地气探测技术勘查深循环渗入型隐伏温泉的应用示范研究

张龙

摘 要： 以四川省巴塘县德达乡查清卡温泉作为典型研究对象，开展了地气测量勘查隐伏温泉应用示范研究工作。通过地气探测技术获得30多种微量元素，采用综合剖面图等手段提取温泉地气场中的有效指示元素，圈定隐伏温泉带。本研究将地气探测技术从固体矿产勘查成功拓展到新的应用领域，为探测隐伏温泉提供了一种新的思路与新的技术支撑。

关键词： 地气测量;温泉地气场;温泉储集层;技术应用示范

【中图分类号】U469 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.28.009

近年來，随着社会对地热资源的关注，物探、化探、水文等方法寻找地热资源的技术越来越成熟，近地表（勘查深度200m以内）的地热资源大部分被开发殆尽，国家越来越重视对深循环隐伏型地热资源的开发利用[1]。鉴于传统物化探方法对深部隐伏温泉勘查效果不佳开展了地气探测技术勘查隐伏温泉的应用示范研究工作。

1 地气探测技术简介

地气流是上世纪80年代初被瑞典科学家Kristansson K（1987;1990）和Malmqvist L等提出的一种地球物理现象[2，3]，地球内部产生的各种气体在地球排气作用下向地表迁移，迁移到地表的地气流中含有多种与其迁移路径上所经过地质体有关的物质，共同形成规律性的多元素分布地气场。本次研究工作中地气测量采用动态地气采样法，利用采样器在土地表壤层中80cm深处采样，采样速度为1.5L/min，采样时间30min。捕集剂是由BV-III级纯硝酸和高次去离子纯水配置成的低本底5%稀硝酸，用量20mL。使用美国Perkin-Elmer公司制造的ELAN DRC-e型电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）进行浓缩质谱分析。能测量的元素包括15个稀土元素以及Cu、Pb、Zn、Cr、Mn、Ni、Co、Au、Ag、Hg、U、Th、Li、Sc、Rb、Sr、Y、Cd、Cs、W、Mo、Bi元素等在内的38种元素。

2 工作区地质简况及地气测量工作部署

四川巴塘查清卡温泉勘查区出露地层主要为一套三叠系的砂板岩，火成岩主要为细粒斑状黑云母二长花岗岩。受构造活动的影响和控制，区内深大断裂发育，地下热水沿着断裂带和热储岩层中形成的系统通道迁移，最后在构造发育地带出露地表形成温泉。因此，区内温泉的出露均与重要的断裂构造有关且多沿断裂带分布[4]，从前人收集的资料分析，北东向断裂有可能是温泉水迁移的出口通道。为此，以既控制北东向断裂，又能适当控制断裂相邻岩层为原则，根据勘查区的地形地貌及实测断层的走向，从西到东，分别布置了A、B、C、D、E计5条地气测线（见图1）。测线的方向与勘查区已知的主要大断裂成40°左右的交角，且测线走向均为NS走向。开展地气采样时，均以北方端作为起点，采样点距均设置为10m。

3 地气异常场特征研究与评价解释

借鉴传统物化探的成果，稀土元素REE、Th、Sn和金属元素Mn、Co、Cu、Zn等容易出现“群聚”效应，在地气测量中这些元素也能一起表现出较高的异常值;同时为了确保成图的代表性和有效性，以该元素是否有异常显示为依据，决定其是否采用。最后，筛选出的指示元素包括：Li、Co、Mn、Cr、Cu、Zn、Ga、Cd、Sn、Th、REE（稀土元素总量）计11种。为了增强异常幅度，便于寻找温泉储集层，将上述指示元素进行归一化累加处理，投影到地质平面剖面图上，我们可以发现圈定温泉形成的有利区域或者储集层的突破口就在于找到温泉指示元素的质量浓度归一化累加处理后共同所形成的异常区段。

在查清卡地气测量累加值成果图的基础上，综合考虑地质情况，可以推测出查清卡温泉储集区的平面投影位置（图1黑色虚线框内）。依据勘查区地质概况资料，有以下3点认识及进一步工作建议：

（1）查清卡可能存在的温泉储集层分布在区内东北向主断裂带附近，该断裂带为温泉水的流通提供了良好通道，为主控热水通道，温泉储集层沿着该条断裂带平行分布，温泉勘查工作应围绕该断裂，以该断裂南北100m范围为中心开展工作;

（2）沿北东向断裂南侧的地气异常在E线尖灭，区内的温泉储集层东端可能就在D线附近，继续向东寻找的意义不大;而A线在断裂北侧任然有较大幅度地气异常，其南侧由于河水与公路的覆盖无法开展地气测量，情况不明，为勘查查清卡温泉储集层西段的分布，有必要在A线以西，按500m左右线距，以主断裂为中心，布设控制长度为400m的测线两到三条。

（3）依据温泉地气场的分布特征，可以推测查清卡地区温泉储集层主要沿勘查区内的东北向断裂分布，长度超过750m，拥有较为丰富的温泉资源，具有开发利用前景。

参考文献

[1] 张金华，魏伟.我国的地热资源分布特征及其利用[J].中国国土资源经济，2011，（8）：23-24.

[2] Kristiansson K，Malmqvist L.Evidence for nondiffusive transport of Rn in theground and a new physical model for the transport[J].Geophysical，1982，47（10）：1444-1452.

[3] Malmqvist L，Kristiansson K.Experimental evidence for an ascending microflow of geogas in the ground[J].Earth and Planetary Science Letters，1984，70：407-416.

[4] 傅广海.四川省甘孜州温泉类型、成因及旅游开发模式研究[D].成都理工大学.2009.