地热勘查中开展综合物探方法的新思路.doc

地热勘查中开展综合物探方法的新思路 摘要用于地热勘查中物探方法很多，但单一物探方法存在局限性，解释结论不利于开展后续工作。地热勘查中的新思路则是将多种物探方法综合解释，这种行之有效的做法不仅可以消除多解性，而且还能相互验证，提供更多地热勘查信息。笔者利用复合联合剖面法、电测深法等综合电法工作及土壤氡测量结果综合解释了测区存在地热资源的可能性，并根据测量成果推断了隐伏断裂的性状及切割深度，为后续地热勘查提供比较可靠的地质资料。 关键词地热 新思路 复合联合剖面法 电测深法 土壤氡 综合解释 中图分类号 P314 文献码 B 文章编号 1000-405X（2014）-7-131-2 0前言 在地热资源勘查中，前期的物探工作是可行性分析中重要的组成部分，其工作的核心为推断含有地热资源的构造存在的位置，为开展后续工作缩小搜索范围，从而达到降低投资风险的目的。然而，单一物探方法对地热资源分析解释带有局限性1和单一性1，为了给地热勘查提供更多的、可信度高的第一手资料，地热资源勘查宜采用综合物探方法。 1区域及水文地质条件 南丹山原生态风景区位于吴川-四会大断裂的北东段南东侧，北江断裂的北西侧，区内有雪峰顶北东向断裂9，工作区位于雪峰顶断裂的北西侧。 受地貌、地层岩性及地质构造等条件所控制，该区地下水类型主要为碳酸盐岩类岩溶水。主要赋存于山间岩溶构造盆（谷）地内，以地下岩溶裂隙、溶洞及岩溶管道为迳流场所，具有运移慢、交替循环弱、水位较稳定等特点。水量丰富区，单孔涌水量10005000t/d，泉流量10100 L/s，顶板埋深小于20m。水量中等区，单孔涌水量1001000t/d，顶板埋深小于30m。清远三坑、芦苞长岐一带均有分布。 北西部离工区直线约12km有清新县三坑温泉，南东部直线约15km有三水区芦苞长岐温泉。 2物性前提 根据本场地试验区所测得的视电阻率值的统计分析，各地层视电阻率如表1。 由表1可看出，断裂带、破碎带等地质体的视电阻率比周围岩体的视电阻率要低；与断裂带、破碎带两侧岩体视电阻率存在较大的差异。本区具备开展复合联合剖面法、电测深法等综合电法工作的地球物理前提。 氡是放射性气体，在自然界它有三个同位素，即222Rn、210 Rn、 220 Rn，其中222Rn的半衰期最长，为3.825天，在研究地质问题中最有意义。氡一系列衰变子体为218Po、214Pb、214Bi、214 Po、210 Pb，其中以210 Pb的半衰期最长为22.3年，在氡子体核素中相对来说较长。由于扩散和对流作用使氡气在岩石中迁移，当存在断裂构造时，更有利于氡气向上迁移，到达地表，储藏于土壤层中；同时地下水运动也是氡气迁移的一个主要途径，因此，土壤氡测量是推断地热的重要依据。 3综合物探的方法技术 本次勘查，北东向布置了6条物探测线，编号为L11L21；北西向布置了10条物探测线，编号为L34L52。 3.1复合联合剖面法野外工作方法 测点距：10m；供电极距：AO=OB=300m，AO=OB=90m；测量极距：MN=20m。 3.2电测深法野外工作方法 测点距：10m、20m；供电极距：AB/2=65m，100m，150m，220m，280m，380m，500m，660m，880m，1150m，1500m；测量极距：MN/2=5m、20m、40m。 3.3土壤氡测量8野外工作方法 采用专用钢钎打孔，孔的直径为30mm，孔的深度为500600mm；点距10m。 4综合物探解释 物探解释遵循的原则是从点至线到面的解释推断原则3，定性解释与定量解释相结合4，从简单到复杂，由已知到未知。具体工作步骤为：首先，根据复合联合剖面视电阻率推断结论，找到对应电测深曲线异常位置；然后，在电测深等s图上，辨别异常真伪，并进一步推断异常深度；最后，结合土壤氡测量结果，综合分析上述电法推断异常是否为地热异常。 4.1复合联合剖面视电阻率解释推断 从“视电阻率（s）曲线剖面图”上看，本区典型异常主要有二类： （1）低阻正交点异常5 图1中，L15线1740号测点附近出现低阻正交点，s值为8501250?m，交点两侧分离性较好，右侧分离面积明显大于左侧。在1760号测点，s曲线为明显单点低阻同步下降异常，AO=OB=300m极距的s值为5581068?m，AO=OB=90m极距的s值为491771?m，其两侧视电阻率相对较高，为相对低阻带，推断为断裂破碎带的反映。 （2）低阻同步下降、低阻凹陷异常6 图2中，L13线1000号测点附近出现低阻同步下降异常，异常形态呈V字型，AO=OB=300m极距的s值为3761107?m，AO=OB=90m极距的s值为198790?m，小号点侧视电阻率相对较高，AO=OB=300m极距的s值大于2000?m，推断为断裂破碎带的反映。 4.2电测深解释 根据上述两类异常位置，找到电测深相对应处，在电测深等s断面图上，断裂破碎带异常表现特征7：电测深s曲线类型的变化以及视电阻率在水平方向上存在明显变化，等值线为V字型低阻异常。图1中，L15线测点1730m1770m处，s值由浅至深在4001200?m之间变化，低阻异常一直延伸到AB/2=1500m仍未结束，异常两侧为高阻，s值大于1200?m，小号点一侧等值线密集，推断900 m930 m测段存在深大断裂，此处可以推断断裂异常切割深度在500m600m。同样的异常特征表现在图2中， L13线990m1500m测段存在深大断裂， 推断断裂异常切割至地表600m以下。 4.3土壤氡解释 本次土壤氡测量统计数据表明，在L15测线的16801710测段、17401770测段以及L13测线的9901030测段范围氡浓度高，且成带状分布，浓度在775518622 Bq/ m3之间，是背景区域浓度值的2倍以上。异常数据表明上述区域存在地热资源的可能性。 4.4综合解释 根据物探异常在平面上的分布特征，并结合区域水文地质及区域地质调查资料9，确定断裂带位置如下。 F1（图1）：分布为区的中部-东部，走向3045，倾角近于直立，带宽15m，切割深度在500m600m，带中岩石破碎，硅化强烈。为本区主要的控热构造之一。 F2（图2）：分布在工区的北东部，走向320330，地表上反映为负地形，呈洼沟及平直的陡壁。切割于F1断裂，为赋水断层。 5结论及建议 5.1新思路的应用，为推断地热提供了较为全面的推断依据。上述两类明显异常仅为推断结论，为了能够得到更为合理的定性定量解释结论，建议在异常中心区域增设钻孔，其编号分别为WT5、WT2，位置可参照图1、图2中标示地点。 5.2物探方法表现出的优势有：简单、快速、参数多、反映地质信息量大等。然而在地热勘查中开展哪些物探方法，并找到一条行之有效的组合方式，还需要物探工作者反复试验研究。 参考文献 1 付良魁主编. 电法勘探教程M. 北京：地质出版社，1983. 2 李金铭，罗延中主编. 电法勘探新进展M. 北京：中国地质出版社，1996. 3 金永念，张登明，刘志平. 综合地球物理勘探技术在地热勘查中的应用J . 水文地质工程地质，2006，33（ 1 ）：92- 94，106. 4 黄力军，陆桂福，刘瑞德，等. 电磁测深方法在深部地热资源调查中的应用J . 物探与化探，2004，28 （ 6） ：493 - 495. 5 郑东明，叶松青，成建勋，等. 电法在地下热水勘探中的应用J .世界地质，2005， 24（ 3）：77 - 81. 6 段佳松. 综合物探调查评价深圳市地下水资源J 物探与化探，1999，23（ 5）：373- 375. 7 杨立本，程长根，夏毓建.