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工程物探
地球物理勘探方法在地熱研究中的應(yīng)用
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時間:2021-11-11 11:27:46瀏覽次數(shù):2243
地球物理勘探適宜于圈定地下深部熱儲的位置(G.邦特巴斯,易志新等譯1988),其任務(wù)是確定與地下熱水有關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造,火成巖體的分布、規(guī)模和性質(zhì),查明各種斷裂的方向和性質(zhì),查明第四系覆蓋層各含水層的水文地質(zhì)特征,判斷地下熱水的分布與埋藏狀況等(北京大學地質(zhì)地理系地熱組,1972)。板塊構(gòu)造與地熱分布有極其密切的關(guān)系(李春昱,1981)。因此,通過研究板塊構(gòu)造可以為地熱資源的探測提供宏觀上的指導。在地熱研究中地球物理勘探方法分直接和間接測量溫度、熱儲方法.
直接方法是通過使用一定的儀器如溫度計(電阻溫度計、熱敏電阻和熱電偶等)、常溫下測定巖石熱導率的穩(wěn)定平板熱導儀(中國科學院地質(zhì)研究所地熱組,1978)、紅外測溫儀、熱紅外照相機、輻射儀等,直接測量地表、近地表和地下,如井、泉和鉆孔的溫度。紅外測溫作為一種地熱普查方法在上世紀 70 年代屬于高新技術(shù)。該技術(shù)在國外應(yīng)用比較早,它利用常用光譜中的中紅外(3-5Lm)和遠紅外(8-14Lm)對溫度反應(yīng)敏感來探測地熱。該方法在某些地質(zhì)體中有用,如地下熱水到達地面且排放量相當可觀時,可辨認出地熱異常。在地面上用機載或星載紅外測溫儀接觸(熱敏電阻測溫計)或非接觸(如紅外輻射測溫計)方式測量地表或地下一定深度的溫度,通常對于圈定熱源位置更精確和迅速.測量地表的溫度變化,對于標繪出熱異常區(qū)內(nèi)的對流傳熱帶極為有效(Kappelmeyer O,1974,1979;Sabins,1978)。在合適的情況下,如果測到兩個深度處的溫度,中國地質(zhì)大學(北京)工程碩士學位論文3就可以估算出熱源強度(Sabins,1978)。紅外探測技術(shù)具有速度快、探測面積廣等優(yōu)點,可作為大面積地熱資源普查及了解熱場分布概貌的有效手段(中國科學院地質(zhì)研究所地熱組,1978)。
間接測量溫度和熱儲的方法是基于過去數(shù)十年確定地球內(nèi)部巖石物理量的地球物理測量技術(shù)和解釋技術(shù)的完善,依據(jù)某些與溫度相關(guān)的物理參數(shù)就可以判定出溫度和熱儲的大小(G.邦特巴斯,易志新等譯 1988)。間接方法通常有重力測量、地電測量、地磁方法和地震方法。
(1) 重力測量法:在具有諸如蒸汽或溫泉等地表顯示的熱異常區(qū),常常伴隨有負的布格異常(Ogawa,1977;Goldsmith and Paulsson,1978)。在詳細了解地質(zhì)構(gòu)造后,采用重力測量方法(羅國平,2000)定量估計溫度分布,重力測量結(jié)果有助于確定地熱異常區(qū)內(nèi)具有最大熱量的位置和勘探孔、開采孔的選擇。
(2) 地電測量法:地電測量方法是一種比較簡便的方法,該方法利用地下電阻率的分布確定地熱異常區(qū)的溫度和熱儲以及控熱構(gòu)造(李保國,2000)。自然電位法已用于不少地區(qū)的熱異常研究中,研究表明自然電位異常與溫泉和蒸汽排泄區(qū)位置對應(yīng)得很好(Onodera,1974;趙聚林,1999;李百祥等,2000)。大地電磁測深法是上世紀 60 年代發(fā)展起來的一種利用不同天然電磁場和可控制的人工電磁場,了解地下深層不同深度介質(zhì)的電性分層,用以推斷控制地熱孕育、發(fā)生、發(fā)展、儲藏的構(gòu)造以及了解地下熱儲的溫度狀況的方法。該方法若能與天然地震轉(zhuǎn)換波法等配合使用,效果更好(中國科學院地質(zhì)研究所地熱組,1978)。
Santos 等(1996)使用了音頻大地電磁方法調(diào)查了葡萄牙一個地區(qū)的地熱田。吳璐蘋、石昆法等(1996)利用可控音頻大地電磁法(CSAMT)對松山斷裂型地下熱水進行了勘探,認為 CSAMT 法勘探水資源工作效率高,勘探深度大,勘探環(huán)境適應(yīng)范圍寬,并在其專著(石昆法,1999)里系統(tǒng)地敘述了 CSAMT 法的基本原理和在地下熱水等探測中的應(yīng)用。另一種叫瞬變電磁法(TransientElectro-magnetic Methods,簡稱 TEM)的探測方法在云南騰沖地區(qū)的地熱探測中得到應(yīng)用(李文堯和廖忠,2002)。
(3) 微震法:反射和折射地震法也已用于一些地區(qū)的熱儲勘探(Majer andMcEvilly,1979)。地熱異常區(qū)內(nèi)由于蒸汽和熱水的上升流動,使地面產(chǎn)生微小顫動或震動,發(fā)生局部的蒸汽爆炸,即微震的增加(Ishii,1976)。因此用高精1 引 言4度微震儀探測可圈定熱水上涌通道、分布范圍等(李春昱,1981),還有可能圈定溫度遠高于 100℃的熱儲位置(G.邦特巴斯,易志新等譯 1988)。