地球物理勘探方法在地熱研究中的應用

  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），其任務是確定與地下熱水有關的地質構造，火成巖體的分布、規模和性質，查明各種斷裂的方向和性質，查明第四系覆蓋層各含水層的水文地質特征，判斷地下熱水的分布與埋藏狀況等（北京大學地質地理系地熱組，1972）。板塊構造與地熱分布有極其密切的關系（李春昱，1981）。因此，通過研究板塊構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定平板熱導儀（中國科學院地質研究所地熱組，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。該技術在國外應用比較早，它利用常用光譜中的中紅外（3-5Lm）和遠紅外（8-14Lm）對溫度反應敏感來探測地熱。該方法在某些地質體中有用，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內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）。紅外探測技術具有速度快、探測面積廣等優點，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十年確定地球內部巖石物理量的地球物理測量技術和解釋技術的完善，依據某些與溫度相關的物理參數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，常常伴隨有負的布格異常（Ogawa，1977；Goldsmith and Paulsson，1978）。在詳細了解地質構造后，采用重力測量方法（羅國平，2000）定量估計溫度分布，重力測量結果有助于確定地熱異常區內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的溫度和熱儲以及控熱構造（李保國，2000）。自然電位法已用于不少地區的熱異常研究中，研究表明自然電位異常與溫泉和蒸汽排泄區位置對應得很好（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的電性分層，用以推斷控制地熱孕育、發生、發展、儲藏的構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換波法等配合使用，效果更好（中國科學院地質研究所地熱組，1978）。

 

  Santos 等（1996）使用了音頻大地電磁方法調查了葡萄牙一個地區的地熱田。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，勘探環境適應范圍寬，并在其專著（石昆法，1999）里系統地敘述了 CSAMT 法的基本原理和在地下熱水等探測中的應用。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的地熱探測中得到應用（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的熱儲勘探（Majer andMcEvilly，1979）。地熱異常區內由于蒸汽和熱水的上升流動，使地面產生微小顫動或震動，發生局部的蒸汽爆炸，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）。