利用低高程連線找出隱伏斷裂構造選定勘探靶區(qū)的方法

1、 利用低高程連線找出隱伏斷裂構造選定勘探靶區(qū)的方法 鄭州地象科技有限公司 寇偉 地殼巖體受構造應力作用發(fā)生變形，一旦超過其可承受強度就會使巖體的連續(xù)性和完整性遭到破壞，近而產(chǎn)生各種大大小小的裂縫，形成斷裂構造。無論是高山深谷還是丘陵平原，地表顯露的無論是新生界還是早至太古界地層，都會有斷裂構造的存在，它們無處不有、規(guī)模不等、形態(tài)各異。地殼板塊裂縫、裂谷、地塹等都是地殼運動后形成的超大型斷裂，另外在地殼淺層還有由大大小小裂縫形成的張性斷裂構造，它們縱橫交錯、迭加和交互共存，江河、溪流、溝壑等連續(xù)性低高程點都有可能是大大小小裂縫被填埋后遺留下來的痕跡，其下都有可能隱伏著一條斷裂帶。 在地質勘查結果

2、在地質圖上標出的斷裂帶，多屬于通過觀察地面巖石露頭查到的大中型的裂縫，在地下還有很多在地面上勘查不到的大大小小的隱伏型斷裂構造，經(jīng)過長達幾萬年、幾億年歲月地殼的運動變遷，這些斷裂構造大多都隱埋于地下看不出明顯痕跡，但一些稍大的斷裂構造還是會在地表留下一些蛛絲馬跡。即使是位于平原、丘陵、戈壁的區(qū)域，雖然沒有山川河流、大的溝壑，但也會存在一定規(guī)模的隱伏斷裂構造，只是在實地勘查時不一定能夠發(fā)現(xiàn)隱伏斷裂的痕跡，需要在地球衛(wèi)星地圖上按照不同的倍數(shù)放大縮小進行仔細觀察高程數(shù)值的變化看，才有可能查到蛛絲馬跡，找到隱伏斷裂帶。 無論我們是在淺中層找水定井、還是做深部地熱資源勘探定井項目時，都需要事先了解項目勘

3、查區(qū)水文地質、地層地貌情況。實踐中很難搜集到較細的地質資料，即使是五萬分之一的地質圖上，也只是用紅線標出在地面勘查中可以看到的斷裂帶，很多地方顯示的都是第四系覆蓋層，更多大大小小的斷裂帶都隱伏在覆蓋層之下很難發(fā)現(xiàn)。目前可用以查找隱伏斷裂構造的技術方法主要為勘探地球物理方法（如重力、重磁、電磁、地震等）、勘探地球化學方法、遙感技術、生物學方法等，這些技術方法通常都需要在陸地施行大面積、大工作量勘探，先確定隱伏斷裂構造的大致位置和走向、確定詳細勘探靶區(qū)范圍，再逐步縮小范圍、識別斷裂構造分布形態(tài)并確定構造中心位置。若是能夠通過其它分析方法先初步判斷在勘查區(qū)域內是否存在斷裂構造、觀察到斷裂的大致走向、

4、確定詳細勘探斷裂構造的靶區(qū)范圍，就可以省卻大范圍查找隱伏斷裂構造的勘探工作，直接應用相應的勘探方法在圈定的勘探靶區(qū)范圍內開展勘探工作，按照初步判定的隱伏斷裂帶位置及走向設計勘探線路，使勘探工作收到事半功倍的效果。 早在2016年開始，我們就通過在衛(wèi)星地圖上查找相對低高程點連線的方法，在衛(wèi)星地圖上的勘查區(qū)附近找出那些相對最低高程點，將這些相對低高程點相連，就可以發(fā)現(xiàn)可能存在的隱伏斷裂帶。從此以后，我們在地熱勘探定井和中深層找水定井項目中，都會事先在衛(wèi)星地圖上通過低高程點連線法找出可能存在隱伏斷裂位置，在項目區(qū)內圈定勘探靶區(qū)范圍、確定初步勘探線路，進入項目區(qū)后結合實際地形地貌可能進行一定調整，便直

5、接按規(guī)劃開展勘探定井工作。根據(jù)最后定井和鉆井結果，都印證了勘探剖面圖上顯示的斷裂構造確實與事先找出的隱伏斷裂帶的走向和位置基本吻合。通過這一方法確定勘探靶區(qū)，大大降低了勘探工作的盲目性、減少了許多無謂的勘探工作量，同時也增大了勘探分析成果的可信度和實際鑿井施工的成功率。在這幾年勘探定井實踐中，在衛(wèi)星地圖上事先通過查找相對低高程點連線的方法確定隱伏斷裂構造位置圈定靶區(qū)的做法屢試不爽，效果很好。鄭州地象科技有限公司已在年初向國家專利局申報了發(fā)明專利并已經(jīng)初審通過，現(xiàn)將此方法推薦給大家，希望更多人由此獲益。 一種基于低高程點連線圖查找隱伏斷裂方法的實施步驟： 步驟1，選用帶有顯示高程數(shù)據(jù)、影像級別可

6、達18的高清地球衛(wèi)星地圖，在地圖上圈出勘查區(qū)域范圍，從縮小的低級別影像開始逐漸放大到高級版影像。先在較大區(qū)域內全面觀察地質地貌形態(tài)、山川河流走向，勘查區(qū)所處的地理位置；再詳細觀察勘查區(qū)內的地形地貌、河流和溝壑的位置及其走向、地形的高低變化等情況。 步驟2，在圖層管理建立一個低高程點圖層，一邊觀察地圖顯示的高程數(shù)值，一邊滑動鼠標在勘查區(qū)范圍內上下左右過一遍，先找到勘查區(qū)內相對最低的高程點，點擊后將名稱填寫為該點的高程值。若是勘查區(qū)位于山川之中或有河流，就在山谷內或沿河查找勘查區(qū)內的相對最低的高程點；若是在平原地區(qū)就用鼠標在勘查區(qū)自上而下、從左向右滑動掃描找出相對最低的高程點。 步驟3，滑動鼠標圍

7、繞已標注低高程點附近再查找相對低高程點并標注高程值，先循跡沿一個方向查找標注低高程點，再沿相反方向查找標注低高程點，以此類推。當從斷裂帶上的高程較高位置向低處移動時，有時會出現(xiàn)分叉為幾條斷裂帶向低處移動，有時也會匯入到一個較大隱伏斷裂帶中，尤其是勘查區(qū)在兩條河流之間或交叉附近，這種分岔為多條隱伏斷裂的情況經(jīng)常出現(xiàn)。 步驟4，在地圖上標注低高程點基本涵蓋勘查區(qū)并向外延伸一定范圍后，按照標注的低高程點顯現(xiàn)的趨勢走向，把與勘查區(qū)內與先期觀察結果較一致、連貫性較好、延伸較長的低高程點連接在一起，顯示出勘查區(qū)內主要的隱伏斷裂帶位置及其走向，并在其連線內間隔較大處查找補充標注低高程點，使低高程連線更加符合

8、實際地形地貌特征。 步驟5，觀察剩余的低高程點，是否存在從主隱伏斷裂帶岔分向兩側延伸的次級隱伏斷裂，對于判定可能存在的次級隱伏斷裂，可按照斷裂走向通過兩側滑動鼠標找出相對低高程點沿斷裂繼續(xù)延伸，直到顯示斷裂出勘查區(qū)或高程明顯增高斷裂特征已不明顯為止。尤其是在山區(qū)，沿山谷存在隱伏的主斷裂，而在兩側的山溝則可能為隱伏的次級斷裂。 步驟6，將已標出可能形成低高程連線的點連接成線之后，刪除剩余已標注的低高程點，即可得反映勘查區(qū)隱伏斷裂的低高程點連線圖。 下面簡單列出幾個地熱勘探定井的實例予以說明： 實例一：武夷山市武夷水莊地熱井項目附圖一 武夷山市武夷水莊項目區(qū)隱伏斷裂構造地質圖 2016年4月15日

9、我公司受甲方委托到武夷山市的武夷水莊，使用MT-VCT大地電磁成像深部構造探測儀對其擁有產(chǎn)權的范圍內進行地熱資源勘察定地熱井。從衛(wèi)星地圖看到甲方房產(chǎn)南靠梅溪河北臨一山谷，利用低高程點法標注后連接形成可能的隱伏斷裂帶，沿山谷北端向南經(jīng)過甲方勘查區(qū)東側垂直融入近東西向的梅溪河。在甲方項目區(qū)初步查勘情況與衛(wèi)星地圖觀察到的很一致，在緊鄰甲方房產(chǎn)東側有一條南北向連通梅溪河的深溝，雖然向北大約一百米到新修大路溝已被填平，但從其所在位置和方向來看，與通過低高程方法描繪出的隱伏斷裂帶基本一致。該井鉆孔至1708米終孔。終孔提鉆后每小時自涌出水量近2方、水溫約29度。固井后連續(xù)抽水的出水量達30多方/小時、出水

10、溫度39度。對照實際鉆孔施工記錄，所遇到出水層的深度位置與探測分析后標出的結果基本吻合。附圖二 武夷山市武夷水莊項目區(qū)隱伏斷裂構造地形圖 實例二：哈爾濱市先鋒路百強地熱井項目例證 2017年7月，黑龍江省區(qū)域地質調查所水工環(huán)院和鄭州地象科技有限公司受哈爾濱百強水上樂園有限公司委托，在其位于哈爾濱市先鋒路東段、阿什河西約600米的場區(qū)進行地熱資源勘探定井及打井施工工作。從區(qū)域地質資料和衛(wèi)星地圖上來看，勘查場區(qū)距阿什河西側約600米，處于阿什河斷裂西側下盤；東南方向的阿什河呈龍形盤踞，說明此處地質構造交錯復雜；勘查區(qū)位于松遼盆地的近東北邊緣，整個哈爾濱市環(huán)線以內地表層均為第四系全新統(tǒng)Qh，向下至2

11、000米深度均為白堊系地層，白堊系地層中以泥巖為主、夾薄層粉砂巖和細砂巖，裂隙發(fā)育較差，多屬于貧水地區(qū)。能夠在貧水的白堊系泥巖地層找到斷裂構造實屬不易，之前在哈爾濱市外環(huán)內打的地熱井無一成功、基本為干孔。 附圖三 哈爾濱市先鋒路百強項目區(qū)隱伏斷裂構造地形圖 附圖四 哈爾濱市先鋒路百強項目區(qū)隱伏斷裂構造地質圖 勘探施工前我們利用低高程點連線法查找到勘查區(qū)內存在有近西東向隱伏斷裂帶；勘探后根據(jù)對6條探測線路剖面圖進行的綜合分析與對比，推斷在勘查區(qū)內的南部確實存在明顯的西東偏南向張性斷裂構造，與阿什河斷裂基本上垂直。最后確定井孔位置基本上在低高程點連線附近，該井鑿井深度2133米，預報出水層與測井結

12、果吻合度較高。經(jīng)過一個多月的洗井、連續(xù)抽水，出水量由每5方逐步增加到10方、井口水溫53C。對于以白堊系泥巖為主貧水地層的哈爾濱地區(qū)而言，甲方對于該井的成井結果十分滿意，也可以說是前期地質勘查與MT-VCT探測儀準確勘探定井結合的完美范例。 實例三：西藏昌都地區(qū)八宿縣白馬鎮(zhèn)地熱勘探項目實例 2021年12月底完成的西藏昌都地區(qū)八宿縣白馬鎮(zhèn)地熱勘探項目區(qū)位于寬度有限的高海拔峽谷內，除了在勘查區(qū)北側的沿峽谷內怒江支流冷曲河是一條隱伏主斷裂之外，通過在衛(wèi)星地圖上做出的低高程點連線圖，還可以清晰顯現(xiàn)冷曲河兩岸岔分出的隱伏次級斷裂的位置及走向，找出隱伏的次級斷裂與主斷裂的交匯區(qū)域確定為勘探靶區(qū)。 附圖五

13、 西藏八宿縣地熱勘探項目勘查區(qū)域隱伏斷裂構造地形圖 由圖五、六可以看出，在勘查區(qū)冷曲河北岸有3條北西向低高程連線，到冷曲河南岸后，西側的低高程連線繼續(xù)向東南延伸，中間的低高程連線過河后轉向西南、進入南面坡地后與西側低高程連線匯聚為一條，直至與南面的北東向渠水卡曲匯合。由此可以推測，在冷曲河主斷裂帶以南、西側和中間低高程連線顯示的隱伏斷裂帶所夾成的三角區(qū)域，是三條斷裂帶的匯聚區(qū)，應該為項目區(qū)內的定井靶區(qū)，該區(qū)塊斷裂構造內的裂隙發(fā)育、破碎程度會明顯好于其它區(qū)塊的斷裂構造。 而實際根據(jù)勘探剖面圖分析后定井的位置恰恰就在圖中兩條次級斷裂與主斷裂圍成的三角區(qū)內，充分印證了前期利用本發(fā)明做出低高程點連線圖找出勘查區(qū)域內隱伏斷裂、圈定勘探靶區(qū)的重要性。根據(jù)斷裂構造分析結果綜合考慮，建議該地熱