可控源音频大地电磁法在辽南某厂区温泉勘查中的应用

可控源音频大地电磁法在辽南某厂区温泉勘查中的应用

陈任  ,王自东 ,韦念基

（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，广西  南宁 530023）

【摘要】近年来，随着社会的高速发展，国家对于能源的需求量与日俱增。相比于煤炭石油等传统能源，地热作为一种新型的可再生绿色清洁能源,越来越受到广泛的重视。而温泉作为地热资源的其中一种，在旅游开发中占据着极其重要的地位。

【关键词】可控源、地热、断裂构造、地球物理

1  前言

地热资源是地下水在导热构造内被加热，沿延断裂运移至地表而成，电性异常表现为相对低阻。而地热水长距离运移过程中，必然会溶入大量围岩和断裂中的矿物质和微量元素等，这样就增强了其导电性，使得热储和导热构造更具明显的低阻特征。可控源音频大地电磁法在进行断裂构造探测、寻找热储等方面上，具有良好的勘探效果。

2  地热地质条件

区域地层主要为变粒岩，还有厚度很小的大理岩，岩层产状较稳定，形成了本区的隔水层，使地热流体在相对封闭的体系内补给与排泄，保存了其高温高矿物质含量的特征。区域地热类型为对流型，受北东或北西向断层控制，出露于盖县组变粒岩中。

3  地球物理特征

测区被第四系地层所覆盖，地层主要为辽河群盖县组，岩性为透闪变粒岩、黑云斜长变粒岩、浅粒岩、透闪石岩、二云母石英片岩；侵入岩主要为花岗岩。

工作区裸露岩石较少，仅仅采集到风化较严重的变粒岩、花岗岩，根据标本参数测定结果结合以往工作记录，花岗岩视电阻率值较高，一般在5000Ω·Μ以上，属于高阻；盖县组变粒岩和浅粒岩视电阻率值通常在2000Ω·Μ以上，风化程度越大阻值越小，盖县组岩性整体呈中高阻特征。

该区断裂构造较发育，断裂构造及岩层裂隙由于不同程度含水，通常会引起相对低阻反映。温泉是地下水在储热构造内被加热，延断裂运移至地表而成，而温泉水长距离运移过程中，必然会溶入大量围岩和断裂中的矿物质、微量元素等，这样就增强了其导电性，使得热储和导热构造更具明显的低阻特征。

4  可控源音频大地电磁法的基本原理

可控源音频大地电磁法（CSAMT）是一种频率域人工源电磁测深法，研究大地的电磁响应，探测地下电性分布及地质构造。与常规物理勘探手段相比,可控源音频大地电磁法(CSAMT)具有勘探深度大,抗干扰能力强,工作效率高及分辨率高等特点。由于它可以穿过高电阻薄层，有些无法用直流电法和地震法探测到的高电阻薄层下的地质体，用CSAMT法可得到好的效果。因此其被广泛应用于地下热水勘探,地质构造探测,隧道勘察,以及金属矿产勘查等,并取得了良好的勘查效果.

5  物探剖面推断解释

本区共投入4条可控源测量剖面，各剖面二维反演断面图如下各图所示：

 宏观看各个剖面断面图，电性特征反映大致可分为4个电性层（从上到下）：

（1）地表薄层普遍反映为低阻，视电阻率值平均在500Ω·Μ以下，根据地表调查表明该低阻层为第四系及风化层的综合反映。

（2）中上部高低阻电性不稳定层，该层表现为高阻体被大量带状低阻或中低阻分割成不连续、且形状各异的特征。根据地质资料分析，高阻体可能为花岗岩或盖县组变粒岩、浅粒岩的反映，而引起低阻异常的原因可能有：断裂构造、含水岩层以及岩石严重风化、泥化的反映。

（3）剖面中部的低阻层，该低阻层位连接中上部的高低阻不稳定层和下部的高阻层，视电阻率值平均在1000Ω·Μ以下，分析为底部的高阻岩体与其上部地层的接触部或断层反映，推断该层位部分阻值较低是由含水所致。

（4）深部的高阻层，表现为完整的高阻体反映，视电阻率值平均在5000Ω·Μ以上，根据地质资料推断高阻体为花岗岩岩体。

6 断裂构造的推断解释

区域内断裂构造发育较复杂，浅层裂隙较多。按其展布方向主要有北东和北西向两组断裂构造,其中北东向断裂构造为区域深大断裂，控制区域地热资源的分布，为区内控热构造，而北西向断裂构造为次级断裂构造，与温泉关系最为密切，为温泉的导热构造。工作区地热受构造控制明显，其热源与深部岩浆岩有关。大气降水通过岩石裂隙构造渗达热源，受深部热源影响升温，又通过构造、裂隙上升至地表。解释推断断裂构造是本区温泉勘查重要内容。

结合区内断裂构造发育特点，本次CSAMT剖面测量推断断裂4条，分别为WF1、WF2、WF3、WF4，见图5-1至图5-4。各断裂具体情况详见下述：

WF1断裂：该断裂所处地表平面位置分别经过2150/1、2260/2、1550/3、1550/4，断裂整体呈北西走向，倾向南西，倾角在60°以上，切割深度400米以上。断裂走向与附近已知的温泉连线方向一致，分析该断裂属于区域主断裂的次级断裂，怀疑与导热构造有关。

WF2断裂：该所处地表平面位置分别经过2280/1、1820/3、1700/4，走向北东，倾向南东，倾角70°左右，切割深度400米以上。该断裂与区域主断裂走向基本一致。

WF3断裂：该断裂地表通过1线1930号点左右，3线、4线剖面上略有显示但不明显，走向北西，倾向南西，倾角较陡，1线剖面反映的切割深度较大。

WF4断裂：该断裂地表通过2线2340号点左右，走向不详，倾向大致向北，倾角60°左右，切割深度300米以上。

7 厂区内温泉赋存有利部位的分析推断

如图7-1所示，汤池、仙人嘴两处温泉位置构成一条北西向温泉带，推测此两处温泉可能受一条北西向断裂构造所控制。但此断裂位置不详，图中红色虚线为断裂虚拟位置。

化工厂距离仙人嘴温泉最近，厂区中心距仙人嘴温泉井约2公里，厂区位于汤池温泉-仙人嘴温泉位置连线的东侧。WF1断裂从厂区内通过，断裂较有规模，走向北西，且倾向南西，推测为厂区内温泉赋存有利地带。

图7-1

2线剖面长3000米，方位11°，贯穿厂区延伸至仙人嘴温泉附近，250/2点距离温泉井最近，约120米。2线断面图表明，以厂区南山（1380/2点附近）为界，山南山北（剖面小号端为南侧）的电性特征完全不同。南侧从0号点到1300号点，断面图表现为两个低阻层：标高在-100米左右存在一低阻层，厚度约100米左右；标高-600米以下存在另一低阻层，厚度达200米以上。据当地老乡反映，仙人嘴温泉现在抽水井深约200多米，那么温泉井正好打到-100米标高低阻层位，由于该处所做工作较少，仅一条剖面推测不出温泉水的来源，深部低阻层是否与温泉的热储有关，还需增加剖面工作加以分析。如果南侧深部低阻层可以构成提供热泉的储热构造，那么温泉水将有可能通过断裂通道运移到厂区范围内。

综上所诉，分析推断WF1为厂区内温泉赋存有利地带，条件如下：

①推断断裂WF1走向北西，已知温泉带可能呈北西走向，走向一致；

②推断断裂WF1倾向南西，且处在已知温泉出水点连线东侧，倾向有利；

③推断断裂WF1控制长度在330米以上，切割深度较大，具有一定规模；

④2线剖面探测结果表明，如果南侧深部低阻层为温泉的热储，那么北侧中部低阻层以及WF1断裂将有可能成为温泉水的运移通道。

8  结论

依据CSAMT探测结果，推断区内规模较大断裂2条：WF1、 WF2。分析推测WF1断裂为区内温泉赋存最有利地带。设计验证钻孔wzk1：钻孔位于3线1350号点（见图5-3），直孔，孔深500m。目的是穿透WF1断裂，验证断裂及低阻层存在温泉的可能性。后据甲方描述，经过钻孔验证，出水深度大概在470-560米之间，日出水量900吨以上，水温为35.8℃。由此可见，可控源大地电磁法在该区地下温泉探测方面效果还是可观的。

参考文献

1、曹江涛.大地电磁测深法在地热资源勘察中的应用[J].世界有色金属.2016,(6).38-40

2、李树军.可控源音频大地电磁测深在深部地热资源勘查中的应用效果[J].化工矿产地质.2017,(1).52-57

3、孟涛涛;李庚;;可控源音频大地电磁测深在地热勘查中的应用[J];低碳世界;2018年10期