浅谈可控源CSAMT测深在“金石滩温泉渡假酒店”寻找地热井中的应用

张海龙等

【摘 要】 本文根据可控源CSAMT测深在“金石滩温泉渡假酒店”项目中的实际应用，结合区域地质资料综合分析，预测给出地热井井位位置，推断出，若温泉井ZK1封井至1000～1100m，推测出水温度30～50℃。预测拟钻井出水量可达300～500m3/d左右。经后期钻探验证，该地热井井位预测准确，因此，可控源CSAMT测深在寻找隐伏地热井中是可行而必要的。

【关键词】 辽东 地热 可控源 CSAMT 深层物探

“金石滩温泉渡假酒店”项目[1]，主要目的是寻找可能存在的隐伏深大断裂“对流型”地热资源。该项目运用CSAMT法数据处理，采用加拿大凤凰（Phoenix）地球物理公司的与V8多功能电法仪系统配套的系列商业数据预处理与Zonge公司SCS2D的反演软件，选择出具有最高信噪比的数据，经过编辑整理、滤波及各项校正后，采用二维（2D）反演获取相应的反演电阻率断面图。为最终确定地热井井位提供依据。

1 区域地质条件

“金石滩温泉渡假酒店”项目所处大地构造单元处于复州—大连凹陷（IV级构造单元）中，地表为第四系松散堆积物，基岩为青白口系桥头组石英砂岩、板岩及震旦系长岭子组板岩，地层产状270-300∠20-40°，震旦系长岭子组板岩下部储热起到了较好的隔热保温作用，该处附近地段地质构造发育，具有宽缓的被斜，项目又处在北北东向断裂构造发育处，深部石英砂岩及硅质板岩，受构造活动影响易破碎，形成裂隙带或构造破碎带，利于地下水的径流和储存，是较好的地下水储集地层（地段）。

该处附近地区没有特殊的附加热源，地下深处没有与年轻的酸性浅成岩浆活动的岩浆体，因此大地热流是储层的供热源。据资料了解，大连地区大地热流值为41mw/m2-57mw/m2。属地热正常范围，这就决定了在可及深度（以3km深度为准）内，不具有高温地热资源形成的条件。而只能是低温的地热水（20-40°），由此可见，本区具备形成低温地热资源的地质条件。

区域上的地热温泉井的形成均属断裂构造控制的基岩裂隙型地热田。而本项目周边地区地热形成也主要受深大断裂构造的控制，地下水沿（F1、F2）断裂构造裂隙带下渗的过程，经构造带的溶滤和自然地层增温而形成现有的热水组份和温度。推断地热田的围岩，上部为震旦系长岭子组板岩，下部为青白口系桥头组石英砂岩及板岩。

2 CSAMT DP1测试成果

可控源音频大地电磁测深法（简称CSAMT法）是以有限长接地电偶极子为场源，在距偶极中心一定距离处同时观测电、磁场参数的一种电磁测深方法。“金石滩温泉渡假酒店”项目勘查采用赤道偶极装置进行标量测量。同时观测与场源平行的电场水平分量Ex和与场源正交的磁场水平分量Hy。然后利用电场振幅Ex和磁场振幅Hy计算卡尼亚电阻率ρs。观测电场相位Ep和磁场Hp，用以计算阻抗相位φ。用卡尼亚电阻率和阻抗相位联合反演计算可控源反演电阻率参数，最后利用反演的电阻率进行地质推断解释。

在地热工作中CSAMT勘查工作参照石油天然气行业标准《可控源声频大地电磁法勘探技术规程》SY/T5772-2002相关技术规定执行。

DP1剖面位于勘察区的西侧，由图1可见，位于DP1剖面上70～75点，解释有F1断裂通过，地表与浅层电法DP1测试的位置基本吻合[2]。其特征表现为切割地质体，深度控制大于2500m，总体呈低阻含水电性标志。F1断裂产状较陡，倾向南，倾角在70-80°。该断裂从纵向反映特征看，分别位于地下1000～1100m、1600～1700m，视电阻率值在30～40Ω-m，显示破碎赋水。特别是在2200～2500m地段，视电阻率表现最低，其值在10～20Ω-m，解释是由断裂破碎含水引起，在低阻体的上部，有一层相对完整的高阻体封挡，起到了“棉被”保温效果，推测与地下水温度有一定的相关关系。从经验上看，该部位是地热成井理想的靶区。

另外，从图1上看，与区域地质图划分相结合，解释出F2断裂，倾向北、倾角在50～60°，该断裂同样表现为破碎含水电性反映特征，是一条较大的导水断裂。这就进一步证明测区内F1断裂规模较大，向下切割地层深度较大，该地段也是研究地下热水的有利靶区。

3 综合解释

通过对“金石滩温泉度假酒店”及周边地区的地质研究和物探资料的综合分析认为，控制“金石滩温泉渡假酒店”地热温泉井的断裂构造为北东向压扭性含水断裂F1，该断裂走向55°，倾向北西，倾角60-70°，为继承性断裂，北西侧被第四系掩盖，自第四纪以来呈差异性升降运动为主。构造破碎宽30-50m，断裂切割深度较大性质为张性。北东向断裂为控制温泉井的重要断裂。地热井西侧为冲击洪积丘间洼地补给源充足，在开采过程中，地下水通过断裂网络贯通，在向深部的运移过程中吸收来自深部地层的热量，提高温度，从而形成对流系统。

因此，“金石滩温泉渡假酒店”地热来自地层，随深度而增温。热储层位于断裂构造控制的基岩裂隙型热储，发育规模较大，分布面积不广，且很不均一，水温较低（20-40℃），其温度主要受深度控制。揭露断裂构造带的深度越大，其温度越高，水量受断裂构造的发育程度和渗透率控制。

根据本次可控源音频大地电磁测深（CSAMT）资料解释，结合区域地质资料综合分析，钻井井位确定在DP1-10点上，地热井编号为ZK1，钻探深度设计为2300～2400m。

ZK1孔地下破碎含水层主要有3层，第一层：50～300m为浅层水；第二层：700～900m为（F2）断裂含水；第三层：2000～2400m为（F1）断裂破碎深层含水（热水？），建议封井至1000～1100m，封闭第一层和第二层水，提取第三层F1深层目的层含水（热水？）。若温泉井ZK1封井至1000～1100m，推测出水温度30～50℃[3][4]。预测拟钻井出水量可达300～500m3/d左右。

4 结语

本次“金石滩温泉渡假酒店”地热井论证工作，通过对勘察区区域地质调查，运用浅层物探和深层可控源CSAMT测深数据的处理和反演解释，确定了隐伏深大断裂F1位置，基本查明了区内的垂向2000～3000m地质结构。在拟建“金石滩温泉度假酒店”范围内，确定1眼最佳地热井凿井孔位ZK1。

经后期钻探验证，在设计井位成功打出一眼地热井。井深1800m左右，出水温度39℃[3][4]。涌水量可达600～800m3/d。验证了深层可控源CSAMT测深在地热勘察中是可行、准确、必要的。对该地区地热资源的研究和开发有重要的价值。

参考文献

[1]大连金州辽南地矿工程勘测院，大连金石滩旅游集团温泉渡假酒店地热井可行性论证报告[M].2012，7.

[2]胡广，等.综合物探方法在嘉兴地热勘查中的应用[J].物探与化探，2011.第3期，319.

[3]孟银生，等.地热田温度预测的反演电阻率方法[J].物探与化探，2011.第1期，58.

[4]张前进，等.地热田温度的预测方法[J].物探与化探，2011.第3期，325.