可控源音频大地电磁法在地热勘查中的应用

张丽丽,林立新

(1.吉林大学建设工程学院, 吉林长春 130000;2.辽宁省有色地质局一〇一队,辽宁抚顺市 113015)

可控源音频大地电磁法在地热勘查中的应用

张丽丽1,2,林立新2

(1.吉林大学建设工程学院, 吉林长春 130000;2.辽宁省有色地质局一〇一队,辽宁抚顺市 113015)

采用了可控源音频大地电磁测深法(CSAMT),对辽宁东部某地处于火成岩地质背景条件下的裂隙对流型的地热资源进行勘查。通过对测区的1条代表性剖面数据的反演,以岩石物性为基础,结合该地区的地质资料和临区已有的地热资源,探测出了区内深部构造分布及产状特征,得出了区内有两处热储有力部位的结论,为下一步的工作提供了参考。

地热;可控源音频大地电磁法;电阻率剖面

可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)是地球物理勘探的重要手段之一,是探测研究地质体、地质构造、地层界面,进行立体地质填图非常有效的手段,因此被广泛应用于地质找矿、水文地质、工程地质、地灾防治、矿山环境治理等前期调查与勘查工作中[1-5]。为了对辽宁东部某地区的地热资源进行调查研究,作者采用CSAMT进行了前期探测工作,取得了良好效果。

1 研究区地质条件及相关参数

1.1 研究区地质条件

研究区在大地构造上处于太子河-浑江台陷之桓仁凸起的北部边缘,桓仁中生代火山盆地边缘,为早元古代基底与太古代基底的复合部位,北部为太古宙基底,南部为早元古界基底。庄河-桓仁深大断裂构造带之北延二户来子-拐磨子断裂构造带从区内通过,该断裂是仍在活动的控热深大断裂。

区内地层与岩石为安山岩、辽河群盖县组片岩、大理岩和燕山期花岗岩等。其中燕山期花岗岩未出露地表,其埋深距地表一般在550～1000 m,属燕山期及后期侵入体,通常被认为是浅源地热的热源。区内地层、岩石和构造具备了储、盖、通等地热地质条件。

研究区内的断裂构造十分发育,主要有3组,北东东向断裂、北西西向断裂和北北东向断裂带。

北东东向断裂主要为二户来子-拐磨子断裂带(F1)。断裂带宽30～45 m,通过研究区北侧,是区域性长期活动的继承性深大断裂。其早期活动以韧性活动为主,形成具有韧性剪切特征的微小尺度构造群,如石英的拉长拔丝,C形褶曲等;中期活动以压扭为主,形成压性断裂带,宽30～45 m,断层泥极为发育,伴有滑石化,形成滑石矿;晚期以张性活动为主,充填有闪长岩脉及煌斑岩脉。断裂带产状为倾向南东,倾角65°,其电法勘探表现为低电阻率的电性特征。

二户来子-拐磨子大断裂是含水及导水断裂,沿断裂带有多个泉水出露点,泉水温度为8～10℃,高于其它泉水温度的5～7℃,且水温受季节性变化不大。

北西西向断裂主要为哈达河断裂(F2),分布于大川南山山角-鱼场-石庙子一带,有多处露头,并有高密度电法剖面控制,为张性断裂,宽50 m,角砾呈棱角状,充填有断层泥,其被北东向切错,该断裂总体产状为倾向北东,倾角65°,在北东向断裂附近倾角为55°,本断裂主要位于大理岩中,深部则表现为低电阻率的含水电性特征。

北东向断裂由一系列的北东向展布的小型张扭性断裂组成,每条断裂都具有较大的错距,在断裂密集处,断裂间隔20～30 cm一条,它们共同形成了宽10 m的构造破碎带。这组破碎带走向45°～70°,北西倾,倾角60°～65°。

1.2 区内相关参数

为了进行对比,在研究区采集了具有代表性的4组相关岩石样本,进行极化率和电阻率等参数测定,每组样本数量14～18块不等,其测定统计结果见表1。

表1 工作区岩石电性参数测定统计结果

2 测点布置与实测成果

2.1 测点布置

根据研究区内交通及周边地质环境,选择测区东5 km的某村作为供电发射极,AB距1500 m,供电电流6 A,最小收发距5 km;起始工作频率为16 Hz,二维反演起算频率为32 Hz。可满足使用远区数据的要求,反演结果可靠。CSAMT工作依设计共布设了9条剖面,本次研究只针对于异常剖面。

2.2 异常的解释推断

通过对CSAMT探测结果分析,北部垂直16线这条剖面用以探测二户来子-拐磨子大断裂的深部状态,探测结果出现低阻异常。电阻率异常剖面见图1。

图1 16线剖面电阻率断面

从CSAMT法反演成果剖面图上看,浅部以1800号点为界,小号点为中低阻电性层,电阻率值在500Ω·m以下,推断为辽河群地层;大号点处为中高阻层,电阻率值为1000～3000Ω·m,推断为安山岩的反映。区内深部为高阻反映,电阻率值在3000Ω·m以上,表现为南升北降,具有侵入岩体特征。根据场值特征及区内地质特征,推断该高阻体为花岗岩侵入体。

根据场值及断裂构造反映特征,区内推断断裂3条,分别标记为WF3、WF7、WF8。WF3断裂为区内深大断裂,切入花岗岩体,切割深度超过1500 m,表现为近东西走向,倾向南,倾角约50°,从区域地质资料分析推测,该断裂即为二户来子-拐磨子断裂。WF7为花岗岩体与辽河群的接触断裂,走向近东西,倾向北,埋深较浅,地表无明显地温异常,推断与热储关系不大。WF8断裂为安山岩层间断裂,表现为近东西走向,倾向南,倾角约45°。该断裂埋深较浅,远离花岗岩体,地表无明显地温异常,推断与热储关系不大。

根据已知的临区温泉地表出露处CSAMT剖面特征,分析认为,温泉和热储与岩浆岩体有关,特别是燕山期和燕山晚期侵入岩体,深部岩浆岩是区内温泉的热源,在热源岩体内或岩体边缘寻找含水裂隙应是寻找中高温热水的方向。区内有隐伏花岗岩体存在,有WF3深断裂切入岩体,有浅部断裂作为地下水的补给,岩体深部有存在中高温热储的可能。因此,推断WF3断裂深部岩体内是寻找中高温地热资源的有利部位。

3 结 论

(1)通过CSAMT大功率大深度剖面测量工作,探测出了区内深部构造分布及产状特征。

(2)通过物探异常分析,依据区内地质特征、地热成矿规律,分析推断了两处热储有力部位,并据此提供了钻孔布置位置。

总体来说,笔者认为本区较有利地段为工作区北部16,18线段,需要通过钻探进一步验证。

[1]吴丰收,李 静,吴德胜.可控源音频大地电磁法在地热勘探中的应用[J].工程地质学报,2011(19):407-411.

[2]张利民,王志荣,勒建市.可控源音频大地电磁法在地热勘探中的应用[J].中州煤炭学报,2011(6):39-40.

[3]宋希利,彭玉明,王仕昌.可控源音频大地电磁法在平阴县地质灾害调查中的应用效果[J].山东国土资源,2010,26(7): 13-16.

[4]成江明.可控源音频大地电磁法在资源勘查中的应用探讨[J].企业技术开发,2011,30(21):21-23.

[5]孙 林.可控源音频大地电磁法在地热资源勘查中的应用[J].河北煤炭,2010(1):47-50.

2012-03-26)

张丽丽(1984-),女,黑龙江克山人,工程师,在职硕士研究生,主要研究方向为地质工程、地球物理勘探等。