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CSAMT在鏡泊湖玄武巖覆蓋區(qū)深部地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時(shí)間:2021-10-28 15:51:08瀏覽次數(shù):1685
1 引 言
地?zé)豳Y源的利用具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。近年來隨著勘查深度的不斷加大,地表的熱異常顯示極其微弱,具有較大探測(cè)深度的物探方法得到了廣泛應(yīng)用。目前應(yīng)用于地?zé)豳Y源勘查的物探方法包括重磁、地震、電磁測(cè)深及大地電場(chǎng)巖性探測(cè)CYT等多種,其中以探測(cè)地下介質(zhì)電性差異為基礎(chǔ)的頻率域電磁方法應(yīng)用最為廣泛。
工區(qū)鏡泊小鎮(zhèn)位于鏡泊盆地南部,具備一定的熱儲(chǔ)條件。已開展的地?zé)?/a>普查工作也取得了良好效果,推動(dòng)了當(dāng)?shù)?a href="http://xldcn.com/t/旅游.html" >旅游經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為尋找并確定地質(zhì)構(gòu)造及熱封閉條件均具備的地?zé)峋?/a>位,開展了本次可控源音頻大地電磁剖面勘探工作。
2 測(cè)區(qū)地質(zhì)、地?zé)?/a>條件及物性特征
2.1 地質(zhì)概況
工區(qū)位于興凱湖-布列亞山地塊區(qū)之張廣財(cái)嶺-太平嶺邊緣隆起帶海浪凹陷南部,敦化-密山巖石圈斷裂通過工區(qū)西部。該斷裂走向北東,自古生代以來多次活動(dòng),具有擠壓特征,它控制了區(qū)內(nèi)大多數(shù)次級(jí)斷裂,而次級(jí)斷裂又控制了巖漿及火山活動(dòng)。巖漿巖具有多期次特點(diǎn),主要以早期華力西期花崗巖(γ34)和晚期為燕山期花崗巖(γ25)為主。工區(qū)地表大部覆蓋第四系全新統(tǒng)玄武巖(βQ14),局部出露二疊紀(jì)花崗閃長(zhǎng)巖和侏羅紀(jì)二長(zhǎng)花崗巖。
2.2 地?zé)岬刭|(zhì)條件及物性特征
從生儲(chǔ)條件上看,本區(qū)位于地塹式斷裂帶的邊
緣帶,由于區(qū)域地殼變薄形成地溫梯度較高的地溫場(chǎng),地?zé)豳Y源屬構(gòu)造隆起區(qū)的地?zé)?/a>增溫型熱藏,地溫梯度變化范圍2.629℃/100m~2.9℃/100m。
此外,工區(qū)處于元古代花崗巖帶,不同期次的酸性巖漿形成的花崗巖中的放射性物質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生大量熱量,兩者共同構(gòu)成了地?zé)?/a>的能量來源。工區(qū)深部沉積了巨厚的白堊系、古近系及新近系,其中白堊系下統(tǒng)猴石溝組(K1h)、上統(tǒng)海浪組(K2hl)及受斷裂控制的花崗巖破碎帶,均是本區(qū)主要的熱儲(chǔ)層[13]。此外,新近系中-上新統(tǒng)具有一定的厚度和低空隙度、低滲透率,是主要的蓋層。上述斷裂構(gòu)造、巖漿活動(dòng)及地層共同提供了在本區(qū)內(nèi)形成地下熱儲(chǔ)資源的地質(zhì)條件。
物性特征(表1)表明出露地表的玄武巖電阻
率值較低,下伏新近系玄武巖電阻率略高;埋深更大的白堊系由于經(jīng)歷多期侵入作用,裂隙發(fā)育導(dǎo)致電阻率差異較大,兩期侵入花崗巖層整體為高阻(大于2 000Ω·m),但花崗巖體的風(fēng)化帶、斷層破碎帶及巖石裂隙由于充水、充泥會(huì)出現(xiàn)低阻異常。地層與儲(chǔ)層的電性差異使應(yīng)用電磁測(cè)深成果進(jìn)行地層劃分具備了前提。根據(jù)地層電性特征可以劃分電性層,結(jié)合巖石特征、地層與電性層的相互關(guān)系實(shí)現(xiàn)地質(zhì)分層。本次應(yīng)用CSMAT 方法進(jìn)行深部地?zé)峥辈?/a>就是在高阻花崗巖基底背景中尋找隱伏的、深埋的、表現(xiàn)為相對(duì)低阻的異常特征的充水?dāng)嗔哑扑閹А?/div>
3 CSAMT方法及數(shù)據(jù)處理
3.1 方法原理
可控源音頻大地電磁法(CSAMT)是利用布設(shè)于地表的人工場(chǎng)源發(fā)射變頻電磁信號(hào),在遠(yuǎn)區(qū)測(cè)量相互正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的水平分量,通過波阻抗Z 計(jì)算獲得大地視電阻率的電磁測(cè)深方法。由于采用能量較大的人工場(chǎng)源并可控制發(fā)射頻率,相對(duì)于天然源的電磁方法具有更強(qiáng)的抗干擾能力和更高的縱向分辨率。
該方法利用不同頻率成分的電磁波在地下介質(zhì)中傳播具有不同趨膚深度的特性,通過改變頻率的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同深度上介質(zhì)電阻率的測(cè)量。觀測(cè)結(jié)果對(duì)表征儲(chǔ)熱層特征的低阻地層的反應(yīng)靈敏,是目前地?zé)豳Y源勘查中一項(xiàng)重要的物探方法。
3.2 數(shù)據(jù)采集及處理
共布置四條測(cè)線。數(shù)據(jù)采集使用了加拿大鳳凰地球物理V8電磁觀測(cè)系統(tǒng)和TXU-30kW車載發(fā)射系統(tǒng)。根據(jù)工區(qū)特點(diǎn)、干擾條件及工作目的制定了施工方案,采用赤道偶極觀測(cè)裝置(圖2b),工作技術(shù)參數(shù)具體為:供電偶極距2km,收發(fā)距12~13km,點(diǎn)距45m,頻率范圍7 680~1Hz(40個(gè)頻率),最大發(fā)射電流17A,最大探測(cè)有效深度2 000m。
數(shù)據(jù)處理及反演:首先預(yù)處理消除實(shí)測(cè)測(cè)深頻譜曲線中記錄的干擾信息,考慮到民電、車輛等人文電磁影響及方法存在的場(chǎng)源效應(yīng)、靜態(tài)效應(yīng)等,進(jìn)行畸變頻點(diǎn)剔除、靜態(tài)校正、近場(chǎng)校正等處理,提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。之后結(jié)合地質(zhì)、鉆井資料建立反演初始模型、運(yùn)用二維反演的方法求取電性體的物性參數(shù)和幾何參數(shù)(埋深、形態(tài)及產(chǎn)狀)。
結(jié)合本區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征,由電測(cè)解釋成果確定地質(zhì)目標(biāo)體的性質(zhì)、深度、形態(tài)及產(chǎn)狀等。借助CMT-pro、MTsoft2D等工具軟件,實(shí)現(xiàn)了本次數(shù)據(jù)處理,二維反演使用了NLCG方法。
4.1 電性特征
從測(cè)深曲線類型上看,電阻率頻譜曲線大致具有A型曲線的特征,即電阻率隨深度增加而增大,定性反應(yīng)了工區(qū)垂向地層分布特征。
首支的低阻段反應(yīng)了地表玄武巖蓋層,深部高阻證實(shí)深部為花崗巖體。中低頻段部分曲線存在低值則是局部巖層電阻率變低引起,部分測(cè)點(diǎn)的低頻段阻抗相位快速向0值靠近表明觀測(cè)正逐步接近過渡場(chǎng)。
4.2 異常推斷解釋
從電阻率斷面圖(圖4)上可見,間隔500m平行布設(shè)東西向的CM01、CM02及CM03剖面反映的電性特征一致性較好,地下電阻率分布均為淺低深高的二元結(jié)構(gòu)特征,以250Ω·m 等值線為界,淺部低阻層厚約300m,深部是反映侵入白堊系的花崗巖層的高阻體,高阻體內(nèi)局部電阻率存在較大變化,電阻率等值線的陡立和不連續(xù)帶的低阻異常部位是構(gòu)造破碎帶等地?zé)醿?chǔ)層的反映。據(jù)此對(duì)工區(qū)垂向地層及構(gòu)造進(jìn)行了劃分,推斷了與地?zé)醿?chǔ)層有關(guān)的斷層構(gòu)造并劃分了地層。
以CMT02剖面(圖5)為例,圖中橫軸為測(cè)點(diǎn)位置,縱軸為深度,顏色代表電阻率值??梢钥闯?,淺部低阻帶電阻率大小一般為50~150Ω·m,推斷為第四系玄武巖層,厚度小于80m,向深部電阻率變高為黑色玄武巖層,兩層層狀特征明顯。在350~400m深度可見等值線梯度變化帶,為一明顯電性分界。據(jù)鉆探資料該段為空隙發(fā)育的白堊系風(fēng)化層。深部整體電阻率大于2 500Ω·m,是白堊系致密砂巖和侵入的花崗巖體的特征,高阻體發(fā)育多層小規(guī)模裂縫導(dǎo)致電性不均。
樁號(hào)38~48深部存在垂向條帶狀低阻異常,相鄰剖面也可見該異常,推斷為斷層F1導(dǎo)致巖石破碎充水所致,斷層走向北北東10°,傾向西。
受該斷層控制的破碎帶石容水構(gòu)造和運(yùn)移通道。
以本次勘探異常解釋成果為基礎(chǔ),結(jié)合本區(qū)水文地質(zhì)資料,確定井位在剖面46號(hào)樁位置。鉆井資料與可控源音頻大地電磁法的推斷基本吻合,第四系全新統(tǒng)玄武巖該層厚55m,338m 見花崗巖,1 570m處鉆遇含熱水破碎帶,出水溫度27℃,出水量220m3/d,為一低溫地?zé)峋?/a>,分析原因主要為斷裂構(gòu)造發(fā)育導(dǎo)致了地下水倒灌降低了水溫。
5 結(jié) 語
1)在分析鏡泊湖玄武巖覆蓋區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)特征及物性差異前提的基礎(chǔ)上,制定了可控源音頻大地電磁法勘查方案,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理,結(jié)合已知的地質(zhì)、水文條件和鉆探資料推斷解釋了工區(qū)內(nèi)的地層及斷裂構(gòu)造,推斷結(jié)果得到了鉆孔的驗(yàn)證。
2)本區(qū)地表玄武覆蓋厚度為50~100m,白堊系頂部風(fēng)化帶埋深200~350m,深部大部為花崗巖侵入層。
3)本區(qū)地?zé)?a href="http://xldcn.com/t/資源.html" >資源受北東向斷裂控制,深度超過1 500m。熱源主要來源為地溫場(chǎng)增溫,構(gòu)造斷裂發(fā)育導(dǎo)致整體水溫不高,為中低溫地?zé)崽?/a>,儲(chǔ)層為白堊統(tǒng)及斷層破碎帶。
綜上所述,本次利用可控源音頻大地電磁法進(jìn)行玄武巖覆蓋區(qū)的地?zé)峥辈?/a>取得了預(yù)期效果。