可控源音频大地电磁测深在西藏朗久地热田上的应用效果

黄力军

(中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所，河北 廊坊 065000)

1 引 言

朗久地热田位于西藏西部阿里地区狮泉河镇以东30 km的印度河支流上，最低海拔高度超过4 000 m。朗久地热田从发现到开发经历过多次地质调查工作。1976年，青藏高原综合科考队首次进入热田，对地表显示区进行调查。查明温泉最高出露温度37 ℃，地表总放射热量为7 810 kcal/s，换算成发电潜能约10 MW，首次为热田开发指明前景。1983年西藏地矿局第一物探大队在区内开展电测深、联合剖面、重力和磁法等多项物探工作，依据工作成果，在不足1 km2的范围内施工了13个钻孔，揭露了深约30～100 m热水储层(渗(泾)流区)，相继建成装机2 MW的地热电站进行发电试验，因资源不足，电站未进入正常发电阶段。1987年，成都地质学院组成朗久地热田考查组，采用地质、物探等方法进行了综合调查。次年，提出了热田考查报告，认为“朗久地热田开发地热还是有一定前景的”，并发表了相关论文[1]。90年代，西藏地热队在已知井区范围内施工了ZK901和ZK911孔，并继80年代工作再次对热储开展了较系统的研究，提交的工作报告认为“不能否认热田具有开发利用前景”。2012年天津地热勘查开发设计院在该区完成音频大地电磁测深剖面3条，每条测线8个测点，合计24个测点,并提交了《西藏阿里地区朗久地热田音频大地电磁测深成果报告》。

朗久地热田的历次勘查采用了多种地质和物探工作方法，已经开展的物探方法有电法、重力和磁法等。并施工了15个钻孔，这些钻孔全部是相对浅孔，最深的两个钻孔为ZK901和ZK911孔。目前，浅部热储资源量明显不足，深部地热资源有待开发。本次研究在此基础上采用可控源音频大地电磁测深方法来完成朗久地热田区地热资源勘查工作。

可控源音频大地电磁测深法(简称CSAMT法)采用定源观测方法具有勘探深度大、横向分辨率高等优点，一直是深部地质构造、深部水文地质和地热资源勘查的有效手段[2-5]。可控源音频大地电磁测深方法以观测地下电阻率差异为勘查基础，低阻异常一直是寻找地下热储的重要标志。随着深度加大，地表观测到由地下热水引起的电阻率差异越来越小，以至难以分辨由地热变化引起的电阻率异常。根据实测电阻率结果推断确定热储层位及地质构造空间分布情况[6]，是目前可控源音频大地电磁测深地热资源勘查主要的工作任务。这些年，笔者一直进行相关应用研究，并在国内大多数地区采用以可控源音频大地电磁测深为主的综合物探方法进行深部地热勘查，已经取得了令人非常满意的地质成果[7-9]。

野外数据采集使用美国Zonge公司生产的GDP-32Ⅱ多功能电法仪，可控源音频大地电磁测深采用赤道偶极装置进行标量测量，选择供电极距AB=1 000 m，收发距r>5 000 m，测量电极距MN=50 m，测点距=50 m。电阻率反演采用一维圆滑反演解释方法[10]，利用反演电阻率断面进行地质解释。

2 地热田地质概况

2.1 地层

地表出露有第四系(Q)、新近系(N)和古近系(E)。

第四系(Q)，为冲洪积砂砾，泥砾岩、卵石层、浅棕黄色河漫滩和沼泽泥砂。

新近系(N)，下部为砂砾层，砂砾成分为石英、长石、火山岩岩屑；中部为白色、灰红色硅化层；上部浅黄灰色胶结砂砾层。

古近系(E)，岩性为灰绿、灰红色、褐色砂岩、砂砾岩。砂砾成分主要为石英、长石和火山岩、变质岩屑。厚度50 m左右。

2.2 岩浆岩

朗久地热田地表主要出露石英正长斑岩和流纹岩，其次为英安岩，钻探揭露下伏基岩为花岗岩。其生成时代都在喜山中晚期。

2.3 构造

构造活动以断裂构造为主，在来自南北方向的压应力作用下，形成了北西-北北西和北东两组断裂。由于岩浆和断裂的共同作用，在热田附近形成了一个小穹窿和与之伴生的台地。

其中地质编号为F5的断裂走向北东，倾向南东，倾角65°～80°，断层附近岩石极为破碎，多具角砾化和娟英岩化，其性质为张扭性。沿该断层有多组热泉出露，并在断裂面上形成众多的悬柱泉，是热田中一条近期仍具有活动性的重要断裂。

2.4 热储

浅部热储赋存于新近系和第四系底部岩层中，温泉群出露在F5断裂的岩浆岩穹隆一侧(图1)。ZK901孔(终孔深度455 m)井口温度86 ℃，出水量2.2～3.13 t/h，ZK911孔(终孔深度372 m)出水量小于ZK901孔。

图1 西藏朗久地热田911孔剖面地质草图

3 可控源音频大地电磁测深勘查成果

为了便于地质解释，首先布设通过A线和与其相交的的B线可控源音频大地电磁测深剖面剖面。A线剖面垂直通过地质实测断裂(编号F5)和已经完工深孔(ZK911孔)，剖面方向约130°。

图2是区内A和B线测点位置图以及已经施工完成的主要地热勘探孔位置。

图2 西藏朗久地热田可控源音频大地电磁测深地热勘查综合平面图

图3是西藏朗久地热田A线剖面可控源音频大地电磁勘查综合断面图，由图3可见，剖面内分别在x=450 m、1 050 m和1 850 m出现纵向低阻带，推断这三处纵向低阻带为断裂构造(为分别编号F3、F2和F1)产生；x=500～1 000 m间地表出露的岩浆岩穹隆对应出现相对高阻，这个高阻体向下延深超过1 000 m；x=1 050 m附近为相对低阻，为编号F5断裂地表出露点，也是诸多悬柱热泉出露位置。ZK911孔开孔至井深100 m附近穿过低阻区，对应钻孔揭露的浅部热水赋存区，井深100 m至终孔均为相对高阻，对应钻孔揭露深部岩石完整为无水区段。ZK911孔布设在可控源音频大地电磁测深推断的编号F2断裂下盘，所以无法见到断裂破碎带。上述对比结果表明，可控源音频大地电磁测深电阻率分布与实际地质情况完全吻合。

图3 西藏朗久地热田可控源音频大地电磁测深A线综合断面图

由A线反演电阻率可以看出,岩浆岩穹隆两侧深部(中心海拔深度h=3 500 m)附近为相对低阻区。众所周知，穹隆(地垒)具有很强的聚热效应，由此推断岩浆岩穹隆两侧深部低阻为区内深部热储区。

图4是区内B线可控源音频大地电磁测深勘查综合断面图，B线近南北向布设通过岩浆岩穹隆(900/A和1 300/B重合)。由图4可见，x=1 000～1 600 m间相对高阻应为岩浆岩穹隆产生，分别在x=700 m、x=1 050 m和x=1 700 m附近出现三处纵向低阻带，这三处纵向低阻带应分别为编号分别为F1、F2和F3断裂产生，推断这三条断裂破碎带应为岩浆岩穹隆深部热储上升通道。

图4 西藏朗久地热田可控源音频大地电磁测深B线综合断面

根据实测结果，分别在A线x=1 400 m(ZK1)和B线x=750 m(ZK2)处建议布置地热探采井，设计井深1 000 m。ZK2孔终孔深度1 188 m，12～180 m为二长斑岩，180～1 188 m为花岗(斑)岩；地热井自流产能为25 t/h，出水温度90 ℃～95 ℃，采水深度413～1 188 m(这个深度段也是可控源音频大地电磁测深反演电阻率低阻段)。

可控源音频大地电磁勘查结果基本查清了区内岩浆岩穹隆、断裂构造、深部可能热储的空间展布情况。勘探孔揭露结果已经证实深部热储与岩浆岩穹隆相关，深部热储基本位于岩浆岩穹隆两侧低阻带中。

4 结 论

西藏朗久地热田位于海拔4 400 m的青藏高原之上，经历多次勘探均未找到深部地热资源。针对这个区具体情况，笔者选用可控源音频大地电磁测深方法进行勘查。

工作中首先完成已知剖面测量，根据已知剖面勘查结果逐步调节新增测线位置，完成了区内地热勘查工作。

根据这次可控源音频大地电磁测深勘查结果，基本查清了岩浆岩穹隆、断裂构造和深部热储的空间展布情况，增加了地热田资源储量，完成了设计工作任务。

这次工作结果再次证明可控源音频大地电磁测深是深部地热资源勘查的有效手段。