综合地球物理方法在沈阳南部地区地热勘查中的应用研究

2021-12-31王超

科学与信息化 2021年10期

王超

辽宁省地矿集团生态修复有限责任公司辽宁沈阳 110032

引言

地球物理方法，是以地下岩体物理性质的差异为基础，通过探测地表或地下地球物理场参数，分析其变化规律，来确定被探测的地质体在地下赋存的空间范围和物理性质，达到寻找矿产资源或解决地质、水文、和环境问题为目的的一种探测方法。综合地球物理方法是指在一个项目中采用多种地球物理方法进行探测，并将探测结果进行综合解释的一种常用的工作方法。在地热勘查中采用综合地球物理方法，克服了单一地球物理勘查方法的局限性和可能导致的地质推断多解性，利用多种地球物理方法从不同角度来研究同一对象能更好地接近地下实际情况，获得对地下构造更全面更准确的认识。

沈阳地区地热资源丰富，特别是沈北盆地地区，已成功打成多口地热井，并得到了合理的开发利用。本次以沈阳南部某地为例，采用综合地球物理方法对本区域地热资源进行了勘查，为未来开发区域地热资源提供了依据[1]。

1 综合地球物理工作方法

通过已搜集的资料可知，勘查区在下辽河断陷东部边缘，处于北东走向的深沟子断陷地堑，地热勘查区的地层结构完整，沉积层厚、深埋的储层中地下水温度高。工区位于郯庐断裂带东南部，其次级断裂对控制该区域地热资源的赋存有一定的积极意义。测区地处沈阳南部，出露岩层均为太古界老地层，根据附近收集的物性资料可知，混合花岗岩为高磁性、高密度、高电阻率特征；石英砂岩为中等磁性、中等密度、中等电阻率特征；若存在断裂破碎带，则密度大幅度降低，含水破碎带呈现为较低电阻率特征，完整的岩体因破碎磁性亦遭到破坏而降低。因此区内各岩性和含水破碎带在物性上存在明显的差异，在该地区具备利用磁法、重力和电法寻找地下水的地球物理前提。

（1）重力测量。重力勘探是以岩、矿石间的密度差异为基础，通过仪器观测与研究天然重力场的变化规律，来解决地质问题的方法。本测区投入加拿大产CG-5型重力仪共2台。为了取得高质量的观测数据，必须确保仪器正常的工作状态，开工前要做好仪器性能的调校及试验工作。在较平稳的场所对仪器光学灵敏度及水准器进行检查和调节，每月测定一次，具体要求按规范执行。重力仪的性能试验工作主要为静态试验、动态试验和一致性试验。①静态试验。选择安静、环境温度变化小于3度、读数稳定的场所连续观测24小时以上，CG-5型每10分钟取一组读数，经固体潮改正后做出重力仪静态零漂曲线，分析仪器的静态工作状况。重力仪静态掉格必须满足仪器作测点观测时其混合零点掉格的相关要求[2]。②动态试验。每台仪器在开工前和工作结束后均要做动态试验，试验时长不得少于12小时。为了更真实模拟测点观测本项目采用多点动态观测法：在测区内选择一条重力梯度较大的剖面(路线)进行试验，观测方式为往返重复观测法并保证各边段观测所需时间大致相同。③一致性试验。一致性试验采用动态试验结果计算各仪器间的一致性，要求各仪器间一致性误差不大于±0.020×10-5m/s2，同时计算各仪器的单台观测精度，要求同各仪器间一致性精度要求。

（2）磁法测量。磁法勘探是以岩矿石等介质磁性差异为基础，通过观测和研究天然磁场及人工磁场的变化规律，用以勘查地质构造和寻找矿产的一种地球物理方法。

本次磁力工作使用捷克产PMG-2型高精度质子磁力仪，采用总场观测方式进行，使用单次观测法。每次开机后应对仪器进行预热，待仪器进入正常工作状态后，方可开始工作。每日工作必须始闭于校对点，遇到磁暴时应停止工作。对特殊点的处理办法是将发生的情况及遇到的干扰物做好现场记录。

（3）大地电磁测量。大地电磁法简称MT，是以天然电磁场为场源的频率域电磁勘查方法。自然界存在着天然变化的电磁场，高频部分起因于大气层的雷电活动，低频部分起因于太阳活动抛出的等离子体流与地球磁层间的相互复杂作用。来自高空的电磁波，可近似看成是垂直入射地面向地球内部穿透，感应出电场和磁场，感应场与地球内部的岩石电性分布有关。电磁波频率愈低，穿透深度愈大。通过研究大地对天然电磁场的频率响应，可以获得不同深度电阻率的分布，根据电性分布特点来解决地质问题。该方法目前主要用于研究深部地质构造、普查油（气）田和地热资源调查等。

2 综合地球物理解释推断

三种地球物理方法的数据经过专业软件处理后，绘制综合成果图件，并对成果图件进行分析。磁法测量异常等值线平面图中可以看出，该勘查区整体上中部异常高，两侧异常低。测区中南部有一北东向高值区，推测为混合花岗岩体；两侧相对低值区推测为青白口系石英砂岩。从重力测量布格重力异常等值线平面图中可以看出，勘查区布格重力异常整体上西北部高，东南部低，结合地质及物性资料推测西北部为混合花岗岩，东南部为青白口系石英砂岩。从大地电磁测量视电阻率等值线反演拟断面图中可以看出，上部蓝色低阻推测为第四系覆盖，下部剖面西侧不连续高阻推测为混合花岗岩，其余中等电阻率推测为石英砂岩。根据低电阻率特征推断出4条构造[3]。