综合物探方法在安徽省大别山区地下热水勘查方面的应用

贺强 洪欧洲

摘要：研究区位于大别山变质岩浆构造带的北部，该岩浆构造带是华北与扬子陆块最终实现敛合形成的碰撞造山带，它是以深大断裂构造所围限的“东宽西窄”的楔形地质块体，间夹于华北与扬子陆块之中。综合物探工作主要任务是在前期地质及水文等综合异常较好地区，采用高精度磁法，圈定隐伏花岗岩体范围及分布;在工作区分别进行直流电阻率联合剖面、直流电测深、α卡等综合物探剖面工作，对物探异常进行多参数综合分析研究，以控制地下热水分布范围或圈定新的地下水水源，为钻探验证工作提供参考依据，研究结果为综合开发利用地热资源提供了重要的参考价值。

关键词：综合物探法;地热资源;应用;勘查

随着中国经济的飞速发展，旅游行業日渐成为推动各地区GDP增长的重要指标，温泉度假旅游逐渐成为炙手可热的项目之一。各地方政府纷纷采取措施，加大地下热水开发和宣传力度，此时，综合物探方法在寻找地下水方面起到了至关重要的作用。本文将从方法选择、技术指标、初步成效等方面系统阐述综合物探方法在安徽省大别山区某地区寻找地下热水资源的应用实例。

1.区域地质、水文及地球物理特征

研究区位于大别山变质岩浆构造带的北部，该岩浆构造带是华北与扬子陆块最终实现敛合形成的碰撞造山带，它是以深大断裂构造所围限的“东宽西窄”的楔形地质块体，间夹于华北与扬子陆块之中。整个造山带以北西向主体褶皱和数条走向北西—近东西向断裂形成区域构造的基础和骨架，控制了褶皱带的总体构造格局;同时被数条近于平行的北东向断裂所切割，形成“南北成带，东西成块”的构造格局。

研究区地表水体不发育，仅有汤河自南向西北流径矿区，属陡沙河支流，最终流入白莲崖水库。该河汛期流量较大，旱季流量甚微，一般常年不断流。

研究区内各类岩石的电阻率ρ都在n×102Ω·m～n×104Ω·m，而热泉水电阻率仅在17Ω·m～22Ω·m范围变化，两者电性差异几十倍乃至几百倍，围岩相对于富水的构造破碎带是高阻地质体，所以物探用电阻率法寻找地下热田和地下热水构造破碎是具备良好的地球物理条件的。

2.综合物探工作方法选择

根据设计方案，本次物探工作具体实施方案为：先通过高精度磁法扫面、电阻率联合剖面法、α射线剖面测量进行快速、初步寻找断裂及其破碎带位置，后在异常最佳部位进行电测深剖面工作，最终确定其含水性、埋深和产状。电阻率联合剖面法从理论与实践均较为成熟，并且对风化裂隙水和构造裂隙水发育地段反映较为灵敏。对其圈定的低阻正交点较好部位进行电测深剖面工作，观测其视电阻率ρs、视极化率ηs、半衰时St、衰减度D等参数，利用多参数进行综合推断解释，以尽量减少物探异常的多解性。

3.野外工作参数

1∶5000高精度磁法扫面工作观测网度50m×20m（线距×点距）。测线编号50-98线，共49条，测点为单编号，测点范围50-100点;剖面方向180°～0°，实测面积4.59km2。

直流电剖面法设计剖面8条，实测剖面9条，测点为双编号，其中4、6、8、10、12、14、16、18线剖面方位角161°，测点距均为20m，剖面点线号范围均为50-102点;新增1剖面方位角55°，测点距为10m，测点观测范围130-230点。

联合剖面法采用AO=BO=110m、220m两种供电极距，测量极距MN=20m，点距20m。测点O为MN中点，无穷远C极垂直测线方位，且长度大于5倍OA。联合剖面法观测范围4、6、8、10、12、14、16、18线，测点范围50-102点;后根据工作需要，新增1线，测点观测范围130-230点，测量极距MN=20m，点距10m。

电测深工作选择垂向对称四级测深装置进行，供电极距AB/2最大为500m，最小为3m;测量极距MN/2最大为60m，最小为0.5m。分别在8线、新增1线联合剖面法圈定异常好的地段布设实测了8个、9个测深点。

在联合剖面法异常较好的1、6、8、10、12线进行了α卡测量工作，其位置与联合剖面法同位。α卡测量时取位置在40cm～50cm深处原状土壤进行测量，并记录了相应的干扰点。

4.综合物探工作异常特征及解释推断

4.1高阻、中磁组合异常

主要分布在145/19～150/23.2点一线上，位于汤河北段河床内。联合剖面高阻异常表现为ρsA、ρsB同步上升，形态规则，相邻曲线连续较好。视电阻率平均峰值达1600Ω·m以上，峰值两侧梯度陡。且峰值由北向南逐渐降低，到18线视电阻率降至500Ω·m的相对（两侧）低阻。与高阻相对应重合的是△Z高磁异常，其异常范围比高阻一查略宽。峰值500r，两侧梯度平缓，单大号点一侧较小号点一侧梯度为陡。推断为以蛤蟆石为交点的近东西向、北西向二组花岗岩脉充填的断裂构造所引起。有联剖二组不同极距视电阻率曲线特征点的位移性，推测其构造产状近于直立，它横切汤河起着阻碍地下水流动的作用。

4.2低阻、高磁组合异常：

主要分布在工区南部125～145/13——125～145/17点附近。联合剖面视电阻率平均峰值200ΩM，在大号点低阻带内一侧有明显低阻正交点，交点两侧视电阻率变化平缓，与低阻对应重合的是高磁异常，其峰值达2500r，峰值内有次级异常波动。△Z曲线在大号点一侧梯度较陡，并与负磁异常相接。高磁异常在小号点一侧延向工区以外。推断确定区内8条断裂及破碎带，其中北西向、近南北向和近东西向的有6条（F1、F2、F3、F4、F5、F7），北偏东向的有4条（F6、F8、F9、F10）。并认为断层在南段具有破碎带性质。在155/15.5～17点附近地质见到构造碎裂岩，也证实了这一点。

4.3低阻、低磁异常

主要分布在155/10～155/17点一带附近，位于工区南部鹰咀岩已知温泉周围河床及其东岸坡地一带，自电、联剖及△Z异常均具有明显得走向和连续性，△Z负磁异常尤为明显，在15.5线低达-2000r，宽达150m。这负异常在相邻线上梯度明显变陡，仅为-500r左右的起伏。

与负磁异常对应的联剖低阻，反映在13.5～18线上呈宽緩一片，平均视电阻率在200Ω·m左右，并有明显低阻正交点。自电负电位异常形态及位置与负磁异常基本类似且吻合。自电电位相对两侧达-25mV。

4.4联合剖面低阻正交点或同步下降异常

主要分布在工区中部及汤河以东坡田内，低阻正交点均为规则，交点平均视电阻率一般在500Ω·m左右。这些低阻正交点（或PAS、PAS同步下降异常）大多数还与有规律的负磁异常大体对应。但这些异常多数仅在相邻2根～3根测线上具有一定的连续性。

从联合剖面Aо=110m和Aо=210m得二种极距上，视电阻率曲线仅有幅值上的变化外，形态及特征点的位移变化不大。为了对比曲线，我们作了Ps比值F曲线，其反映特征与联剖基本一致，只是在曲线变化复杂段上特征点更清楚了。

4.5电测深曲线特征

由于受地形的影响和地层受到构造运动或火成岩浆的倾人等，使地层倾角过大。因电测深曲线类型变化复杂些，但大体可以为HA型和HK型两种，局部地区还出现A型及H型曲线。从等Ps断面分析，各剖面上均有波浪起伏，基本上反映了上述特征。

综合上述异常特征推测：8线92点附近很可能有含水构造存在，向北西西微倾，低阻异常体中心埋深约70m（以AB/2为解释推断深度），埋深450m以下可能还有另一层低阻异常体存在。1剖面192点可能有含水断层构造存在，其埋深约为60m，厚约240m;300m下很明显的半封闭高值等值圈为下伏高阻岩体（花岗岩）产生。两处低阻异常体均很可能由含水构造产生，为下一步钻探验证重要部位。

5.结论

根据综合物探方法提供的钻孔位置，最终经过502m钻孔验证，成功打出地热井一处，经过连续90h抽水试验观测，出水水温达66°C，日出水量超过400m3。成为该地区寻找地热资源的一大突破，为当地开发旅游业提供了地热资源保障。该地热井位于大别山（六安）国家地质公园园区之一的铜锣寨景区內，是一项重要的水文地质遗迹，同时具有极高的医疗保健及科研价值，对于当地旅游业发展更具有重要综合开发利用价值。

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