微动勘探方法在地热勘查中的应用

冯玉军

摘要：随着我国经济的不断发展，我国在能源开发工作中越来越重视新能源的应用。地热能源是一项重要的新能源，对于地热的勘查工作是我国新能源开发中的重要内容。其中，微动勘探技术是目前地热勘查工作中使用的重要技术，在勘探地热资源方面有着比较突出的表现。接下来，本文将从我国微动勘探方法在地熱勘查中应用的相关内容入手来进行具体的阐述。

关键词：微动勘探方法；地热勘查；具体应用

一、微动勘探方法

目前，在微动勘探技术中主要有两种数据收集方式，一种频率一波数域法，另一种是空间自相关法。其中，在实际情况中应用比较广泛的是空间自相关法（SPAC法）。在空间自相关法中，我们假设微动信号为同性波，且来自不同方向，同时微动信号的特征包括振幅以及形态在表现形式上符合平稳随机的特征，其中微动信号中的面波震动模式在信号能量表现中占据优势。则根据图1所示的圆形观测阵列上某点与观测点之间的标准化自相关函数为：

二、微动勘探观测方法

2.1测线勘查

测线勘查也称剖面勘查，这种观测方法在地热勘察以及大面积的其他地质、工业勘探中都得到了广泛的应用。相较于单点勘查来说，剖面勘查观测内容更为全面，数据结果的准确性也更高。随着社会地热能源需求的不断提高，恰当应用剖面勘查可以确保地热勘查的成效，为地热资源的开发利用提供坚实的基础。剖面观测系统是测线勘查顺利实施的必要条件，在区域内按照规定的勘测要求进行测线的布置，确保测线间距的合理性，对测区进行二维微动测探勘探，根据勘测结果绘制s波速度剖面成果图，进行测区三维S波速度结构的反演，将反演计算结果与地质背景资料和钻孔进行结合，对速度异常进行解释。

2.2单点勘查

观测台阵的布置是单点勘查的关键，观测之前必须要按照相应的规范标准布置恰当的观测台阵。单点勘查的观测台阵是由两个内接正三角形的半径不同的同心圆构成的，微动观测仪需要分别设置在同心圆的圆心以及内接三角形的各个顶点处。一般来说台阵越大地质勘查的深度也更大，鉴于地热勘查对于勘测深度的要求，单点勘查的台阵在两个同心圆的基础上可以进行适当的增加，采用不少于三个的不同半径的同心圆。

三、微动勘探方法在地热勘查中的应用

3.1频散曲线及单点反演结果

以单点微动探测技术来采集数据计算，图3为个观测点的频散曲线。将各频散曲线进行对比，可得出以下特点。首先，当微动信号的频率在0.5至2.5赫兹间时，各观测点观测得到的相速度都比较低，且在数值上相差较小。这一现象说明在改地区中的地表至地下800米左右的区域内，岩性较为均匀。其次，在微动信号频率在0.25至0.5赫兹之间时，各观测点观测得到的相速度都存在一个比较明显的提升，并且各观测点之间得到的数据差异比较大。这一现象说明在这一区域的800米以下的地下区域岩性分布比较不均匀。此外可以利用个体群探索分歧型遗传实验法对于S波速度结构进行繁衍计算，需要注意的是为了确保计算结果的准确性可以在计算之前进行初始模型的创建，模型的主要内容为层数、每层厚度的上下限以及每层的S波速度，之后可以根据初始模型给出的范围计算s波速度结构的最优解。通过对该测区的实测频散曲线的分析可以发现五层岩性速度的分布，因此可以在初始速度结构模型的基础之上再进行五层速度结构模型的设置，并进行实测频散曲线与各层速度、深度的联合反演和拟合，之后可以获得各个测点的s波速度结构。

3.2剖面探测结果

为了方便数据的计算和结果的分析，可以进行视s波速度剖面的绘制。首先将相速度频散曲线抓换成视s波速度曲线，再通过横向内插、纵向内插以及光滑计算得到视s波剖面曲线需要的数据。一般来说微动剖面探测的视s波速度剖面图可以利用不同的颜色进行速度值的表示，于此同时反演计算得出的s波速度曲线也常叠放在视s波速度剖面图上，从而进行层位的标定。视s波速度剖面图也称VX剖面图，没有特殊地质构造且沉积较为稳定的层位VX剖面图上的颜色显示也比较均匀，此外还可以在横向上进行连续的追踪对比。对于存在破碎带、断层发育或者是岩性存在明显变化的区域，这些地层不符合水平层状均匀介质的理论假设，因而SPAC法会出现对相速度过低的估算，在VX剖面图的显示就是低速异常假象，这也可以视作VX剖面图上对破碎带等地质构造进行识别的标志。

将微动探测成果与视S波速度剖面图的结果进行综合分析发现该区域的地层有两大特点。一是地层具有分层性，该区块地层可以分成上下两套，两套地层的分界面在700±-1000m间，上部地层还具有两个岩性分界面，因而可以将其划分为三层，上部地层的岩性相对较为稳定均匀，每层的厚度和VX变化比较小；而下部地层的VS较高，VX的变化也比较大，岩性差异明显，地层东部较浅，西部较深。二是地层深部存在构造破碎带，微动勘探结果表明该区块存在四处低速异常，这些异常点的深部岩性较大，有地质构造发育，是构造破碎带。其中前两处低速异常都在地层剖面的左侧边缘，且测点之间存在较大的间距，无法与另一地层的状况进行对比，相对来说分析空间也就比较小。

结束语：微动勘探方法在我国目前的地热资源勘查工作中有着十分重要的地位，通过有效的微动振幅形态观测以及数据的收集处理，能够得到该地区内的地下s波速度结构，从而根据速度结构来对地下介质状态进行判断。微动勘探作为一种新型的物探方法，在准确性以及便利性方面有着比较突出的表现，但是需要在数据收集方式以及数据处理工作方面进一步提高，以适应实际需要。