综合物探工作方法在地热勘查中的应用

采矿工程　ｉ　ｎｌｉｌｉｉＩ·’ｉＩＩＩｉＩｉｉ，ｉ，·ｉｉ“Ｊ　综合物探工作方法在地热勘查中的应用　代方园　尔酋地矿ｌ－ｔ：Ｈ一勘察院，…　济南２５ｌｌ１）１　４　摘要：随社会发展，地热资源的利用得到广泛关注山东地热能源丰富，是典型地热区本文以成马山地区地热定井　为例，分享在地热勘查中“由面及线，由线及点”的工作心得，狄研究工区的水文、地质条件出发，结合物探反演成果，　推断查明靶区构造的产状及地层结构　物探方法上，选取“面域”方法一地质、“线域”方法一联合剖面法及ＣＳＡＭＴ、“点　域”方法一大极距电阻率测深结果：设计深度！（１１）０ｍ，终孔深度１引Ｉｌｌ１１，７２ｈ后水温４７．ｎｃ（：，出水量达９【｝／ｈ　关键词：地热勘查；定井；综合物探　中图分类号：Ｐ６３１；Ｐ３１４　３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２—５１）６５（２Ｄ１　８）１２　ＯＯ７７—２　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｇｅｏ·ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　Ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ＤＡｌ　Ｆａｎｑ－ｙｕａｎ　（Ｓｈａｒｌｄｏｎｇ　Ｐｒｏ＼　ｉｎｃｉａｌ　Ｇｅｏ—ｍｉｎｅｒａｌ　Ｅｌｉｇｉｎｃｃｒｉｎｇ　Ｅｘｐｈｕ’ａｔｉｏｎ　ｌｎｓｔｉｔｕｔｃ．ＳｈａｎｄｏｎｇＪｉｎ。Ｉ】１　２５｛ｌＩ１Ｉ　４１　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ“】ｃｉｅｔｙ，ｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚ．Ｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｏｔｈｅｒｌ１ｗｄ　ｒｃＳＯＩ．ＩＦＣｃｓ　ｈａｓ。ｌｔｔｔａｃｔｃｄ、ｖｉｄｃ＿ｌｔ［Ｃｌｌｔｉ（）Ｉ】ＳＩ１ａ１１ｄ【１１］ｇ　ｉｓ　ａ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｇｅｏｔｈｅｒｚｍｄ　ａｒｅａ　ｗｉｔｈ　ａｂｕｎｄａｎｔ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｅｎｅｒｇｙ．Ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ、￣　ｅｌｌ　ｉｎ　ＣａｎｇＭａｓｈａｎ　ａｒｅａ　ａｓ．１　ｒＪ　ｅｘａｍｐｌｅ．　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅ　ｒ　ｓｈａｌ’ｅｓ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｏｆ”ｓｕｒｆｈｃｅ　ａｎｄ　ｌｉｎｅ，ｆｉｎｅ　ａｎｄ　ｐｏｉｌｌｔ”ｉｎ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＦｒｏｍ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｈ｝ｇｉｃａＩ　．ａｌｌｄ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ａｒｅａ　ａｌｌｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ＂ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ，ｉｔ　ｉｓ　ｉｎｆｅｒｒｅｄ　ｔｏ　ｆｉｎｄ　ＯＵｔ　ｔｈｅ　ｆｏｒｎｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｏｒｌｎａｔｉｏｎ　ｓｔｒｔｌｃｔｕｒｅ　ｏｔ’ｔｈｅ　ｔａｒｇｅｔ　ｓｔ］’ｔｌｅｆｕｒｅ．Ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｇｅｏｐｈｘ　ｓｉｃａｌ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅ”ｓｕｒｔｈｃｅ　ａｔｅａ”ｍｅｔｈｏｄｔｈｅ　ｇｅｏｌｏｇｙ，　．ｔｈｅ”ｌｉｎｅ　ａｒｅａ”ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ　ｊｏｉｎｔ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ；ｌｌｌｄ　ｔｈｅ　ＣＳＡＭＴ．ｔｈｅ”ｐｏｉｎｔ　ａｒｅａ”ｍｅｔｈｏｄ．ｔｈｅ　ｌａｒｇｅ　ｐｏｌａｒ　ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔ３，　ｓｏｕｎｄｉｎｇ　ａｒｅ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ：ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｄｅｐｔｈ　ｉｓ　２（）ＩｌＩ｝１１１．ｔｈｅ　ｆｉｎａｌ　ｈｏｌｅ　ｄｅｐｔｈ　ｉｓ　Ｉ　８１　０ｍ．ｔｈｒ　ｗａｔｅｒ　ｔｅｍｐｃｒａｔｕｌ’ｅ　ｏｆ　７２ｈ　ｉｓ　４７．６￣Ｃ　ｄｅｇｒｅｅｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｏｕｔｐｕｔ　ｉｓ　９｛｝／ｈ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ；Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｔｈｅ　ｔＩ　ｅｌｌ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ：Ｃｏｍｐｒｅｈｔ‘ｌｌｓｉｖｅ　ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｅｘｐｌ｛ｎ’ａｔｉｏｎ　地热作为新兴能源，具有清洁、环保、可持续等优点。　层，岩浆岩较发育，主要以侵入脉体或岩墙的彤式出现。第　四系主要岩性为业黏土、砂土、砾砂，偶见砾石层；白垩系　主要岩性为泥岩、页岩，局部地区可见安ＥＬ１岩及火１ｈ角砾岩。　古元古界地层主要由大理岩透辉岩及变粒岩组成。　地热勘查一般应用地质和物探方法。地质方法研究区域　问题，可看作“而”；研究“而”的目的是确定“线”，即构造带；　在本例中，确定“线”的手段是联合剖丽法和ＣＳＡＭＴ；由　“线”定“点”是大极距电阻率测深…。因此，从工作方法层次，　“丽、线、点”可看作地质方法一联合剖而法和ＣＳＡＭＴ一大　极距电阻率测深　。　１．２水文地质条件　工区位于典型的丘陵地区，地势起伏较大，整体趋势略　向南倾斜，第四系松散层有较大出露，面积在６０％以上。北　部补给区为山地，海拔较低，多在３００ｍ以下，呈北东走向。　哲学上，点组成线，线组成面。物探勘查最终目的是确　定地热井，这就是“由面（工区）到点（地热井）”的过程。进　一南侧为陡崖子水库，已几近千涸。水库以北有两条河流，河　中水量较少，渗流作用弱。工区属温带海洋气候，年平均降　雨量７９４毫米。工区地下水含水岩组主要为笫四系松散岩类　步讲，在确定地热井之前，我们往往需要先确定大型断裂、　破碎带等地质构造带，这些构造带就好比是“线”。因此，地　热勘查可以看作“由面及线，由线及点”的过程，从空间层　次就是工区一＋构造带一地热井　。　在空间及方法层次，其面、线、点的关系见下表，下文　将主要从工作方法层次详细展开地热勘查中的而线点关系：　表１　面、线、点关系一览表　。　】】　士汁　孔隙水及花岗岩区裂隙水；孔隙水主要赋存于东南部部ｌＬｆ　Ｊ前冲洪积平原、陡崖子水库冲洪积扇地带。在１　ＪＪ前冲洪积平　原区含水层岩性主要为黏性土、粉土、砂土、碎石土、半胶　结砂砾石层等。　１．３地热条件　鲁东地区位于欧亚板块与太平洋板块边缘内侧，该区属　于地壳稳定缓慢隆起地段，地热系统属中低温深循环对流　型。大地热流是其主要热源，地表水是地下热水的补给水源　，面　线　点　ＥｔＸ　构造　ｉ１ｔ　１．　地热井　地质、水文地联合剖面法、大极距电阻率　质、地热条件　ＣＳＡＭＴ　测深　地下水通过发育在花岗岩和变质岩中的断层或断裂破碎带　１　面　１＿１　地质条件　进行下渗，在地质动力作用下完成深循环对流。地下水在深　部的径流过程中不断吸取围岩热量，温度缓慢提升，成为热　水，而后沿断裂带运移，期间与地下闭岩、浅邴裂隙水融合，　成为化学成分各异、温度高低不等的温泉水。　工区岩性以石英二长岩为主，该岩石质地紧密，风化弱，　此断裂构造以刚性断裂为主，断裂性质为张性断裂，赋水　类型多为裂隙水　２０１８年６ｆＪ下世界有色金属　７７　工区地层包括第四纪地层、中生代地层及古元古代地　收稿时间：２０ｌ８—０６　作者简介：代方固　男．生干１　９８９年，山东聊城人，本科，助理工程】埽　研究方向：物探及岩土勘察　采矿工程　ｉｌｌｉｎｑ　ｔ·ｌｌｑｉＩＩＩ　ｌＪＩ　ｉＩＩｑ　２线　通过研究资料找到一条潜在构造带。其类型、产状、规　模不明朗，需要物探进行确定。确定”线”的方法为联合剖　而法和ＣＳＡＭＴ。　２＿１　联合剖面ｊ去　一般大于２０００Ｑ·Ｉｌｌ，右侧电阻率略偏高，这说明区内岩石　电阻率差异较大。横向上，等值线出现“台阶状”或“ｕ型”　密集带，且异常沿一定方向延伸，最深处达２０００ｍ，推断为　断裂构造的反应，构造倾向为南向，倾角约为７Ｏ一８０度。综　合分析Ｃ５线断裂构造较为理想。　３点　大极距电阻率测深法　图１耳夭合剖面法Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３线视电阻率曲线　工区内共布设三条剖面线，点距４０ｍ，靠近交点处点距　加密为２０ｍ。　若联合剖而曲线的正交点两支分离不大，在低阻交点　处一般为断裂带富水构造；如果、同步平行距离较大，而在　２～３个测点上，双支产生正反相交时，称为“麻花”低阻异常。　这是南于地质体的规模较小或埋藏较深时，地电反映不甚明　显；如果、同步下降，到达某一极小值后，又同步上升，则　形成“Ｖ”彤曲线。这是断层破碎带规模较窄，是含水的反映。　南图，Ｌ１与Ｌ２线曲线对应较为一致。在同一水平位置，　ＯＡ－－３００ｍ时视电阻率值较ＯＡ＝２００ｍ时要大，说明随深　旺加大，视电阻率值升高，这与地质情况相符。　Ｌ１线在剖面２８０ｍ处，存在一正交点，推断此处为断裂　构造的反应。两种极距下，交点连线近乎垂直，推测此处断　Ｕ　１０Ｕ　３００　４５０　６００　翌｛一　图３大极距电阻率测深法视电阻率等值线断面图　工区多为裂隙水。因此，视电阻率值相比较低，在等值　线断面图上，会形成高阻背景下的低阻条带。　如图，剖面位置、方向与Ｃ５线保持一致。可以看出在　６００—１４００ｍ深度区域存在低值区，向下延伸至１５００ｍ。横　向上，在２５０～４００ｍ区间，等值线出现“Ｖ型”密集带，且异　常沿一定方向延伸达２２００ｍ。推断此处为较理想的断裂构　裂构造倾角约为８５度，倾向为ＥＳ向。同理，Ｌ２线在剖面　■■■■■■］咖　荸：　＝［目＝［ＩＩ］ｌ■■■　。　造，倾角约为８Ｏ度，见图中自红色虚线Ｆ１。　２１５ｍ处，推断为断裂构造倾角约为８５度，倾向为ＥＳ向。　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　０　Ｌ３线不存在统一的正交点，且两条曲线较为接近，说明该区　域岩性变化较为均匀，综合分析此处为断裂破碎区域。　２＿２　ＣＳＡＭＴ　４结语　井位定在此图１７５ｍ处，深度２０００ｍ。钻探结果：终孔　深度１８１０ｍ，７２ｈ后水温４７．６℃，出水量达９０／ｈ。　鲤　．．墨　菡　【【Ｊ　０　我们通过地质、水文地质、地热等技术条件的分析，确　定了工作重点区域，即“而”；通过物探方法一联合剖面法、　阻率测深确定了井位，即“点”；由钻探结果来看，“由而及　ＣＳＡＭＴ，确定了隐伏构造带，即“线”；最后通过大极距电　线，由线及点”的工作心得取得了良好的效果。　从哲学意义上讲，工程应用领域里几乎都可以看到“面、　线、点”的语言。“而、线、点”方法不仅简化了工作流程．还　让我们更清晰的认识到不同工作的目的所在，同时也增加了　工程应用的成功率，提高了工作效率。西　Ｂ＝ＥＩ口●　－　Ｕ　１州ｌ　ｎ　』　Ｉ　【、Ｉ】Ｉ　ｌ　：ｌ＿ｉｔ　ｒ｜ｌ　＿２ｔ　Ｉ１５：．４．　４｛｜　】如图可见，从地表以下约３００ｍ深，岩层视电阻率一般　Ｉ　１　ｌ　Ｉ·，＿　：　砒．矾ｌ’，　“　Ｌ　、’　Ｉ’’　ｊ　，　、　．　¨　¨　。　－【　】　　ｊ－　－、．‘·　、．　ＩＩ１１｛．１　－　　－“｝｛Ｌ　几百剑１０００ｎ－ｍ；南侧部分受松散沉积层影响，视电阻　率值变大，达３０００　２·ｍ以上。３００ｍ以下岩层，视电阻率　７８　世界有色金属２０１８￣６４下　怛Ｉｌｌ惦．　（【　＾＼】　）印　ｌ　ｒＩ…－　ｌｌｌ　ｉ１　ｆｌ＿ｊ出　：　』＝．＿＋１　：Ｊ　１。ｌ　．２ｌｌ　２（、）