综合物探在广东地热勘查中的应用探讨

胡　飞

（广东省核工业地质局二九三大队，广东广州510800）

综合物探在广东地热勘查中的应用探讨

胡飞*

（广东省核工业地质局二九三大队，广东广州510800）

地热资源是一种新型清洁资源，其开发利用越来越广泛。我国地热资源以中低温地热田为主，成因类型多为传导型和对流型，其中以沉积盆地隆起传导型地热田最多，这类地热田面积大，资源储量丰富，紧邻城市周围，利用率高，经济效益潜力巨大。地热田勘查方法较多，但因地制宜的选择方法组合非常重要，其中电阻率异常是指示地热田的重要参数。阐述了综合物探方法在地热资源勘查中的作用，分析其优势，并着重介绍了可控源音频大地电磁、高密度电法等方法的应用效果。

综合物探；地热资源勘查；地热田系统

随着社会经济的快速发展及生活水平的日益提高，人们对能源的需求日益增加。作为绿色能源，地热资源的开发利用越来越受到人们的重视。地热广泛应用于发电、采暖、医疗、旅游、洗浴、养殖等许多领域。科学勘查和评价地热资源是合理规划和开发地热资源的基础，物探方法又是地热资源勘查中的重要组成部分，其对圈定地下热储位置、评价热储特征以及研究相关地质构造有明显效果。因此，综合物探在地热勘查中就显得尤为重要。

1　地热田系统成因及类型

1.1地热田系统成因

地热是指“来自地球内部的热”。地球内部的热源主要来源于地壳内放射性物质的蜕变、重力、潮汐、摩擦及其它方式产生的热量［1］。放射性物质主要赋含于酸性岩中，地壳浅部有近20km厚的酸性花岗岩层，地球内部大部分热量的是由放射性物质蜕变产生的。地球释放热量主要是以热传导、热对流等方式完成，释放出来的热量就是地热资源的能量来源。

1.2地热田系统类型

地热田主要为对流型和传导型2类［2-3］。对流型：由于大陆板块的移动碰撞，使地壳发生断裂破碎，沿板块边缘生成深大断裂带，地下深部的热熔岩浆沿断裂侵入到地壳浅部，断裂带内的地下水被热熔岩浆加热上升到地壳浅部并和地表冷水混合形成对流温泉。传导型：深部热能通过岩石的热传导作用将热量传递到地层浅部并将地下水加热形成地热田。

2　地热资源勘查方法选择

地热田形成受多种因素制约，而地热田的形成又对地下原始地质环境造成了破坏。因此，开展综合物探方法以寻找探索地热资源的有利地质条件是地热勘查的基本方法。主要方法有：测温法、化探方法、重磁法及电阻率法等。最终研究探索相关热储构造（断裂构造破碎带），评估地热资源开发利用价值。

综合物探方法广泛应用于地热资源开发各个阶段。圈定地下深部热储位置，确定与地下热水有关的地质构造，火成岩体的分布、规模和性质，查明各种断裂的空间分布形态及地热特征，划分覆盖层厚度判断地下热水的分布与埋藏状况等。实际工作中要根据需要把各种方法有机地结合起来，才能够较准确地推断出地下地质情况。

重磁勘探方法为重力勘探与磁法勘探的结合。重磁勘探在地热资源勘查中主要作用是对地热开发远景区段做出评价。地热的形成过程与基底断裂、岩浆活动有密切的关系，而区域重磁勘查可以获得区域性断裂、岩浆活动的基础资料，为地热普查奠定基础。

重力勘查主要研究地下地质体密度不均引起的重力异常，地层分界面以及构造强烈变动区因密度变化大而往往具有较明显的重力异常，因此，通过反演能圈定热储体的分布范围，搞清测区基底的深浅起伏变化并查明基底断裂等内部构造变动，效果较好。

磁法勘探在圈定火山岩及隐伏岩体分布范围效果明显，因为岩浆岩磁性较强，有较明显的磁异常。同时，磁法勘探能勘查规模较大的断层或有岩浆岩充填的断裂带，重磁配合推断断裂构造能起到相互认证和补充的作用。

电阻率法是地热田勘查的重要方法。由于温度升高，地下水密度和粘滞性减小，溶解能力增强，随之水矿化度增高，离子活性增加，电阻率降低，与周边地层形成显著的低电阻异常特征。常用的电阻率方法有直流电阻率法、可控源音频大地电磁法等。

CSAMT法作为电法勘探的一种［4］，配合其他方法常可以解决如下地热地质问题：①圈定地热异常范围和热储体的空间分布；②确定地热田的基底起伏及隐伏断裂的空间展布；③圈定隐伏火成岩体和岩浆房位置；④圈定地热蚀变带。CSAMT工作效率高，勘探深度大，抗干扰能力强。CSAMT可以圈定赋水区域以及查清热源或导热通道。它对低阻异常体有很强的敏感性，通过分析CSAMT断面图、拟断面等资料能够精确划定地下水赋存部位、规模及其连通性。它探测深度较大（通常可达2km），横、纵向分辨率高，能够较为精确地勘查深度大、复杂区域的地热资源，是一种良好的深部物探方法。近年来，该法已在全国多个地区成功圈定了地下热水，效果比较理想。

本文结合实例，着重阐述高密度电法和CSAMT在广东地热勘查中的应用效果。

3　地热资源勘查实例

3.1工区地质概况

勘查区在地质结构上位于我国东南沿海新华夏系恩平—新丰断裂带中段的广州—从化断裂带上，燕山三期花岗岩佛岗岩体之中，区内经受多期次构造运动，且地处新华夏构造带内，区内构造以北东向为主，东西向和北西向亦较显著。广从断裂总体走向北东40°，倾向北西，倾角50°～60°，为区内重要地质界面。北东向构造具压扭性，北西向构造具张扭性，同时切割北东向广从断裂。二组构造带具有良好的导热、导水性能，为本区主要热储。热水沿裂隙带呈“脉状”分布，其围岩主要由佛岗岩体及变质岩组成。

3.2工区物性特征

工作区内主要岩性为花岗岩及砂岩，构造以北东向深大断裂带造为主要的异常构造带。花岗岩电阻率值变化较大，而深大断裂电阻率值表现为较低值，主要是岩石破碎或含水导致构造破碎带电阻率大幅度降低。总之，花岗岩相对于断裂构造带处于相对高阻的特征。因此可以用电阻率来区分识别断裂构造，寻找隐伏的构造带，划分岩性分界线，查明其空间分布形态。

通过以上分析可知工作区内的岩性存在电阻率差异。构造与围岩之间，破碎岩石与未破碎岩石间，蚀变岩石与未蚀变岩石间，也存在较大的电性差异，而且脆性断裂、韧性剪切带、蚀变破碎带的出现，蚀变破碎带的出现，均可导致构造带与周围岩层（体）间出现明显的电性差异，所以使用电法勘探切实可行。

3.3数据处理

3.3.1高密度电阻率法

运用BTRC2004软件对原始数据进行数据转换，再对畸变的数据删除或修正。利用瑞典二维反演软件结合地质资料建立初始二维地电模型、选择反演参数（阻尼系数、迭代次数、收敛极限）等，模型带地形反演，网格全部采用细化、扩展模型，并且反演采用模型圆滑约束、每次迭代均重新计算雅克比矩阵（Jacobian）。

图1　CL01号测线视电阻率相位等值线图

3.3.2CSAMT

对数据进行时频转换、校正不合理的数据、对数据进行圆滑编辑，绘制视电阻率、相位曲线。进行空间域滤波校正。一维反演中采用舍弃浅层异常信息的方法来进行静态校正。对剖面的数据曲线进行分析处理，滤除不相关的虚假异常信号，如图1所示。

图2　GL01号线高密度电阻率法反演断面图

3.4异常解释及推断

为了加强电磁法在该区域寻找断裂破碎带及地质体应用效果，首先对测区的地质单元与高密度电阻率法及CSAMT反演结果进行对比分析，确定地表地质构造对应的电阻率异常特征及规律，再对深部异常部位进行分析推测。

图2：GL01号线测线方位55°，温纳装置130号点50m标高及以下位置存在中低阻异常区域，经过钻孔ZK01证实此异常对应的位置存在断裂构造。210～250号点50m标高以下存在中低电阻率异常区域，且围岩电阻率呈现高阻异常，即两者之间形成明显的电阻率差异，但210～250号点通过实地考察发现，其为填土且底下埋藏有大直径的水管，故此处异常并不能作为异常位置来判断。

图3　CL01号线CSAMT反演断面图

图3：CL01号线方位170°，我们可以根据电阻率异常规模及形态推测263号测点处的D2号构造带、289号测点处的D3号构造带与浅部的高密度电阻率法对应较好，且构造带往深部延伸较深。153～231号测点之间的高阻异常与花岗岩体对应较好。101号测点、233号测点、241号测点及303号测点处中低阻构造带，结合地表地质信息及岩性物性资料推测这些中低阻异常与构造破碎、蚀变有关。在101～233号点-900～-700m标高、241～317号点-300m标高出现平缓状低阻异常带，推测此异常与多期花岗岩及蚀变有关。

根据测量结果设计钻孔ZK13，钻孔深度200m发现隐伏断裂破碎带D2。钻探在孔深350m处发现热储构造D3，热水由钻孔涌出，属自流温泉，出水温度43℃，出水量300t/d，勘查成果达到预期目的。

4　结论

本次物探方法在该区探测地热资源的成功应用，对以后在该区和其它可类比地区的地热勘查工作具有重要参考意义。电磁测深能够较好地承担断裂破碎带地热田的勘查工作，电阻率异常可以较好地反映地热存储条件和热储空间的分布情况。利用物探方法勘查地热田，需要结合已知地质及其它相关资料进行综合研究，合理地进行方法优化组合、地质解释，指导设计工程验证，降低投资风险，达到勘查效果。

［1］O卡普迈耶，R海涅尔.地热学及其应用［M］.北京：科学出版社，1981.

［2］汪集旸，熊亮萍，庞忠和.中低温对流型地热系统［M］.北京：科学出版社，1993.

［3］L Rybach，L J P Muffkr.Geothermal Systems Principlesand Case Histories［M］.John Willey&Sons Ltd，1981：4-5.

［4］何继善.可控源音频大地电磁法［M］.长沙：中南工业大学出版社，1990.

［5］王若，王妙月.可控源音频大地电磁数据的反演方法［J］.地球物理学进展，2003（6）.

［6］林威.CSAMT法过渡区电磁场的特征［J］.物探与化探，2009，33（2）.

［7］黄力军，徐光辉，陆桂福.可控源音频大地电磁测深在北京城市地质调查中的作用［J］.工程地球物理学报，2006，3（3）：177-182.

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1004-5716（2016）09-0168-04

2016-04-25

2016-04-27

胡飞（1985-），男（汉族），四川西昌人，工程师，现从事固体矿产地球物理勘查工作。