音頻大地電磁測深法在瀘縣玉蟾山地熱勘查中的應用

1、音頻大地電磁測深法在瀘縣玉蟾山地熱勘查中的應用音頻大地電磁測深法在瀘縣玉蟾山地熱勘查中的應用地熱是蘊藏在地下的一種源源不絕的具有多種用處的資源。它通過水熱活動以熱水或水汽形式出露地表或埋藏在地下，被人們廣泛地用于醫(yī)療、沐寓取暖、育種、洗滌、烘烤和發(fā)電等。隨著生活程度的日益進步，利用溫泉進展醫(yī)療保艦旅游度假或休閑娛樂已成為人們生活的一種時尚，具有很高的社會效益和經(jīng)濟效益。為了進步效率，減少投資風險，開發(fā)地熱資源前必須進展地質(zhì)調(diào)查，地球物理勘探是地熱資源調(diào)查的重要手段之一。本文采用音頻大地電磁AT法在瀘縣某玉蟾山開展了深部地熱資源調(diào)查研究，使用非線性反演技術(shù)對野外資料進展處理，查明了研究區(qū)的熱儲地

2、層及地質(zhì)構(gòu)造分布情況，經(jīng)鉆探驗證，吻合度較高，獲得了較好的應用效果。1研究區(qū)深部地下水水文地質(zhì)條件根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，研究區(qū)水量較為豐富的深部地下水主要有兩層：一是三疊系嘉陵江組碳酸鹽巖裂隙溶洞水；二是二疊系茅口組碳酸鹽巖裂隙溶洞水。1.1三疊系嘉陵江組碳酸鹽巖裂隙溶洞水該類地下水廣泛分布于工區(qū)內(nèi)，據(jù)搜集鄰近區(qū)域地熱鉆孔揭露，該類地下水埋藏于地下450752以下地層中，部分地區(qū)埋深達1000，含水巖組為三疊系嘉陵江組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖夾頁巖、鹽溶角礫巖、石膏。出水量可達107.4310003/d，井口水溫27.529，抽出水為油、氣、水混合物油較少，水呈淺黃色，具有H2S氣味，水質(zhì)類型

3、為lS4Na型和lNa型。工區(qū)內(nèi)該地層僅少量出露本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理于古佛山背斜核部，受后期褶鈹構(gòu)造和斷裂構(gòu)造的影響，埋藏相對較淺，大氣降水和地表水入滲干擾較大，水溫偏低。1.2二疊系茅口組碳酸鹽巖裂隙溶洞水該類地下水廣泛分布于工區(qū)內(nèi)，是三疊系嘉陵江組碳酸鹽巖裂隙溶洞水以下的又一主要地下水類型。含水巖組為二疊系茅口組灰?guī)r，據(jù)搜集鄰區(qū)百和鎮(zhèn)壇18井和江陽鎮(zhèn)通灘區(qū)長河村荔002-X1井資料，兩井井深分別為2116和2370，均揭穿至茅一地層，水量3008003/d，井口溫度5153，水質(zhì)微渾濁，伴有臭雞蛋味的H2S氣體，為lNa型水。該含水層在工區(qū)以西和以南地區(qū)大面積出露，主要在出露區(qū)接

4、收大氣降水補給后，通過層間裂隙和斷裂構(gòu)造經(jīng)遠間隔 徑流后遠程補給工區(qū)內(nèi)該層地下水。由于埋藏較深，受淺部地下水影響較小，水溫相對較高。2熱儲層及蓋層深埋于地下的含水巖體及其中的地下水，它們的溫度隨埋深的增加而增高，其增溫狀況一般按地熱增溫率又稱地溫梯度考慮。工區(qū)地溫梯度估計約為2.2/100，所以，要獲取出水溫度在34以上的地下水，取水層位埋深一般在1000以上，同時，在適宜的深度范圍內(nèi)，正好存在一定厚度的可能儲水的巖層。2.1熱儲層根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料及相鄰地區(qū)鉆孔提醒情況，工區(qū)內(nèi)熱儲層共有兩層：第一熱儲層為三疊系嘉陵江組地層，第二熱儲層為二疊系茅口組地層。第一熱儲層：為三疊系嘉陵江組地層，巖

5、性為灰?guī)r、白云巖夾石膏、巖鹽，易為水溶蝕，形成巖溶通道，利于地下熱礦水的運移和富集儲存，是富水性較大的地層，在深部地熱增溫作用下與圍巖互相交融聚集而形成熱礦水。同時，該層是我省川南地區(qū)的重要油氣層，出水多為油、氣、水混合物。第二熱儲層：為二疊系茅口組地層，巖性為灰?guī)r，易為水溶蝕，形成巖溶通道，利于地下熱礦水的運移和富集儲存，均是富水性較大的地層，在深部地熱增溫作用下與圍巖互相交融聚集而形成熱礦水。根據(jù)以上特征，二疊系茅口組熱儲層優(yōu)于三疊系嘉陵江組熱儲層，因此，選擇茅口組地層為鉆探熱儲目的層。2.2熱儲蓋層針對不同熱儲層，其上蓋層也有所差異。構(gòu)成第一熱儲層的三疊系嘉陵江組地層，上覆侏羅系中下統(tǒng)和

6、三疊系上統(tǒng)須家河組的河湖相泥巖、砂巖、礫巖等碎屑巖沉積，屬層狀巖類，厚度達700。由于泥巖中各種成因的裂隙，具有短小閉合而密度較大的特點，且泥質(zhì)巖石遇水軟化或崩解還能導致裂隙的阻塞。雖上覆的巖類中賦存風化裂隙水和層間裂隙水，均被互層泥質(zhì)巖類所隔離，根本無水力聯(lián)絡，故而以整體而言，上覆的碎屑巖類構(gòu)成一個厚大的隔水隔熱蓋層。構(gòu)成第二熱儲層的二疊系茅口組地層，上覆三疊系銅街子組T1t、三疊系飛仙關(guān)組T1f、二疊系吳家坪組P2和二疊系龍?zhí)督MP2l，總厚度近800。上述地層為泥巖、泥晶灰?guī)r、頁巖，泥質(zhì)含量較重，為相對隔水層，共同構(gòu)成了一個厚大的隔水隔熱蓋層。3音頻大地電磁測深資料處理及解釋方法野外工作利

7、用V8多功能電法儀進展，測量采用張量測量，觀測天然電磁場的四個程度分量Ex、Ey、Hx、Hy，觀測的頻率范圍為0.0310000Hz，將其分為兩個頻段。測點選擇在相對開闊的小片平地上，布極方式為十型，電極距一般為50，部分地段加密至25。為保證視電阻率、阻抗相位資料的周期長度，所有測點記錄時間均超過3h。資料處理主要使用Tsft2D軟件對所采集的音頻大地電磁測深資料進展處理。資料處理解釋首先對野外采集的原始時間序列進展挑選，剔除有明顯干擾的時間序列段，經(jīng)過FFT變換，得到互功率譜，經(jīng)Rbust處理得到阻抗結(jié)果，然后根據(jù)數(shù)據(jù)的相干度、偏離度、極化圖以及視電阻率和阻抗相位的連續(xù)性來刪除質(zhì)量較差的頻

8、點。之后結(jié)合地質(zhì)資料，通過旋轉(zhuǎn)計算來確定數(shù)據(jù)的極化TE、T形式，并繪制兩個形式的視電阻率、阻抗相位的擬斷面圖和Bsti變換電阻率斷面圖，并對其作定性分析。初步判斷出剖面電阻率的大致分布，對于有明顯靜態(tài)位移的測點作靜態(tài)改正。在定性分析的根底上，使用Tsft2d系統(tǒng)中的非線性反演技術(shù)進展反演計算。由于地球物理反演問題的非唯一性和數(shù)據(jù)中噪音的存在，反演結(jié)果具有多解性，根據(jù)地質(zhì)資料、定性分析的認識和模型響應與實測數(shù)據(jù)的擬合情況來斷定模型的有效性。音頻大地電磁法觀測的根本參數(shù)是互相正交的電場分量Ex，Ey和磁場分量Hx，Hy，通過式1和式2即可計算出相應頻率所對應的該測點下隨深度變化的電阻率估計值。進而

9、到達測定地下各層電阻率的目的。12式中：f為頻率，單位為Hz；是電阻率；E是電場強度V/k；H是磁場強度nT。必須指出的是，此時的E與H，應理解為一次場和感應場的空間張量疊加后的綜合場，簡稱總常在電磁理論中，把電磁場E、H在大地中傳播時，其振幅衰減到初始值1/e時的深度，定義為穿透深度或趨膚深度：3由式3可知，趨膚深度隨頻率的降低而增大。根據(jù)趨膚效應，大地電磁場的變化周期越長，電磁場能量在傳播過程中損耗越小，因此穿透得越深。在理論中不同周期的大地電磁場程度分量的變化，反映了不同深度范圍內(nèi)的電阻率信息。因此通過觀測不同頻率的電磁信號，可獲得不同深度的電性信息，結(jié)合地質(zhì)資料和地層情況，便可解譯目的

10、層的地質(zhì)特征。4音頻大地電磁測深資料推斷解釋根據(jù)物性測試和研究區(qū)地球物理反演結(jié)果以及經(jīng)歷統(tǒng)計，得出不同巖體的電阻率值表1。影響地質(zhì)體電阻率大小的主要因素有地質(zhì)體的礦物成分、構(gòu)造、構(gòu)造及含水情況等。由表1也可以看出工區(qū)內(nèi)泥巖、砂巖、頁巖、粉砂巖、白云巖和灰?guī)r之間存在明顯的電性差異。因此，研究區(qū)區(qū)具備開展大地電磁法的地球物理勘探前提條件。在確定低阻異常情況下，結(jié)合地質(zhì)資料對異常進展綜合分析來斷定斷層位置及破碎帶大小和范圍為研究區(qū)區(qū)域熱礦水勘查的最正確途徑。由圖1反演斷面圖可以看出，斷面電阻率70-1500，整體上低阻分布范圍相對較大，推斷為巖體較破碎、地下富含咸水造成。測線18-24號測點電阻率反

11、響為一傾向小號端的低阻帶，電阻率值主要為5-100，該低阻帶與1線的低阻帶位置對應，斷面特征與鄰區(qū)斷層的斷面電性特征相近，故推斷為斷層破碎帶。同時可以看出，部分存在較多的低阻團塊，推斷為主要由構(gòu)造發(fā)育、部分富含咸水造成，同時測線附近存在供電線等人文干擾，盡管工作過程中采取各種躲避和數(shù)字處理措施，但反演斷面還是不能完全消除這種干擾。因為低阻團塊的存在，斷面地層分界位置不是特別明晰，但總體上各地層電性還是有比擬明顯的變化，能大致推斷地層的界限。推斷飛仙關(guān)T1f地層以下，斷面電性均表現(xiàn)為高或有升高的趨勢，因此推斷在勘探深度內(nèi)斷面深部存在高阻的灰?guī)r，主要為二疊系上統(tǒng)吳家坪組P2和二疊系下統(tǒng)茅口組P1。根據(jù)解釋成果、場地地形條件及水文地質(zhì)條件等，建議鉆井位置為18-24號測點之間，該段目的熱儲層頂板埋藏深度為18002000。最終在古佛山背斜東南翼近核部確定鉆孔位置，經(jīng)鉆孔驗證，在埋深565950揭露了三疊系嘉陵江組T1j地層，17411909揭露了二疊系下統(tǒng)茅口組P1地層，與音頻大地電磁測深解釋結(jié)果吻合度較高，所獲得水量、溫度均滿足熱礦泉水相關(guān)標準。5結(jié)語本文從研究區(qū)的深部水文地質(zhì)條件出發(fā)，介紹了區(qū)內(nèi)熱