山东省济宁市兖州区滋阳山国际农业文产业园地热背景与地热井物探成果报告.doc

济宁市兖州区滋阳山国际农业文化产业园地热背景与地热井物探成果报告山东省鲁南地质工程勘察院二O一四年三月济宁市兖州区滋阳山国际农业文化产业园地热井物探成果报告编写单位：山东省鲁南地质工程勘察院编 写：常和平 万晓磊 陈国营审 核：卜 华总 工：李公岩院 长：赵书泉提交单位：山东省鲁南地质工程勘察院提交时间：二O一四年三月目 录第1章 序 言11.1 目的任务11.2 自然地理概况11.3 工作概况及完成主要实物工作量2第2章 地质与地球物理特征32.1 地质特征32.2 地球物理特征6第3章 工作方法技术63.1 工作布置63.2 仪器设备及技术指标83.3 可控源音频大地电磁法（CSAMT）工作方法10第4章 资料推断解释124.1 CSAMT勘探推断解释原理124.2 断裂构造的推断解释原则124.3 异常的推断解释134.4 断层推断16第5章 结论与建议175.1 结论175.2 建议17第1章 序 言1.1 目的任务地热资源，作为一种新型的绿色能源，具有供暖、洗浴、疗养保健、种植养殖等多方面用途，有着广阔的开发前景和巨大经济潜力。受山东滋阳山生态农业有限公司委托，山东省鲁南地质工程勘察院在兖州滋阳山西部一带进行了“滋阳山国际农业文化产业园”地热井的物探勘查工作。目的是：查明园区一带地质构造分布及地层岩性的垂向结构特征，为拟定地热井的位置提供科学依据。1.2 自然地理概况勘查区位于济宁市东北约18km，隶属兖州区颜店镇。地理坐标：东经 11639251163940，北纬 353230353250。津浦铁路和兖（州）新（乡）铁路位于工区东部，菏泽日照高速公路从工区南部通过，105国道和327国道分别从工区西侧和东南侧通过，乡镇间有柏油公路相通，交通方便（见图1-1）。该区处于鲁中泰蒙山区南部的山前倾斜平原，泗河冲洪积扇的中部至前缘地带。洸府河从工区东部经过，注入微山湖。工区地面标高4550m，最高点滋阳山海拔72.5m。工区属于暖温带半温润季风气候，一年四季分明；多年平均降水量620.8mm，平均气温13.314。插图1-1 交通位置图工区所在区域物产丰富，工业较发达。自然资源以煤为主，有兖州煤田，济宁北煤田。农业以粮食作物为主，盛产小麦、玉米、谷子、红薯。地方电力供应充沛，有济宁电厂、运河电厂。1.3 工作概况及完成主要实物工作量1.3.1 工作概况本项工作利用V8工作站，采用可控源音频大地电磁测深方法完成，2014年3月1014日进行野外数据采集，1518日进行室内数据处理与资料整理工作。1.3.2 完成主要实物工作量本次完成物探勘探线3条，总长度2.4km，测点总数64个。其中L2剖面长度0.6km，12个测点,3个检查点；L3剖面长度0.9km，27个测点；L4剖面长度0.9km，22个测点。第2章 地质与地球物理特征2.1 地质特征2.1.1 地层区内基岩岩层出露较少，仅在滋阳山有不到1.0km2的出露，出露岩层为奥陶纪马家沟组，其它地段均被第四系所覆盖。1.古元古代济宁群（Ar3Jn）据以往钻探成果资料，济宁群埋藏深度大于1000m。主要岩性为绿泥绢云千枚岩、绢云千枚岩、含碳质绿泥绢云千枚岩、方解绢云千枚岩、变安山岩夹磁铁绿泥绢云千枚岩、磁铁绢云千枚岩、磁铁石英岩等。磁铁绿泥绢云千枚岩、磁铁绢云千枚岩为铁矿的含矿岩石。原岩为滨海相碎屑沉积夹钙质硅铁沉积及中酸性火山岩建造，变质程度为低绿片相。岩石千枚理发育，总体走向333-347，倾向南西，倾角57-64。2.古生代地层1)朱砂洞组丁家庄段（Zd）其主要岩性为白云岩及砾屑、砂屑灰岩为主，夹页岩。（1）寒武系长清群（）厚度为36.10-66.17m。与济宁群角度不整合接触。2)馒头组（m）发育下页岩段、洪河段，与下覆朱砂洞组丁家庄段整合接触。下页岩段：岩性以暗紫、暗紫红色页岩、细砂岩为主，夹生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩、泥晶灰岩、砂屑灰岩等。厚150.3-194.82m。洪河段：岩性为：以砂灰岩、暗紫色薄层细砂岩为主，夹钙质页岩。厚10.32-15.76m。（2）寒武系九龙群（j）1)张夏组（j）上部岩性以鲕粒灰岩为主夹条带状泥晶灰岩为主。中部岩性为鲕粒灰岩、藻灰岩、条带状泥晶灰岩为主。下部岩性以厚层鲕状灰岩和藻灰岩互层。厚度184.61-222.99m。与下覆馒头组整合接触。2)崮山组（j）该组顶部以薄层页岩与炒m店组为界。主要岩性为：上部为中薄层条带状灰岩夹少量页岩；中部为钙质页岩夹疙瘩状灰岩；下部为疙瘩状灰岩夹钙质页岩。厚度27.33-32.5m。与张夏组整合接触。3）炒米店组（j）该组上部以厚层泥晶灰岩、厚层白云质灰岩为主夹中厚层竹叶状灰岩；中部为含生物碎屑亮晶灰岩；下部中厚层灰岩夹鲕粒灰岩。厚度为45.20-55.27m。与崮山组结合接触。4）三山子组（jSc-OjSa）该组自下而上分为三个岩性段。与炒米店组整合接触关系。岩性为中厚层细晶白云岩、白云质灰岩、泥晶灰岩，普遍含泥质条带，灰黄色中薄层竹叶状白云岩夹灰岩或白云岩和中厚层含燧石结核白云岩、细晶白云岩。厚度186.97-242.23m。（3）奥陶系马家沟组（Om）区内马家沟组自下而上分为东黄山段、北庵庄段、土峪段、五阳山段、阁庄段、八陡段，总百厚度361.87630.99m。各段间呈整合接触，与下覆山三子组呈平行不整合接触。其中东黄山段、土峪段和阁庄段以角砾状细晶白云岩、角砾状石膏岩为主，北庵庄段、五阳山段和八陡段以中厚层灰岩、云斑灰岩为主。3.新生代地层主要岩性为黄灰、土黄色、褐色、灰褐色粘土、含砂粘土，灰褐、灰红色粘质砂土夹条带状高岭土，黄褐、土黄色粘土、粘质砂土夹砾砂。底部见灰黄、桔黄色细砂、粘质细砂及砾石。厚度23.90-166.22m，以嵫阳山为中心向四周辐射，其厚度逐渐增大。21.2 构造区域构造以断裂为主。主要分布有北北西向的孙氏店断裂和北东向的长沟断裂。本次物探勘查范围较小，区内地质构造主要发育一条北东走向的滋阳山断层。该断层西起孙庄，经滋阳山、翟村北往北东方向延伸，总体走向5565，倾向南东，倾角70左右；其南盘下降，北盘上升，性质为正断层。该断裂在滋阳山有明显的出露，山体两侧隐伏于第四系之下。通过对以往钻孔资料和本次物探勘测资料进行分析，发现滋阳山断裂两侧基岩隐伏深度和济宁岩群的顶界面标高均相差较大，说明该断裂断距较大，并且切割深度已经进入济宁岩群。初步推断其垂直断距在400800m之间。2.1.3 岩浆岩本次物探勘测和以往钻孔资料均未发现有明显的岩浆岩分布，说明区内岩浆岩不发育。2.2 地球物理特征岩石电阻率受多种因素影响，如岩石孔隙度、含水量、温度、深度、压力及矿物成分等。一般环境下，第四纪和第三纪陆相碎屑沉积岩，电阻率一般在1550m，喷出岩一般为10200m；中生代陆相碎屑沉积岩电阻率值一般25500m，晚古生代地层电阻率一般501000m，电性稳定，其值较上覆盖层第四系及下伏灰岩、火成岩电阻率低；凿古生代灰岩及火成岩，电阻率最高，一般在200020000m，系本地段电阻率无穷大标志层，但当有断层存在情况下，岩石破碎且充水，其电阻率明显降低，电阻率值小于500m，特别是在温泉附近，构造充水且被加热，其电阻率降低更为明显。可控源音频大地电磁法（CSAMT）是采用可以控制的人工场源，以电磁场的理论为基础，利用岩（矿）石的介电常数、磁导率和电导率的差异特性，达到解决不同地质问题的目的。因此，在区内利用CSAMT方法勘探，具备良好的地球物理前提。第3章 工作方法技术3.1 工作布置本次物探工作测线起始点采用GPS定点钢尺量距，GPS参数校正利用滋阳山军控点坐标。本次工作共布设剖面线3条，各测点的地理坐标见下表。 L2线CSAMT点坐标点号XY备注点号备注0468626393462535046863639349575046862439346704004686353935012100468628393472245046863339350621504686213934746500468635393510720046863239348235504686343935152250468633393488060046863939352083004686343934920查L3线CSAMT点坐标点号XY备注点号XY备注0468734393463635046872839349965046873839346943754687273935008100468740393473640046873539350311254687423934759425468730393505715046874739347834504687333935081175468750393481050046873339351332004687513934844550468735393517722546874739348656004687403935227250468747393489165046873839352752754687233934915700468738393532327546874939349117504687313935375300468721393494080046873539354353004687393934936850468736393548832546872239349609004687423935544L4线CSAMT点坐标点号XY备注点号XY备注046885539346474504688433935090504688553934695475468841393511510046885239347485004688373935140150468851393479655046883739351882004688553934846600468838393523325046885039348966504688263935287300468847393494570046882139353383254688413934970750468816393538835046883839350008004688153935436375468842393501885046881539354874004688463935048900468810393553142546884339350663.2 仪器设备及技术指标本次工作使用仪器为V8电法工作站，V8是加拿大凤凰公司自1975年以来研制开发的第八代多功能电法系统，采用GPS同步系统。V8有3个磁道和7个电道。磁道既可以连接标准的磁棒也可以和1到3个轴向的TDEM探头连接。V8还可以单机工作（通常用来做AMT和MT）。另外，它可以作为辅助的2个电道数据采集的局域网络中心，其通讯方式既可以无线也可以有线。所有的记录单元均通过GPS时间（0.2微妙）保持同步，发射机也是通过GPS时间保持同步。无论是网络化的记录单元之间，还是接收机和发射机之间均可通过无线方式保持通讯。3.2.1 仪器的主要功能具有时间域的常规电剖面、电测深、高密度、激电、瞬变电磁测量功能。具备频率域的大地电磁测深（MT）、音频大地电磁测深（AMT）、可控源音频大地电磁测深（CSAMT）及频谱激电（SIP）电法勘探测量功能。3.2.2 仪器的主要技术指标MG30发电机额定功率：30KVA发射频率：400HzT30发射机最大输出功率：25KVA最大输出电压：1000V最大输出电流：60A频率输出范围：0.1569600Hz接收机频率范围：10000Hz20,000S存 储：512MB可移动闪存硬盘（可扩展升级）处理器：586和辅助处理器输入电压：12V直流功 耗：15W模数转换器（ADC）：每道一个，24位，96000个样点/秒（主道） 16位到24位，可达5MHz（TDEM）3.3 可控源音频大地电磁法（CSAMT）工作方法3.3.1 方法原理可控源音频大地电磁法简称（CSAMT），是利用接地水平电偶源为信号源的频率域电磁测深法，它基于电磁波理论和麦克斯韦方程，导出了水平电偶极源在地面上的电场及磁场公式： 式中，I供电电流强度；dAB供电偶极长度；R为场源到接收点之间的距离，即收发距；0为自由空间磁导率。将式沿x方向的电场(Ex)与式沿y方向的磁场（Hy）相比，并经过一些简单的运算，就可以得到视电阻率（）的公式： 式中f为频率， 为电阻率，又称为卡尼亚电阻，是由法国物理学家卡尼亚推导提出的。又根据电磁波的传播理论，导出了传播深度公式d503.8。式中，d代表探测深度；代表电阻率；f为频率。可见，当地表电阻率固定时，电磁波的传播深度（或探测深度）与频率成反比，高频时探测深度浅，低频时探测深度深。我们可以通过调整供电频率的高低，得到不同深度的地电信息，从而达到垂向频率测深的目的，根据所测视电阻率特征，了解地下地质体的产状和特征，分析推断构造带的空间分布与接触关系。近几年的应用领域也扩展到了石油、天然气、地热、金属矿产勘探及水文、环境等各个方面，从而成为受地质学家重视的一种地球物理勘探方法。3.3.2 野外工作方法野外观测区域选择及测线布置在CSAMT野外工作中，目前多采用的是赤道偶极测量装置，其观测装置见工作示意图。观测区域布置在以发射偶极形成的60o角的一个梯形面积内，梯形的上底为AB发射偶极所在的位置，测线到AB的距离R应大于三倍的趋肤深度，测线的长度应保持在发射偶极60o射线控制的梯形面积之内。根据电磁场强度的理论计算，在梯形的边部场的强度明显变弱，为此，本次野外工作采取把测线布置在以AB为边的矩形面积内，最大限度的提高发射场信号强度。AB发射偶极的长度为1500m，收发距受各剖面的地理环境影响采用8.5km。满足勘探深度的技术要求。第4章 资料推断解释4.1 CSAMT勘探推断解释原理CSAMT方法所观测的参数是感应电场和磁场，感应场与地下岩（矿）石的电磁性分布有关，通过数据转换处理获得视电阻率参数。通过观测地层岩石电磁场数据，获得纵向地电断面资料。当在探测区存在断裂构造带时，岩石破碎充水表现为低电性特征。通过分析视电阻率特征划分地层、推断断裂破碎带的空间分布位置。4.2断裂构造的推断解释原则 由于应力作用使原岩的连续性遭受破坏，岩石破碎裂隙发育，多被水或泥质等物质充填，破坏了电磁场的连续性，使电位场发生畸变，通常反应为明显的低阻异常。断裂带富水性越好水温越高时，电阻率值越低。断层推断的主要标志为：电阻率断面等值线图上电阻率等值线表现为明显低阻“U”字型；电阻率等值线呈定向延伸的梯级带。4.3 异常的推断解释通过对CSAMT野外原始数据进行处理后，剔除了各种干扰频点，经过Bostick数据反演转换绘制了各剖面的电阻率断面等值线图，解释如下：4.3.1 L2线剖面资料解释该剖面位于西寺堡村西济汶路东侧，南北方向。剖面长度600m。如插图4-1，剖面自上而下电阻率呈由低到高变化趋势,大致可划分为3个电性层。其中第一层的视电阻率值在100200m之间，表现低阻特征，底板埋藏深度小于100m。结合物性资料推断为第四系；第二层的视电阻率值在200800m之间，自上而下视电阻率逐步增大，等值线变化均匀平缓，底板埋藏深度约在900m左右，结合地质、物性资料推断为寒武、奥陶系灰岩、页岩，其中低阻区推断为岩石破碎含水所致；第三电性层为高阻基底层，其视电阻率值为8004000m，电性特征为电阻率值高且局部变化不均匀，依地质、物性资料推断为济宁群变质岩。横向上电阻率等值线，在剖面的400500号点附近存在一明显的电阻率梯级带，两侧电性差异明显，呈现断层异常特征。断层倾向南，倾角约80。图4-14.3.2 L3线剖面资料解释该剖面位于西寺堡村西L2线东侧，南北方向。剖面线长度900m。如图4-2，剖面自上而下电阻率由低到高变化,大致可划分为3个电性层。其中第一层的视电阻率值在100200m之间，表现低阻特征，底板埋藏深度50100m。结合物性资料推断为第四系；第二层的视电阻率值在200800m之间，自上而下视电阻率逐步增大，等值线变化均匀平缓，底板埋藏深度约在900m左右，结合地质、物性资料推断为寒武、奥陶系灰岩、页岩，其中低阻区推断为岩石破碎含水所致；第三电性层为高阻基底层，其视电阻率值为8004000m，电性特征为电阻率值高且局部变化不均匀，依地质、物性资料推断为济宁群变质岩。图4-2横向上电阻率等值线，在剖面的4005