音频大地电磁测深法在泸县玉蟾山地热勘查中的应用

1、音频大地电磁测深法在泸县玉蟾山地热勘查中的应用音频大地电磁测深法在泸县玉蟾山地热勘查中的应用地热是蕴藏在地下的一种源源不绝的具有多种用处的资源。它通过水热活动以热水或水汽形式出露地表或埋藏在地下，被人们广泛地用于医疗、沐寓取暖、育种、洗涤、烘烤和发电等。随着生活程度的日益进步，利用温泉进展医疗保舰旅游度假或休闲娱乐已成为人们生活的一种时尚，具有很高的社会效益和经济效益。为了进步效率，减少投资风险，开发地热资源前必须进展地质调查，地球物理勘探是地热资源调查的重要手段之一。本文采用音频大地电磁AT法在泸县某玉蟾山开展了深部地热资源调查研究，使用非线性反演技术对野外资料进展处理，查明了研究区的热储地

2、层及地质构造分布情况，经钻探验证，吻合度较高，获得了较好的应用效果。1研究区深部地下水水文地质条件根据区域水文地质资料，研究区水量较为丰富的深部地下水主要有两层：一是三叠系嘉陵江组碳酸盐岩裂隙溶洞水；二是二叠系茅口组碳酸盐岩裂隙溶洞水。1.1三叠系嘉陵江组碳酸盐岩裂隙溶洞水该类地下水广泛分布于工区内，据搜集邻近区域地热钻孔揭露，该类地下水埋藏于地下450752以下地层中，部分地区埋深达1000，含水岩组为三叠系嘉陵江组灰岩、白云质灰岩、白云岩夹页岩、盐溶角砾岩、石膏。出水量可达107.4310003/d，井口水温27.529，抽出水为油、气、水混合物油较少，水呈浅黄色，具有H2S气味，水质类型

3、为lS4Na型和lNa型。工区内该地层仅少量出露本文由论文联盟.Ll.搜集整理于古佛山背斜核部，受后期褶铍构造和断裂构造的影响，埋藏相对较浅，大气降水和地表水入渗干扰较大，水温偏低。1.2二叠系茅口组碳酸盐岩裂隙溶洞水该类地下水广泛分布于工区内，是三叠系嘉陵江组碳酸盐岩裂隙溶洞水以下的又一主要地下水类型。含水岩组为二叠系茅口组灰岩，据搜集邻区百和镇坛18井和江阳镇通滩区长河村荔002-X1井资料，两井井深分别为2116和2370，均揭穿至茅一地层，水量3008003/d，井口温度5153，水质微浑浊，伴有臭鸡蛋味的H2S气体，为lNa型水。该含水层在工区以西和以南地区大面积出露，主要在出露区接

4、收大气降水补给后，通过层间裂隙和断裂构造经远间隔 径流后远程补给工区内该层地下水。由于埋藏较深，受浅部地下水影响较小，水温相对较高。2热储层及盖层深埋于地下的含水岩体及其中的地下水，它们的温度随埋深的增加而增高，其增温状况一般按地热增温率又称地温梯度考虑。工区地温梯度估计约为2.2/100，所以，要获取出水温度在34以上的地下水，取水层位埋深一般在1000以上，同时，在适宜的深度范围内，正好存在一定厚度的可能储水的岩层。2.1热储层根据区域水文地质资料及相邻地区钻孔提醒情况，工区内热储层共有两层：第一热储层为三叠系嘉陵江组地层，第二热储层为二叠系茅口组地层。第一热储层：为三叠系嘉陵江组地层，岩

5、性为灰岩、白云岩夹石膏、岩盐，易为水溶蚀，形成岩溶通道，利于地下热矿水的运移和富集储存，是富水性较大的地层，在深部地热增温作用下与围岩互相交融聚集而形成热矿水。同时，该层是我省川南地区的重要油气层，出水多为油、气、水混合物。第二热储层：为二叠系茅口组地层，岩性为灰岩，易为水溶蚀，形成岩溶通道，利于地下热矿水的运移和富集储存，均是富水性较大的地层，在深部地热增温作用下与围岩互相交融聚集而形成热矿水。根据以上特征，二叠系茅口组热储层优于三叠系嘉陵江组热储层，因此，选择茅口组地层为钻探热储目的层。2.2热储盖层针对不同热储层，其上盖层也有所差异。构成第一热储层的三叠系嘉陵江组地层，上覆侏罗系中下统和

6、三叠系上统须家河组的河湖相泥岩、砂岩、砾岩等碎屑岩沉积，属层状岩类，厚度达700。由于泥岩中各种成因的裂隙，具有短小闭合而密度较大的特点，且泥质岩石遇水软化或崩解还能导致裂隙的阻塞。虽上覆的岩类中赋存风化裂隙水和层间裂隙水，均被互层泥质岩类所隔离，根本无水力联络，故而以整体而言，上覆的碎屑岩类构成一个厚大的隔水隔热盖层。构成第二热储层的二叠系茅口组地层，上覆三叠系铜街子组T1t、三叠系飞仙关组T1f、二叠系吴家坪组P2和二叠系龙潭组P2l，总厚度近800。上述地层为泥岩、泥晶灰岩、页岩，泥质含量较重，为相对隔水层，共同构成了一个厚大的隔水隔热盖层。3音频大地电磁测深资料处理及解释方法野外工作利

7、用V8多功能电法仪进展，测量采用张量测量，观测天然电磁场的四个程度分量Ex、Ey、Hx、Hy，观测的频率范围为0.0310000Hz，将其分为两个频段。测点选择在相对开阔的小片平地上，布极方式为十型，电极距一般为50，部分地段加密至25。为保证视电阻率、阻抗相位资料的周期长度，所有测点记录时间均超过3h。资料处理主要使用Tsft2D软件对所采集的音频大地电磁测深资料进展处理。资料处理解释首先对野外采集的原始时间序列进展挑选，剔除有明显干扰的时间序列段，经过FFT变换，得到互功率谱，经Rbust处理得到阻抗结果，然后根据数据的相干度、偏离度、极化图以及视电阻率和阻抗相位的连续性来删除质量较差的频

8、点。之后结合地质资料，通过旋转计算来确定数据的极化TE、T形式，并绘制两个形式的视电阻率、阻抗相位的拟断面图和Bsti变换电阻率断面图，并对其作定性分析。初步判断出剖面电阻率的大致分布，对于有明显静态位移的测点作静态改正。在定性分析的根底上，使用Tsft2d系统中的非线性反演技术进展反演计算。由于地球物理反演问题的非唯一性和数据中噪音的存在，反演结果具有多解性，根据地质资料、定性分析的认识和模型响应与实测数据的拟合情况来断定模型的有效性。音频大地电磁法观测的根本参数是互相正交的电场分量Ex，Ey和磁场分量Hx，Hy，通过式1和式2即可计算出相应频率所对应的该测点下随深度变化的电阻率估计值。进而

9、到达测定地下各层电阻率的目的。12式中：f为频率，单位为Hz；是电阻率；E是电场强度V/k；H是磁场强度nT。必须指出的是，此时的E与H，应理解为一次场和感应场的空间张量叠加后的综合场，简称总常在电磁理论中，把电磁场E、H在大地中传播时，其振幅衰减到初始值1/e时的深度，定义为穿透深度或趋肤深度：3由式3可知，趋肤深度随频率的降低而增大。根据趋肤效应，大地电磁场的变化周期越长，电磁场能量在传播过程中损耗越小，因此穿透得越深。在理论中不同周期的大地电磁场程度分量的变化，反映了不同深度范围内的电阻率信息。因此通过观测不同频率的电磁信号，可获得不同深度的电性信息，结合地质资料和地层情况，便可解译目的

10、层的地质特征。4音频大地电磁测深资料推断解释根据物性测试和研究区地球物理反演结果以及经历统计，得出不同岩体的电阻率值表1。影响地质体电阻率大小的主要因素有地质体的矿物成分、构造、构造及含水情况等。由表1也可以看出工区内泥岩、砂岩、页岩、粉砂岩、白云岩和灰岩之间存在明显的电性差异。因此，研究区区具备开展大地电磁法的地球物理勘探前提条件。在确定低阻异常情况下，结合地质资料对异常进展综合分析来断定断层位置及破碎带大小和范围为研究区区域热矿水勘查的最正确途径。由图1反演断面图可以看出，断面电阻率70-1500，整体上低阻分布范围相对较大，推断为岩体较破碎、地下富含咸水造成。测线18-24号测点电阻率反

11、响为一倾向小号端的低阻带，电阻率值主要为5-100，该低阻带与1线的低阻带位置对应，断面特征与邻区断层的断面电性特征相近，故推断为断层破碎带。同时可以看出，部分存在较多的低阻团块，推断为主要由构造发育、部分富含咸水造成，同时测线附近存在供电线等人文干扰，尽管工作过程中采取各种躲避和数字处理措施，但反演断面还是不能完全消除这种干扰。因为低阻团块的存在，断面地层分界位置不是特别明晰，但总体上各地层电性还是有比拟明显的变化，能大致推断地层的界限。推断飞仙关T1f地层以下，断面电性均表现为高或有升高的趋势，因此推断在勘探深度内断面深部存在高阻的灰岩，主要为二叠系上统吴家坪组P2和二叠系下统茅口组P1。根据解释成果、场地地形条件及水文地质条件等，建议钻井位置为18-24号测点之间，该段目的热储层顶板埋藏深度为18002000。最终在古佛山背斜东南翼近核部确定钻孔位置，经钻孔验证，在埋深565950揭露了三叠系嘉陵江组T1j地层，17411909揭露了二叠系下统茅口组P1地层，与音频大地电磁测深解释结果吻合度较高，所获得水量、温度均满足热矿泉水相关标准。5结语本文从研究区的深部水文地质条件出发，介绍了区内热