综合地球物理勘查技术在地热勘查中的应用

提云生，王义利

（河北省地质工程勘查院，河北 保定071051）

1 引言

地热资源作为一种清洁能源和可再生能源，在化石资源日益短缺和环境污染逐渐加重的今天，在促进社会可持续发展，缓解能源资源压力中具有十分关键的作用。地热资源通过地下水热对流、岩层热传导、火山喷发、地震等多种形式进行释放，地热资源的开发与勘测主要是针对地热流体进行的，地热流体具有普通化石能源的属性，功能广泛，意义深远，作为新型可持续再生能源受到国内外研究人员的青睐，因此，通过有效措施和手段对地热资源进行勘测是十分必要的。

2 综合地球物理勘查技术概述

地球物理勘查技术主要是针对地质有关的项目以及地质问题开展的，是一种使用地球物理学作为地球物理基础的专业地质学。综合地球物理勘查技术可以观察和测量地球内部物理场的分布情况和变化情况，推测地球各项物质构成情况以及本体形成过程和影响因素，从而实现对地球内部各项资源的勘查，目前综合地球物理勘查技术在多种领域已经有了广泛应用，尤其在地震监测方面，通过有效的物理地球勘查手段，可以反映地壳活动情况，从而比较准确地预测出地震发生的时间和地点，减少因地震引起的人员伤亡和财产损失[1]。

地热资源由于水热传输方法、构造原因以及存储介质不同而往往形成多种类型体系，按构成原因不同可以分为隆起山地型和沉积盆地型，按照存储介质不同可以分为岩溶裂隙型、裂隙型和孔隙型，根据传输方法不一致可以分为对流型和传导型。由于各个地区的地理环境条件、气候特点以及水文地质情况等不同，会造成地热资源储量和储备方法的差异，我国地热资源独有明显的地带性和规律性，不同类型的地热系统具有不同的地球物理勘查依据和勘查方法。在地热系统中应用的地球物理勘查方法主要包括电磁法、地震法和重力法等，根据地热资源空间位置与分类标准的区别，还可以将勘测方法分为地上勘测、空中勘测和井中勘测三种。随着科学技术的飞速发展尤其是现代信息技术在勘探工程项目中应用日益广泛，地球物理勘探方法发挥出来的价值越来越高，目前高科技地球物理技术的应用与开发已经成为地热资源勘查的关键内容。

3 地球物理勘查技术

3.1 重力法

重力勘查技术是一种常用的地热资源勘测方法，能够根据当地重力分布异常情况准确推断平原区覆盖层下基底隆起、断裂与凹陷构造的位置，并根据地质构造分布情况能够进一步勘查地热田实际勘查状态，缩小地热田勘查范围，提高勘查效率，缩短测试时间。由于岩石密度随着温度的升高会出现明显的下降，所以，也可以使用该项依据进行重力法的地热勘测，保证勘测效果和勘测准确性[2]。

3.2 磁性法

综合地球物理勘查技术中的磁性测量主要是通过磁性设备与仪器对大自然中的岩石与矿石资源的磁性状态进行测量与评估，磁勘探技术在我国地质资源勘测工程项目中已经有了十分广泛的应用，而且取得了良好的勘测效果，将磁性勘测技术应用于地热资源勘测过程中，也有显著的效果。通过对勘测地带磁场变化程度进行检测与分析，可以反映出当地的地质问题和资源储备情况，调查结果相对比较准确，能够短时间内对地质条件的磁性状态进行反馈和分析，从而预测地热资源的分布范围和储量。

3.3 地震法

地震法顾名思义是使用地震波对地质条件进行勘测，利用地震波在地下的传播情况和传播规律，反应地下地质构造特点和构造条件，明确地震波的传播障碍，从而可以达到勘测资源的目的。随着科学技术的不断发展和地质勘察系统的完善，地震法在地热资源勘测过程中的应用越来越多，广泛应用于地热资源储量的检测中，能够迅速准确地反映出地热资源的实际状态，为勘测带来极大的便利，同时，地震法的经济投入成本较低，操作简便，具有良好的经济效益[3]。

3.4 电勘测法

电勘测法也是当前地热资源勘测过程中的主要勘查技术之一，目前在地球地热资源勘测过程中主要应用的电勘测法包括频率法、四极法、电测法等。电测试法测试出的热储备区域的电阻率能够综合反映出各种介质电阻情况，从而可以明确岩层性质、水离子浓度与类型、地层孔隙度以及岩层破碎程度等多种参数，为地热资源的开采工作提供指导。由于地下水溶解能力相对较高，渗透性好，随着地层深度的加大，地下水温度不断升高使得溶解能力进一步增强，此时地下水的电阻率会降低，反映出热储构造区域的异常情况，有利于勘测人员推测地下热源的主要分布情况和位置。

4 综合地球物理勘查技术在地热勘查中的应用

4.1 构建地球物理参数模型

河北省地质工程勘察院勘测人员对当地某地区的地质资料和各项参数进行分析，将当地热量储存区域的物理性质特点和各种具体参数进行统计，然后综合分析该储存区域的地球物理性质明确与地球物理性质有关的数据。对该地区的地球物理性质进行研究发现该地区的地震波速度为2000m/s，为新近系砂岩孔隙型热储存层，在该储存层的上面的第四系地震波速度为该区域的一般，由此可见两者地震波速度有明显差异，而且二者的密度也差异显著。然后对基岩碳酸岩溶裂隙型热量储存层进行分析，发现该区域的地震波速度要高于热量储存层，而且电阻值与密度相对较高，但磁性与热量储存层差不多，都属于弱磁层。这些资源是勘测人员对该地区各个地质层物理性质进行研究和勘查得到的，在地热资源勘查与开发工作之前，必须要做好资料的收集与整理，并利用信息技术构建精确的地球物理参数模型，才可以继续完成后续的勘查工作，保证勘查工作能够顺利安全完成。

4.2 地球物理勘查技术的应用

在得到具体的勘查资料并完成前期准备工作之后，一般会采取多种方法相结合的模式展开物理勘测工作，保证勘测结果的准确性并避免多解的情况发生，还可以由不同的勘查方法互相印证结果的可靠性。应用电子勘测技术和重力勘测法确定热量存储区域和覆盖岩层的具体方位和其具有的厚度与深度，通过对电力、重力以及磁力数据进行分析可以明确勘测区域构造带阻值和密度，确定地热调查和开采的最佳区域，利用电子勘查法和重力法可以找出热藏开发的程度，了解该区域的水库深度和盖层厚度。

地温法作为寻找深部地区热田的最直接方法，在地热资源开采中具有关键作用，尤其是针对深部地热田的勘查过程中，地温法可以显著提升勘测精度，提高勘测效率。在地热田勘查过程之前要明确地热田形成的原因，根据勘查目的选择温度测量方法，保证探测效果。

5 结语

综上所述，随着科学技术的不断发展尤其是现代信息技术水平的提升，综合地球物理勘查技术在地热资源开发中的应用价值越来越高，能够显著提升资源勘测准确度，降低勘测成本，保护勘查人员的安全。本文主要针对综合地球物理勘查方法进行探讨，指出综合地球物理勘查技术在地热勘查中的应用，希望能够不断提升勘查工作质量，保证勘查效率，实现地球物理工作目的。