利用CSAMT 进行地热资源勘查

陈国庆

（福建省121 地质大队 福建龙岩 364021）

0 引言

现在水资源越来越紧张，工农业均离不开水，尤其是在城市，水更是不可或缺。地热资源更是让人趋之若鹜，很多单位都想利用地热，投资开发温泉。长汀县某房地产公司想在长汀县河田镇打一口温泉，委托121 地质大队在当地开展地热资源CSAMT 勘探工作。通过CSAMT 勘探，初步查明区内控热构造形态，了解区内控热及导水构造的位置及深度，圈定低阻异常区的范围，为下一步开发利用地热资源提供依据。

1 矿区概况

1.1 地形地貌

工作区及周边区域以丘陵为主，全镇低山高丘环绕四周，中部开阔，呈锅形地貌，是长汀县最大的河谷盆地，属中亚热带山地气候，海拔300 m～500 m。

1.2 地质概况

区域上出露的地层依次为中侏罗统漳平组下段（J2z1）、漳平组上段（J2z2）及第四系全新统（Qh）地层。勘查区内构造简单，仅发育一条缓倾角断层F1。该断层在区内走向近南北向，向南延伸至河田镇境内，走向转为北西-南东向，倾向东-北东；并切割了发育于河田镇境内的F2断层。F2断层走向为北东-南西向，断层性质不明。区域上，除河田镇周边地表为第四系全新统（Qh）地层外，基本上为花岗岩体出露，为燕山早期浅肉红色钾长花岗岩（γ52（3）C），含3 mm～5 mm 的石英颗粒，颗粒均匀，分选好，风化后松散，出露面积约2 km2。

1.3 地热水文地质条件

按地下水赋存条件，地下水可划分为第四系孔隙水潜水和侵入岩孔隙-裂隙水。

第四系孔隙水潜水主要赋存于砂砾卵石层中，属强透水层，厚度一般，其含水量一般。侵入岩孔-裂隙水含水岩层主要为燕山期浅肉红色钾长花岗岩，地下水主要为花岗岩裂隙水，富水性弱-中等。勘查区南部及外围地区侵入岩较为发育，岩体主要为燕山早期浅肉红色钾长花岗岩（γ52（3）C）。该岩体由岩浆分异演化，孕育岩浆余热，并在一定的条件下贮存。

本区位处河田盆地，属于华夏系构造与桃溪旋卷构造复合区，处于侏罗系与燕山早期侵入岩接触带上，并发育有F1缓倾角断裂，该断裂延伸至河田镇境内，使该区岩体多产生岩脉穿插、断裂裂隙，岩体较为破碎，节理裂隙发育，透水性强、富水性好，为地下水提供良好的储水空间，同时也为沟通岩浆岩深部热量提供了良好的通道。说明区内具有较好的赋水和控热条件，这也将成为寻找地热资源的有利靶区。

2 CSAMT 法

CSAMT 法是针对大地电磁测深法（MT）的场源随机性、信号微弱和观测困难的弱点，改用人工控制场源以获得更好的探测效果的一种电磁测深法。它通过改变发射源的发射频率达到测深目的，用测量相互正交的电场分量Ex 和正交磁场分量Hy，计算卡尼亚视电阻率和阻抗相位。它包括发射系统和接收系统2 个部分（如图1）。为了保证观测信号的可靠性，本次采用V8 系统作为接收设备，在不接地的回线中，供以2n 音频（0.125 Hz～8 192 Hz）电流产生相应频率的电磁场。电性源是在有限长（1 km～3 km）的接地导线中供以音频电流，产生相应的电磁场，通常称其为电偶极。电性源CSAMT 法收发距离可达几到十几公里，探测深度一般为几十米到几公里。

图1 CSAMT 法野外工作布置示意图

3 成果分析

按设计完成C1、C2 测线的CSAMT 法工作。2 条测线共计完成CSAMT 法物理点42 个（设计总点数42 个），完成比例100%。完成检查点数2 个，检查率4.8%，剖面总长为1 680 m。本次CSAMT 勘探工作获得C1 线和C2 线两条卡尼亚电阻率剖面图（如图2 和图3 所示）。从两条测线的卡尼亚电阻率剖面图上看，本次CSAMT 勘探的整体电阻率反应比较一致，卡尼亚电阻率值范围基本相同，说明本次勘探数据的可靠性较好。

图2 C1 线CSAMT 勘探综合剖面图

图3 C2 线CSAMT 勘探综合剖面图

3.1 电性特性分析

（1）两条测线的电性分层基本相同，可分为3 层：在地表150 m 左右以浅的中低阻层，在地表150 m～800 m 左右以浅为中高阻层及深部的高阻层。

（2）横向上看两条测线的电性变化程度不同，C1 线横向电性差异较小，仅在21 号点（桩号840）150 m 以浅左右电性变化较大；C2 线不仅在9 号点（桩号360）150 m 以浅左右电性变化较大外，而且C2 线在中深部的电性差异也非常大，电阻率值在2 个数量级左右。

（3）两条测线均存在一定范围的横向分布的低阻异常带。C1 线分别在0～4 号点（桩号0～160）海拔在-300 m～-50 m 左右、21 号点（桩号840）海拔-500 m 左右和25～26 号点（桩号1000～1040）海拔-500 m 左右出现低阻异常区；C2 线分别在0号点（桩号0）海拔-500 m 到-450 m 左右和3 号点（桩号120）海拔-450 m 左右出现低阻异常区。

3.2 异常分析和解释推断

根据已有的地质资料显示，勘查区内出露的地层为中侏罗统漳平组下段（J2z1）、第四系全新统（Qh）地层和燕山早期浅肉红色钾长花岗岩（γ52（3）C）地层。中侏罗统漳平组下段（J2z1）和第四系全新统（Qh）地层的岩石性在电性上的主要表现为中低阻，而燕山早期浅肉红色钾长花岗岩（γ52（3）C）的岩性主要表现为中高阻异常。

C1 线在21 号点（桩号840）150 m 以浅左右和在C2 线9号点（桩号360）150 m 以浅左右都出现一定范围的相对高阻异常，电阻率在等值线上有较明显的凹陷，产状平缓。结合已有地质地质，推断为F1断裂带在电性上的表现，该高阻异常为经风化剥蚀、F1断裂带引起的局部破碎和地表水下渗的花岗岩体引起的。

从C2 线卡尼亚电阻率剖面图上看，C2 线在横向上的电性差异比较大，电阻率在等值线上有明显的变化，产状较陡，倾角在55°～65°之间。结合已有的地质资料，本区处于侏罗系与燕山早期侵入岩接触带上。推断该异常是由于隐伏断裂带引起的，解释时将该隐伏断裂带命名为Fn1，推断Fn1断裂带是由于地下侵入岩引起的，侵入岩的岩体为燕山早期花岗岩。然而C1 线在相应位置未出现明显的电性差异，结合已有地质资料及C1 线卡尼亚电阻率剖面图上看，原因可能是测线尾部未能控制到该断裂带。

C1 线分别在0～4 号点（桩号0～160）海拔在-300 m～-50 m左右、21 号点（桩号840）海拔-500 m 左右和25～26 号点（桩号1000～1040）海拔-500 m 左右，共出现3 个低阻异常区，为了解释方便，分别将3 个低阻异常区命名为W1、W2、W3。从C1 线卡尼亚电阻率剖面图上看，W1 为一局部低阻圈闭，由于C1 线工作量有限，对W1 的异常未能完全圈闭，所以对W1 的富水性不能做出准确的推断；W2 和W3 为垂向低阻圈闭区，推断2个异常区为断裂破碎带赋水，富水性较强。C2 线分别在0 号点（桩号0）海拔-500 m 到-450 m 左右和3 号点（桩号120）海拔-450 m 左右出现低阻异常区，并将该低阻异常区命名为W4。从C2 线卡尼亚电阻率剖面图上看，W4 为一垂向低阻圈闭区，推断W4 低阻异常区为断裂破碎带赋水，富水性较强。

4 成果提交

根据CSAMT 勘探解释成果，结合已有地质资料及以往地热资源勘查的经验，认为圈出的2 处低阻异常区具有寻找地热资源的有利靶区，并将其作为本次工作的重点异常靶区。

4.1 靶区一

W4 低阻异常区位于C2 线0～3 号点（桩号0～120），推断该低阻异常区为一断裂破碎带赋水引起的低阻异常。C2 线位于汀江的凹岸且F1断裂带在矿区近南北走向的存在，为靶区一提供了良好的导水通道，推断该异常区富水性较强。在W4低阻异常区上覆盖层有一层的高阻地层，并且在W4 低阻异常区西部推断出Fn1断裂带。结合已有地质资料，侵入岩岩体主要为燕山早期浅肉红色钾长花岗岩（γ52（3）C），该岩体由岩浆分异演化，孕育岩浆余热，并在一定的条件下贮存，这为该低阻异常区提供了可分辨的热源。

4.2 靶区二

W2 低阻异常区和W3 低阻异常区分别位于C1 线21 号点（桩号840）海拔-500 m 左右和25～26 号点（桩号1000～1040），靶区二的2 个低阻异常区和W4 异常区具有很多相同的特征，但是由于C1 的工作量有限，未能在靶区二的低阻异常区所在的C1 线卡尼亚电阻率剖面图中推断出Fn1的存在，推断靶区二的导储地热的条件亚于靶区一。

5 建议

本次CSAMT 勘探实测的数据、卡尼亚电阻率剖面图和地质资料，对测区的地层的电性特征和异常进行了分析，大致了解了测区地层分布形态，推断了测区断裂构造的位置和走向。共推断出4 个低阻异常区W1、W2、W3 和W4，且圈出2 个寻找地热资源的有利靶区，本次勘探通过地球物理勘探手段为地热钻孔的施工位置及施工孔深提出了参考意见。为了进一步验证本次CSAMT 勘探的结果，建议在划出的异常靶区内布置钻孔进行打钻，两个钻孔深度均在1 000 m 左右。