位1500～1900、標高-1300～-800m處電阻率相對較低，結合地質推斷該部位破碎充水，成水條件有利；④在F1斷層深部（點位1500～1900、標高-1300～-800m）均存在低阻異常，結合地質推斷該部位破碎充水，成水條件有利。

圖2 L2號剖面CSAMT二維反演圖

3.3 L3號剖面

根據L3號剖面（見圖3）可知如下情況：①在點位1700、標高-1900m至點位2500地表存在一電阻率高低組漸變過渡帶，結合地質推斷為斷層F1；②在點位1300、標高-900m至點位1800地表存在一電阻率高低組漸變過渡帶，結合地質推斷為斷層F2；③在標高400～0m存在一水平條帶狀低阻異常，結合地質推斷該低阻異常為低阻巖體（儲熱蓋層）。

圖3 L3號剖面CSAMT二維反演圖

通過CSAMT測量可知，研究區內斷層F1和F2存在，F1深部延伸大于3km，傾向南西，傾角較陡；F2斷層深部延伸大于2km，傾向南西，傾角較陡。L2號剖面標高600m至地表存在一條帶狀相對低阻異常帶，結合地質推斷為低阻巖體推測該層為儲熱蓋層，在F1深部（點位1500～1900、標高-1300～-800m）破碎充水，成水條件相對有利。根據物探解譯成果并結合地質綜合研究可知，在L2號線1700號點開孔，在孔深2500m見水，水溫為52℃，水量為400t。

4 結束語

文章通過勘查實例得出，運用CSAMT對深部電性結構進行成像，并結合地質資料綜合研究，對地熱水項目的成功實施具有一定的有效性。目前，地球內部運行的具體機制尚不可知，但可以確定的是，在可以預見的人類活動期，地球仍將源源不斷地向地表輸出大量熱量。因此，作為天然而清潔的自然資源，地熱相對太陽能而言不受地球公轉與自轉導致的季節和日夜采集限制，是一種能夠支撐人類可持續發展的戰略資源，對其精細勘探、合理開發與高效利用符合當下集約型經濟的發展趨勢。