重、磁、电在地热勘查中的应用

吴占彩，贺克升

（中国煤炭地质总局普查队，江苏 徐州 221000）

重、磁、电在地热勘查中的应用

吴占彩，贺克升

（中国煤炭地质总局普查队，江苏 徐州 221000）

物探是地热资源前期勘探过程中必备的手段，人们通过物探可以了解勘查区的地质构造、含水性、地热资源存在的可能性，为其开发提供依据。但由于物探方法存在多解性，一般单一的方法很难对勘查区的情况进行全面、准确的定位，所以当前地热勘查多采用几种物探方法，互相验证，以取得更好的效果。其中，重力、磁法和CSAMT法应用较广，三种方法的综合应用，为地热钻探孔位布置提供了依据。因此，本文通过实例分析了这三种方法在地热资源勘查中的应用。

地热勘查；高精度重力；高精度磁法；CSAMT

近年来，随着资源的不断利用，地热作为一种绿色环保的新能源，逐渐走进人们的视线，现已被广泛应用于供暖、洗浴、疗养、保健和种植等方面，在越来越紧张的能源消费中备受青睐，故对其勘探过程的要求就越来越高。物探是其前期勘探过程中必备的手段，通过物探，人们可以了解勘查区的地质构造、含水性、地热资源存在的可能性，为以后地热资源的开发提供依据。但由于物探方法存在多解性，一般单一的方法很难对勘查区的情况进行全面、准确的定位，故在当前地热勘查中多综合运用几种物探方法，互相验证，以取得更好的效果。

1 物探方法的分类

在进行资源勘探的过程中，可采用的地球物理方法多种多样，每种方法都有自己的优点和缺点，针对不同的资源勘查及地质情况，不同的方法具有不同的效果。通过近几年来对地热资源勘查工作的调查研究，笔者发现，在地热勘查过程中，行之有效的方法是高精度重力、高精度磁法以及可控源音频大地电磁测深法（CSAMT）。

通过重力勘查，人们可以对勘查区的基底构造进行大致的划分；磁法可以圈定岩浆岩及隐伏岩体分布范围，从而确定地下水的情况；磁法对于区域性的大断裂反应也比较好，可以和重力资料相互印证，为CSAMT提供可靠的靶区范围。而CSAMT方法对含水区的反应很灵敏，人们通过分析CSAMT法测得的断面图、切片平面图等资料，就能够了解断层的大致位置、地下水赋存的部位与规模及其连通性[1］。该法勘探深度较大（通常可达2 km），横、纵向分辨率高，能够较为精确地勘查深度大、地质地球物理条件复杂区域的地热资源，它是一种良好的深部物探方法[2］。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。

2 应用实例分析

2.1 勘查区概况

勘查区位于浙江省，区内褶皱发育，以紧密褶皱为特点。断裂构造以纵向断裂为主，性质多数为压性、压扭性，少数为张性；横断裂一般形成较晚，往往使地层在纵向上错开，并切割纵断裂。该区地层发育比较齐全，出露有新元古界上墅组、震旦系；古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系；中生界三叠系、侏罗系、白垩系；新生界第四系等。区内岩浆活动频繁，潜火山活动和侵入活动都有。潜火山岩主要为大面积分布的玄武岩，呈厚层状，产于下白垩统中戴组地层中。

侵入岩的产状以岩株和岩脉为主，为了较好地探查该区地热分布情况，笔者分别运用高精度重力、高精度磁法和可控源音频大地电磁测深法（CSAMT）进行勘查，取得了良好的效果。

2.2 成果分析

2.2.1 重力勘查成果

图1 布格重力异常平面图

如图1所示，勘查区布格重力异常总特征为“西北和东南高，中间低”。也就是说，勘查区西北部为重力高值异常区，向东南方向，重力场值逐渐变小，负値区范围大，场值明显；再向南（已出勘查区），重力场值迅速变大；重力异常总体走向呈近北东东向。

对比已知地质资料，人们可知勘查区西北部已接近盆地西北部边界，在该处局部出露的下石炭系叶家塘组为中高密度地质体；其东南为盆地腹部，地表基本为第四系覆盖，局部出露下白垩系中戴组，下白垩系中戴组为低密度层。因此，笔者推测西北部重力高值异常为下石炭系叶家塘组隆起所引起，近东南部白垩系沉积较厚，故负值明显，再向东南为盆地东南边界，石炭—二叠系出露地表，故重力场值迅速变高。

2.2.2 磁法勘查成果

根据重力异常结果，笔者随后在勘查区进行磁力勘查，本区磁场特征反映为：全区均分布杂乱磁异常，北部以高频杂乱小磁力异常为主，西南以磁力高值异常为主。随着深度的增大，埋深较浅的规模较小的高频杂乱磁力异常逐渐衰减消失，埋深较大的规模较大的低缓磁力异常逐渐明显，这说明本区深部主要为岩浆岩发育区。

2.2.3 CSAMT勘查成果

在重磁勘探成果的基础上，笔者在勘查区布置了8条CSAMT测线，从深度切片-1 500 m上分析，该勘查区可以分I、II两个区域，供人选择地热探井位置，井位设计优先选择II号区域。在重力的基底形态上，II号区域位于低阻异常区的中间部位，而且靠近盆地的沉积中心部位，盖层厚度相对最大。由于整个盆地的基底较缓，I、II号区域的设计深度差别不大。

由图2分析可知，I、II低阻异常区实际可能是因勘查区城区的影响而分割，它们同属于F1断裂构造南东侧的断陷内部，根据CSAMT的低阻异常分布，不论是F1构造储水或者F1断裂南东侧的石炭二叠系的灰岩岩溶性含水，都为本区的地热勘探揭示了良好前景。

图2 CSAMT切片平面图（-1 500 m）

综合分析重力、磁法和CSAMT勘探成果，本区接近盆地的沉积中心，白垩系中戴组厚度约900 m，具有较适宜的盖层条件，笔者推测在900 m左右能钻遇石炭-二叠系；布格重力异常梯度带明显，笔者分析认为存在一条北东走向、倾向南东的正断层（F1），断层深部切割石炭-二叠系，推测在1 400 m钻遇F1断层。

另外，电法勘探成果显示，多条测线在同一位置均显示为低阻异常，本区位于低阻异常区的中间部位（II号异常区西侧），推断该处为较有利的储水、导水、储热的部位，故井位设计在F1断层的上盘CSAMT法L22测线的53点（见图3）。

图3 设计井位图

3 结论

通过钻探验证，笔者发现，高精度重力测量、高精度磁法测量、可控源音频大地电磁测深、在地热勘查中发挥了很大的作用。高精度重力测量可有效圈定基底断层分布及基底形态特征；高精度磁法测量可以圈定火山岩地层及侵入岩体的分布。可控源音频大地电磁测深可有效确定断裂位置，了解深部热储构造的空间分布，为地热钻探孔位布置提供依据[3］。

1 汤井田，何继善.可控源音频大地电磁法及其应用[M].长沙：中南大学出版社，2005.

2 应 勇，何兰芳，杨轮凯，等.综合物探在地区地热水勘探中的应用[J].工程地球物理学报，2006，3（4）：251-256.

3 胡 宁，张良红，高海发.综合物探方法在嘉兴地热勘查中的应用[J].物探与化探，2011，（6）：319-324.

Application of Gravity, Magnetism and Electricity in Geothermal Prospecting

Wu Zhancai, He Kesheng
(General Survey Team of China Coal Geological Bureau, Xuzhou 221000, China)

Geophysical prospecting is an essential means in the early exploration of geothermal resources. People can understand the geological structure, the possibility of water bearing and geothermal resources in the exploration area by geophysical prospecting, and provide the basis for their development. But because the geophysical method has multi solutions, it is very difficult for the general method of single positioning comprehensive and accurate on the exploration area,so the current geothermal exploration by several geophysical prospecting methods, mutual authentication, to achieve better results. Among them, gravity, magnetic and CSAMT methods are widely used, and the comprehensive application of the three methods provides the basis for borehole location of geothermal drilling. Therefore, this paper analyzes the application of these three methods in geothermal resources exploration.

geothermal survey; high precision gravity; high precision magnetic method; CSAMT

P631；P314

A

1008-9500(2017)09-0132-03

2017-07-01

吴占彩（1984-），女，河南南阳人，硕士研究生，中级工程师，从事地质矿产勘查工作。