地热地面地球物理勘查方法及应用评价

赵菲菲

摘要：当前社会经济发展和人们的工作生活对于能源的依赖性越来越高，石油、煤炭等传统能源成本较高，且具有不可再生性，还会造成环境污染。因而新型清洁型可再生能源的开发和利用成为全世界能源行业关注的重点，地热作为新型绿色环保能源的代表具有良好的发展前景和巨大的开发价值。为了提高地热资源的开发成效和利用效率，降低开发难度和成本必须要确保勘查工作的可靠性。针对于此本文就地球物理勘查方法这种重要的地热地面勘查手段进行和分析，希望可以为我国地热资源的开发提供借鉴。

关键词：地热；地球物理勘查；物探方法

地球物理勘查方法在地热资源的勘查开发中具有重要的意义，地热普查阶段以及地热重点区域补充勘查工作都可以采用地球物理勘查方法。地热勘查的主要目的就明确地热构造的具体位置，为后续的工作提供依据，降低地热资源开发利用的成本和风险性。常用的地球物理勘查方法包括电磁测探法、重力勘探、浅层测温、微动勘探、地震勘探、遥感技术以及常规电阻率测深等，笔者将对应用比较广泛的几种物探方法的有效性进行评价。

一、地热地球物理勘查基础

1.1地热资源的类型

根据构造成因、水热传输方式以及热储介质的不同可以将地热资源划分为不同的类型。按照构造成因对我国的地热资源进行分类，包括隆起山地型地热资源和沉积盆地型地热两大类。按照水热传输方式可以分为对流型和传导型。结合地热源和地质构造对地热资源分类进行细化，可以进一步将盆地型的地热资源分为坳陷盆地型和断陷盆地型两大类，隆起型山地型可以進一步划分为深循型地热资源、火山型地热资源和非火山型地热资源三个类别。按照热储介质的车别可以分为岩溶裂隙型、孔隙型和裂隙型三大类。按照地球物理方法对地热资源划分的类型包括花岗岩型、盆地和古潜山型、火山岩型以及块内基岩裸露型。我国地热资源分布较为广泛，受地区岩性的影响较为明显。地热类型的不同是选择地球物理勘查方法的重要依据。

1.2地热地球物理特性

热地球物理响应和水地球物理响应是地热资源的两大特性，除此之外岩性参数响应也可以作为对地热资源的位置进行判断的重要依据，因而采用地球物理勘查方法对地热资源进行勘探具有可行性。在岩层的裂隙、空隙以及岩溶中存在水，带有地热能量的水的地球物理特性包括电阻率、极化率、波速以及布格场分布等。除了水的特性之外，地热的存在还会对地层中岩性产生影响，使岩层的致密度、磁化率、孔隙度、电阻率、波速以及渗透率等出现变化，于此同时还会造成放射性元素分布情况和地温梯度的变化，氡气浓度就是判断地热资源位置的重要指标。根据地热资源水、热的不同物理特性相应特征结合地质背景资料、勘探成本以及技术水平制定科学合理的物理勘探方案，确保地热物探的顺利实施。

二、地球物理勘查方法的实际应用

2.1重力和磁法

在实际的地热勘查工作中可以综合应用多种物探方法，不同的方法相互印证可靠性，还可以减少物探的多解性。应用重力和磁法勘探手段时，可以根据勘查工作得到的数据和信息绘制相应的重力曲线与磁法曲线的对照图，通过对参照图的分析可以对测区内的地层断裂情况进行推测，一般来说重力水平梯度曲线存在异常的位置存在断裂的可能性较大，磁力曲线、布格重力曲线往往也会在地层断裂处出现异常，如果三条曲线的异常位置重合的话则正断层的规模可能比较大。

2.2音频大地电磁测探法

通过音频大地电磁测探法进行地热地面勘查时可以绘制出地热田AMT工作中两个相交电阻率剖面的三维展示图，可以将其与重力曲线和磁法曲线对照图等其他勘探方法的数据结果进行综合的分析。如果没有采取其他的辅助物理勘探方法，为了减少多解性必须要确保测线布设的合理性和全面性，使得音频大地电磁测探法可以实现自我验证，同时也有利于地热探测可靠性的提高。通过对相交剖面图的分析可以得到测区岩层产状以及岩性分界面的概况。

2.3微动勘测

微动勘测相较于传统的钻孔勘测手段施工难度更低，而且在城市等区域也可以进行勘测。目前微动勘测成果已经可以达到较高的准确度，微动勘测与实钻探测结果基本上一致。利用微动勘测方法可以对测区内地层的断裂位置进行准确的推断，为地热井位置的选择和施工方案的设计提供了重要的依据，可以采用钻孔对于微动勘测的结果进行验证，保证地热井的产量。

2.4氡气和可控源大地电磁测探法

采用该方法可以进行地热田CSAMT电阻率剖面和氡气检测曲线的对比图，通过对对比图的分析可以找出测区内电阻率较低的区域，电阻率异常一般为小型断层或者是岩性破碎的表现，于此同时这些地质构造还显示为氡气过高，检测曲线也会存在异常，可以对电阻率剖面图分析进行补充。将这两种方法结合应用可以充分发挥各自的地质探测优势，还可以对彼此的探测结果进行印证。

三、地热地面物探方法

3.1物探方法应用评价

不同的物探方法有着不同的适用范围，地质条件差异也会导致物探方法应用效果的差别。以可控源大地电磁测探法为例，该方法在断裂走向趋势、地层分层情况以及基岩面起伏状况等问题的勘查上都有着良好的应用效果。地球物理勘查中应用的电磁测探法拥有多个分支，可以在复杂的地质问题勘查中发挥重要的作用。在进行实际的地热地面勘查时需要结合区域地质背景资料，根据地热地质问题的类型选择恰当的电磁测探法。

平原地区的地热资源勘探采用重力探测法可以取得不错的效果，该方法在地质断裂构造位置、断裂走向、基底凹陷和隆起等问题的判断上具有显著的优势。

地热勘探中磁法的应用以航空磁测为主，该方法具有勘测覆盖面积较大、磁场区域背景广的特点，由于地热引起的地质磁异常在区域背景磁场的衬托下会更加明显。

地热资源藏储的特殊性使得地震方法勘查的成本较高，而且如果勘探区域位于城市，地震勘查的震源问题也很难得到解决，因而地热地面物理勘探中地震方法的应用也比较少。但是需要注意的是有关测区的高分辨率地震资料可以为后续的地热勘探提供参考，尤其是油气田的地热勘察中地震方法更应该得到重视。

利用地温法勘查浅部地热田可以取得良好的效果，这也是寻找地层深部地热田具体位置最为直接的方法，当时相较于深部地热田的勘查效果要逊于浅层地热田的勘查。地热田的形成原因是地温法选择与否的重要參考因素，此外勘查目的也会对地温法的选用产生应用。“热”和“水”是地热勘查需要解决的两个重点问题，因而在实际的地热勘查中往往会将地温法与其他勘探手段进行结合应用。

微动勘探方法在深层地热的勘探中具有得天独厚的优势，微动探测对于深部低速异常的分辨能力十分出色，因而在地层破碎带等低速异常体的探测中可以保证较好的效果，含水破碎带区域位置的确认精确度也比较高，是地热井位置选择和施工方案确定的重要依据。

氡气测量相较于上述地球物理勘查方法操作难度较低，更为方便快捷，且相应较为明显，但是该方法也存在一定的局限性，因而一般是作为其他地热物探手段的辅助。

3.2物探方法选择

在进行物探方法的选择必须要结合区域背景地质资料，明确测区的地质特点和地热地面勘探任务的特殊性，从而选择出恰当的地区物理勘查方法组合方式。火山岩区的地热地面勘探对于深部地质构造以及地热源的勘探要求比较高，因而可以采用重力勘测法以及大地电磁测探等勘查手段，还可以利用分辨率较高的地震法勘测资料对地热勘查进行补充。除此之外地层较深处火山活动的情况可以通过微动测探法进行勘查，地层破碎带的发育以及盖层则可以采用地温法、重力法、电法、磁法等进行结合应用。

岩性主要为花岗岩的地热区域的勘探，地热源的探测可以采用大地电磁测探法，地层的断裂构造发育情况以及基岩埋深则可以综合利用地温法、氡气测量法、地面电法和磁法。地质盖层和盖层下的断裂情况可以采用地震法进行浅层地层的探测。

古潜山以及盆地也是地热资源分布较多的区域，测区的地质构造可以通过地面电法进行探测和确认，同时结合重力勘测法对中新生代地层的下浮灰岩古潜山分布情况进行分析。古潜山的详细构造需要结合测区的石油勘测地震剖面和构造图进行研究。

结束语：勘查工作是地热资源开发利用的重要保障，地球物理勘查凭借其便捷性、较强的适用性等特点在地热勘查中的地位逐渐提高。在进行地球物理勘查时需要对地热地质勘查任务的特殊性进行全面的考虑，在勘查之前对区块背景地质资料进行收集分析和整理，通过科学合理的探测工作涉及确保地球物理勘查的工作成效。