多种物探方法用于沈北道义地热勘查

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 多种物探方法用于沈北道义地热勘 查 摘 要寻找地热资源首先应查明 形成地热三要素：即热储层埋深及厚度； 盖层的性质及厚度；大型断裂的性质、 规模及产状，解决上述问题的重要手段 就是多种物探方法配合使用。 中国论文网 /1/view-12796701.htm 关键词 辽宁沈阳 道义盆地 重 磁测量 地热资源 中图分类号：R486 文献标识码： A 文章编号： 1009-914X（2015）19- 0366-02 引言 在广泛覆盖的沉陷盆地区寻找地 热资源，首先应查明形成地热三要素： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 即热储层埋深及厚度；盖层的性质及厚 度；大型断裂的性质、规模及产状。而 几种物探方法配合，是解决上上述问题 的重要手段之一。前人勘查资料表明， 道义盆地周围如大桥矿洞中，天成公司 院内 002 井，新城堡村的新参 1 孔及小 含屯 ZK991 孔等均见有地热水显示， 并均有不同厚度的盖层（5721557m 不等）和热储层（中元古界碳酸盐岩层） 。说明沈北地区具备寻找地热的基本条 件。 在道义盆地地热勘查中，应用重 磁测量，二维地震测量以及几种电法等 综合物探方法相互配合，圈出了盆地的 规模、形态，推断出盖层厚度及热储层 的埋深，划出隐伏的主要断裂，为进一 步进行地热勘查提供了资料，为探采井 的孔位选择提供依据。依据物探资料布 设的探采 ZK1 井，打出了地下热水， 在沈北道义盆地地热勘查中，初步取得 一定的成果，也验证了应用物探方法寻 找地热资源的有效性。本文将简述道义 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 盆地地热地质概况、地球物理特征及几 种物探方法相互配合，从面到线、到点 上取得初步成果与粗浅体会，仅供参考。 1 地质概况 道义盆地是新生界古近系断陷沉 积盆地，是继承中元古代蓟县期大甸子 海相沉积盆地之上，新生代早期受断裂 构造作用而形成。 （1）盖层 第四系（Q）：表土厚 30-110m 不等。 新近系（N）和古近系（E）： 由陆相碎屑和少量火山碎屑岩组成，总 厚 10002450m 左右，沉降中心部位可 能达 3000m 以上。 （2）基底 中元古界蓟县系：主要由铁岭组、 洪水庄组及雾迷山组灰岩、白云岩及大 理岩等碳酸盐岩（热储层） ，其次是板 岩、石英砂岩等岩性。 太古界鞍山群：变质岩系及混合 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 岩、混合花岗岩类，分布在中元古界之 下政盆地域外的隆起区。 （3）构造 道义盆地为新生代断陷盆地，受 区域断裂一郊庐断裂带控制，主体构造 线为 NNE 向。 由于第四系覆盖均呈隐伏状态， 仅从重磁测量结果明显的反映出来。 2 地球物理特征 由于区内均为第四系覆盖，收集 的区域重力密度等资料，如见表 1。 2.1 物性参数特征 从表 1 中看出： （1）第四系新近系和古近系岩 性为无磁、低密度、低电阻率的“三低” 特性。 （2）中元古界的白云质大理岩 破碎带（含水）其密度值较一般白云质 大理岩明显偏低（仅 1.6-2.25） ，其磁化 率为 0，视电阻率为 3060（ m） ， 其赋水性越好，水温越高， “三低” 特征 越明显，为地热勘查重点目的层。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 （3）泥岩、页岩和玄武岩等电 阻率偏高，是引起浅部视电阻率偏高的 主要因素。玄武岩 I 磁性偏高，是引起 局部磁场偏高主要因素。 （4）中元古界白云质大理岩为 高密度低磁化的岩性。 （5）太古界变质岩系为高密， 高磁、高电阻的所谓“ 三高 ”岩性。 2.2 球物理场特征 从 1：2.5 万重磁面积观测成果看 出，道义盆地重力低明显，形态较完整， 磁场表现低缓平静的负场值，盆地周边 地带重磁场偏高，形成重力高和局部磁 场较强，反映出盆地外缘相 对隆起的场貌特征。此外测区北 部玄武岩凝灰岩埋藏较浅，因此磁场显 示正磁异常。 测井资料显示，白云质大理岩破 碎带（含水层）视电阻率仅为 3060 m，为围岩的 2%5%，是较明显的 低阻层。 3 物探方法应用与效果 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 3.1 重磁测量 目的是圈定盆地范围；了解盆地 盖层厚度及古近系火山岩分布特征；确 定断裂构造位置征；了解中元古界热储 层埋深及起伏变化形态从重力测量的参 数图（图 1）上看出，圈出的盆地轮廓 清晰，总体走向是北北东向，长 12km，宽 7.5km，其边缘主要为重力梯 级带（或垂向二次导数零值线） 。反映 出盆地边缘受断裂构造所控制。 依据重磁测量的平面等值线及其 导数曲线特征，进一步推断出断裂构造 10 余条，从而初步确定第四系覆盖下隐 伏的断裂构造位置和基本构造格架，划 分出盆地内次级相对凸起与 凹陷大致区域。测区北部面状正 磁异常推断为浅部隐伏的火山岩的反映。 从 I1 综合剖面上看出（图 2） ，重磁曲 线对应较好，划分出断裂及相对凸起与 凹陷亦相当明显。由上看出，重磁.测量 相互配合，在地热勘查中的应用，对了 解盆地基底起伏形态、盖层厚度变化以 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 及古近系火山岩分布特征、断裂构造划 分等均取得较好的地质效果，为进一步 开展地热勘查指出了方向。提供础性资 料。 3.2 二维地震和可控制源主要任 务是 查明勘探线-3000m 以上、断距 大于 50m 的断裂，阐述断裂的性质、产 状等特征，病结合以往地质资料对区内 地层进行解释以及推断构造韵含水性， 为钻探工作提供依据。地震剖面推断成 果：共推断断裂 4 条。盆地内划分出地 层层序及厚度变化范围为： Q 第四系 60-100m E3 古近系上部（E3） 200- 500m E2 古近系中部（E2） 300- 600m E3 古近系下部（ E1） 300- 400m 中元古界雾迷山组（Jxw）为本 次勘查的目的层也是储热层，其顶端埋 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 深变化非常大，盆地边缘仅为 300 m 左 右，最深处可达 2500 m 以下（见图 2） 可控源完成 3 条剖面，推断组合 断层 6 条。其中两条断裂为盆地边缘控 盆断层，三条断裂为盆内断层。综合电 法地质资料推断认为两侧控制盆地的断 裂为主要断裂，延深较大，延长较远， 具有较大规模。根据其电性特征推断， 东部断裂带破碎程度较高，含水性较好， 西部断裂带稍差一些。 3.3 大地 层析电磁测深与大地电场岩性测深 （1）大地层析电磁测深，本方 法以卡尼尔大地电磁理论为基础，以同 步锁频采样的方式进行高频电磁测量。 通过测定具有区域性的天然大地电磁场 中高频成分的电分量和磁分量的瞬时变 化率，来测定大地介质结构性变异及产 生状态。实际测量中，首先获取的原始 参 EX 和 HY 值，然后利用计算机程序 换算出卡尼尔视电阻率和趋肤深度，同 时绘成剖面视电阻率等值线图，在剖面 位置 2-5km 之间，其低阻盖层厚度大于 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 2000m，反映出古近系盖层厚度大，底 界面在-2000m 以下，在剖面位置 57.5km 之间部位，推断基底高阻层相 对隆起，顶板深度在-1500m 以上，断 裂发育，基岩相对破碎，局部呈低阻带， 故推断该处存有含水破碎带的可能性。 （2）大地电场岩性测深 其目的是：在己有地质物化探 工作的基础上，选择地热成矿条件好的 靶区，详细查明地层深度、厚度和断裂 构造的深度及厚度，尤其是蓟县系白云 质岩性断裂破碎带的深度和厚度。详 细分析靶区的地层和构造特征，分析钻 探施工的难点，研究出水点的深度和水 量，找出最佳地热井井位。 岩性测深资料的地质解释，主要 是依据测点上垂向视电阻率曲线特征， 划分出若干个物性界面，再结合区域地 层岩性特征，将物性界面对应相关的岩 性地层界面，进而在按局部区段曲线跳 动与变化特征，确定裂隙破碎带的深度 与厚度。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 依据岩性测深成果，在测定的 4 条剖面位置上，划分出古近系底界面深 度在-1500 （-2000 ）m 左右，其下部 为中元古界白云质大理岩等岩性，厚度 在 750-800m，埋深在-1700（-2500） m 之间，其下部为太古界古老结晶基底。 3.4 钻孔成果与推断成果的对比 按物探综合推断结果布设的 ZKl 孔，设计孔深 2300m，实际终孔深度为 2100m。孔中取得资料简述如下： 第四系：70m，岩性以粘土细砂 为主，其下为： 新近系+古近系中、上层：岩性 以细砂岩、砂质泥岩、泥岩粉岩为主， 至 1000m，厚度 930m。下为古近系下 层，岩性以玄武岩、玄武质凝灰岩互层， 至 1500m，厚度 500m。下为中元古界 蓟县系，岩性以灰岩、白云质大理岩为 主，次为石英砂岩、板岩等，至 2100m 终孔。 从 I1 线 ZKl 孔钻探成果与推断 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 断裂关系简图（图 3）看出，重磁推断 的断裂（F7） ，地震推断断裂（ DF2 ）与可控源推断的断裂（KF） ，电磁测 深的断裂（F7 ）等 4 种方法推断断裂 均有显示而重磁可控源和电磁测深推断 的断裂相对靠近，为同一断裂破碎带的 反映，地震推断的 DF2 断裂则相对距离 稍远，可能与孔中一 2000m 左右的破碎 带有关（如果 DF2 深部产状变缓） 。 其次，从中元古界顶界面深度位 置对比来看，地震推断该界面深度为 1800m，与钻孔实际界面深度 （1500m）相差 300m；可控源在该处 推断顶界面深度为 1450m，与钻孔打到 的实际深度仅差-50m。电磁测深推断该 界面深度为 1750m，与实际深度相差 250m.这一结果说明，在无己知深部地 质资料的所谓“ 盲区” ，在难以确定已知 标志层的情况下，物探推断结果，不同 方法产生的误差是不同的。 再有，可控源在 I 剖面 F2F5 断裂间底部有低阻电性显现，推断具有 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 含水层存在；电磁测深推断在 11 剖面 线上 5000-7500m 之间，基底高阻层相 对隆起，顶界面在-1500m 以上，断裂 发育，基岩相对破碎，局部呈低阻带， 推断有含水破碎带的存在，这与验证结 果相当吻合，证明这两种方法推断含水 破碎带效果明显。 4 结语 在沈北道义盆地的地热勘查中， 通过 6 种物探方法相互配合，取得了一 定的效果，得出以下几点初步的看法和 体会： 重磁测量相互配合，在较大比 例尺面积测量工作中，特别是在广泛第 四系覆盖下，重力圈定盆地边界以及划 分盆地内次级凸起与凹陷等形态特征， 效果较好，磁法在圈定盆地中的火山岩 及隐伏岩体分布范围效果亦较明显。重 磁配合推断断裂构造起到相互认证和补 充的作用。因此重磁测量相互配合在地 热勘查的前期工作及地热田远景评价工 作均能起到重要的作用。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 二维地震剖面测量，在确定断 裂位置、产状及性质相对较准确，特别 是有明确的标准反射波对应已知地层层 位时，一推断的更为准确。但在无深部 地质资料的“ 盲区” 内划分地层层位，误 差相对较大，所以在资料缺乏的新区开 展地震测量时，应尽量收集油田、煤田