联合剖面法在地下热水勘探中的应用

李 爽，杨国民，卜志伟

(辽宁省第四地质大队，辽宁 阜新123000)

地下热水的分布状态与构造密切相关，地球物理勘探在地下热水调查中的主要作用是圈定含水破碎带和热储水的区域分布［1－5］。地球物理方法在地热勘探中具有勘查效率高、成本低、适用范围广、勘察深度大等特点［］，本文应用联合剖面法确定地质构造、裂隙带的位置、走向、倾向等情况，从而进一步了解地热田地质结构、热储、盖层、热储类型等，为初步确定地热勘探井位和后期开发利用提供依据［9］。

1 地质概况及水文地质条件

1.1 地层

该工区主要出露的地层包括:太古界建平群大营子组(Arjnd):主要分布在普查区东南部，部分遭受混合岩化作用的角闪变粒岩夹二云片岩、石英片岩及大理岩，还可见磁铁石英岩扁豆体。区域厚度1 378～7 131 m，与下伏小塔子沟组地层呈整合接触关系。

白垩系阜新组(K1f):主要分布在普查区东北部，下部为灰色、深灰色、灰白色、灰黑色砂页岩、粉砂岩、碳质页岩夹厚层煤;上部为灰白色、浅灰色砂岩、砂砾岩、夹薄层砾岩、砂页岩及薄煤层，局部夹少量紫色薄层粉砂岩。区域厚度约400～2 300 m，为一套河湖沼泽相沉积，是阜新煤田主要含煤层位。在普查区中部大面积出露，与下伏九佛堂组呈整合接触关系。

白垩系孙家湾组(K2S):为典型山前洪积扇建造，在普查区东南出露面积较大，主要岩性为紫红色复成分砾岩夹杂色砂岩、粉砂岩、砂质页岩，区域厚度约378.5～956 m。与下伏阜新组地层呈角度不整合接触关系。

第四系全新统(Q):广泛分布于勘查区内，与下伏地层呈角度不整合接触。主要由砂砾和粘土组成。

1.2 地质构造

F1:位于普查区中部长营子一带，走向北北西，方位角335°，倾向北东，倾角70°，规模较大，断层性质为物探解释推测张性正断层。

F2:位于普查区东南部台头皋一带的五家子～大巴断裂断裂，规模较大，属于医巫闾山断裂一部分，为盆缘断裂。走向北东，方位角60°，倾向北西，倾角60°，该断层性质复杂，至少经历了两次构造运动，具有多期活动特点。同沉积时表现为张性正断层，沉积后期表现为压性逆冲断层。

1.3 水文地质条件

研究区主体控热构造呈北东～北北东向展布，为盆缘断裂带一部分。次一级控热构造为北西～北北西向张性正断层。地下热水来源于北西向和北东向断层主导的构造裂隙、断层破碎带地下水的自然增温，断层是寻找地下热水的主要控制因素。

普查区内无温泉出露，第四系覆盖层厚约10～15 m，直接传导深部地幔热能的岩石是导热率高白垩系九佛堂组下部蚀变白云质泥岩、粉砂岩、砂砾岩，构成普查区热储层。第四系和中生界白垩系导热率低的页岩、砂页岩、泥岩构成盖层。从热储层岩石结构而言，多致密、坚硬，不具备孔隙含水层的条件。因此，裂隙发育程度和断层破碎带决定热储的赋水条件，也决定了地热资源的潜能。

2 工作原理和方法

联合剖面法是勘查地下热水中一种比较简便的方法，近年来得到了广泛应用。联合剖面法是以岩矿石的导电性差异为工作基础，人工向地下供电的方式测量地下岩矿石的视电阻率参数［6－10］。具体而言，联合剖面法是由2个对称的三级装置(A、M、N和B、M、N)联合而成，其公用无穷远供电电极Q垂直测线方向。本次工作共部署测线7条，极距分别为220 m和400 m(工程部署图如图1).在每一测点分别用A、Q和B、Q轮流供电，分别测出 M、N电极之间的电位差值ΔUAQ和ΔUBQ，并计算视电阻率ρsA、ρsB的值。通过测量的视电阻率(ρsA、ρsB)曲线的交点来确定地质构造、裂隙带的位置及一定深度范围内水平方向电阻率的变化特点;通过改变供电电极距的大小来控制不同的勘探深度，来确定地质构造、裂隙带的走向、倾向和深部裂隙发育情况，由浅入深来研究地下介质垂向上电阻率的变化特征。最后通过分析岩矿石的视电阻率差异，来达到找矿、找水的目的。

图1 L1、L2、L3线视电阻率剖面图

图2 L6、L7线视电阻率剖面图

3 资料分析解释

通过上述方法对研究区的视电阻率进行测量，得到各条剖面的视电阻率剖面图(见图1、图2)，图中实线为ρsAB的测量结果，虚线为ρsA、ρsB的测量结果。从图可知，L1线的小极距测量结果在86号点附近出现低阻正交点，大极距在88号点附近出现低阻正交点;L4线的小极距在98号点附近出现低阻正交点，大极距在108号点附近出现低阻正交点;L5线的小极距在87号点附近出现低阻正交点，大极距在94号点附近出现低阻正交点;L6线小极距侧线在110点号附近出现低阻正交点;大极距在112点号附近出现低阻反交点;L7线的小极距在110点号附近出现低阻正交点，大极距在112点号附近出现低阻正交点。在低阻正交点两侧岩性电阻率变化不大，这就说明低阻正交点的出现是由于构造破碎引起的，并且破碎程度越大、越充水，其电阻率值就越高。

结合多条电阻率联合剖面的低阻正交点的位置确定断裂破碎带的产状。通常把供电极距的1/4作为勘探深度，在用三角函数的原理计算出构造带的倾角及倾向。通过综合计算可得出F1和F2的产状:F1的走向为北北西向330°，倾向为北东向60°，倾角为68°;F2的走向为北东50°，倾向为北西向为 40°，倾角 60°。

4 结语

(1)联合剖面法通过地下介质的导电性差异来寻找地下断层构造等地质特征以寻找地下热水或解决其他地质问题。经过地勘考察及以往的地质资料证实联合剖面法在地热勘探中取得了显著的效果，在今后的工作中可以广泛应用。

(2)地下热水的成因和赋存受多方面影响，其中断层是寻找地下热水的主要控制因素，裂隙发育程度和断层破碎带决定热储的赋水条件。

(3)研究区内的两个断层 F1为 NE60°∠68°，F2为 NW 40°∠60°。利用联合剖面法可以确定以地下热水有关的断裂构造位置、大致倾角及倾斜方向。且由于张性断裂对地下热水的流动起促进作用为确定井位及温泉开发利用提供重要依据。

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