大地電磁測深在地熱勘查中的應用研究

１工作區域概況

工作區位于延安市安塞區沿河灣鎮，大地構造位置屬于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡。根據收集到的勘察區內的油氣井資料，勘查區主要地層有二疊系（Ｐ）、三疊系（Ｔ）、侏羅系（Ｊ）、白堊系（Ｋ）和第四系（Ｑ）。鄂爾多斯盆地含水層系統由多種不同類型的巖石組成，由下而上分別為：寒武系－奧陶系碳酸鹽巖類巖溶含水系統、石炭系－侏羅系碎屑巖類巖溶含水層系統、白堊系孔隙－裂隙含水層系統和新生界松散巖類孔隙含水層系統。本次勘查工作以石炭系－侏羅系碎屑巖裂隙地熱水為重點。

２工作區地球物理特征

不同地層間的電性差異是進行電磁法勘探的地球物理基礎。研究表明，巖石的電性與含水性緊密相關，這就為利用大地電磁測深結果研究地下水提供了地球物理前提。根據近年來在鄂爾多斯盆地開展大地電磁工作所獲得的電性資料（表２）可知，石炭－二疊系及更老地層整體呈現高電阻率值特征，電阻率值多在200Ω·ｍ以上；三疊系地層電阻率值在20～110Ω·ｍ，變化范圍比較大，含水性越好，電阻率值越低；侏羅系地層電阻率值整體偏低；白堊系地層電阻率值變化范圍在30～90Ω·ｍ；第四系地層呈現中低阻特征，電阻率值在10～60Ω·ｍ。總之，本勘查區地層間存在電性差異，具備開展地球物理勘查前提。

工作實例

根據現場實際情況，共設計物探剖面１條，剖面方向北東５６°，剖面長度１．８ｋｍ，共計１５個大地電磁測深（ＭＴ）點，點距１２０ｍ，因地形、住房、公路、河流、密林等因素部分地段無法布點，實際點位有所偏移，在數據處理及成果解釋時將實際點位投影到一條線上。

在大地電磁測深中，實測視電阻率曲線能反映出測點地下電性隨深度的變化以及附近地下電性結構的不均勻性，對實測曲線類型的分析、比較是原前期定性認識的重要環節，是后期地質解釋的重要依據［７－８］。曲線類型可以反映電阻率隨深度變化的趨勢特征和等效電性層位數量。從圖１來看，320～0.01Ｈｚ范圍內曲線類型為ＫＨ型，電阻率從淺到深表現為低－高－低－高，呈現四層變換特征，整體上電阻率隨著深度的增大而增大。同時ＴＥ與ＴＭ模式首支重合，體現出該剖面測線的電性結構整體穩定，即地層在橫向上的展布比較平穩，地質構造較簡單，電性層分布情況較明顯。在對曲線定性分析的基礎上，對測點視電阻率和相位曲線進行了一維ＴＭ［９－１０］模式的反演，大致可以分４層電性結構。

從大地電磁測深二維反演斷面圖２來看，電阻率等值線在縱向上表現為層狀結構，由淺到深電阻率值高、低變化明顯，呈現低－高－低－高的分布的層狀特征。剖面的視電阻率最小值小于６Ω·ｍ，最大值大于３００Ω·ｍ，整個剖面呈現的是低－高－低－高多層結構。結合鉆孔及電性資料，地面以下50ｍ左右為第一層，電阻率10～30Ω·ｍ，局部大于50Ω·ｍ；埋深50～150ｍ之間為第二層，電阻率為50～60Ω·ｍ；埋深150～600ｍ之間為第三層，電阻率為10～60Ω·ｍ；埋深600～2000ｍ之間為第四層，電阻率為２～100Ω·ｍ；埋深1300～3200ｍ之間為第四層，電阻率大于200Ω·ｍ。

依據大地電磁剖面電性層特征，結合鉆孔及電性資料將測區地層大致劃分為４層，具體分層情況見圖３。

第一電性層為第四系（Ｑ），巖性為黃土，河谷部位為河流沖積砂、礫石等，厚度約０～５０ｍ。第二電性層為侏羅系（Ｊ），巖性主要為淺紫色、灰褐色、灰綠色中、細粒砂巖與雜色泥巖，呈不等厚互層，厚度２５０～５００ｍ。侏羅系地層中下部電阻率小于１０Ω·ｍ，推測為侏羅系含水層所引起。第三電性層為三疊系（Ｔ），巖性上部主要為灰綠、黃綠色厚層狀細砂巖、粉砂巖與泥巖互層，中部主要為厚層、塊狀砂礫巖為主夾砂質泥巖、炭質泥巖，下部為中粗粒長石石英砂巖夾細粒砂巖及粉砂巖薄層。厚度1000～1500ｍ，在三疊系地層下部電阻率小于５Ω·ｍ，推測為三疊系含水層所引起，富水性較好，含水層厚度約為２５０ｍ。第四電性層為二疊－石炭系（Ｐ－Ｃ）。

從大地電磁測深反演斷面圖可以看出在剖面距400ｍ與1450ｍ位置附近電阻率異常下陷出現梯度帶，鄂爾多斯盆地安塞縣地層為水平狀，因此圖中出現的梯度帶可能為斷裂構造引起。推測的兩條正斷層編號分別為Ｆ１和Ｆ２，其中Ｆ１斷距較小，Ｆ２斷距約為100ｍ。整體來看，剖面所在位置在構造形態上為一地塹結構。

由區域地形條件看，測區位于延河河谷，地勢低緩，大氣降水、河水補給較為充沛。根據大地電磁測深及土壤測氡剖面解譯成果，同時結合工作區周邊鉆孔資料可知，測區內有約2000ｍ厚的三疊系－第四系（Ｔ－Ｑ），巖性以砂巖、粗砂巖、砂礫巖、泥巖為主，松散的砂巖、粗砂巖、砂礫巖為自然降水流通提供了條件，泥巖可作為隔水層，這兩種巖性及地層結構提供了較好的儲水環境。從綜合解釋圖看，推斷測區有兩層含水層，上層為侏羅系地層含水層，取水深度約為200ｍ；下層為三疊系地層含水層，埋深在1000～1800ｍ左右，可作為取用地下水的主要層位。剖面所在位置在構造形態上為一地塹結構，在地表與沿河灣河谷位置相吻合。推測斷裂可提供熱源通道，使三疊地層水通過斷裂循環流通，增高水溫。依據本次物探成果，在測區擬設定鉆孔深度1800ｍ，取水段為兩層，上層為侏羅系含水層，埋深約為200ｍ，下層為三疊系含水層，埋深約為1500ｍ。

４結語

大地電磁測深勘探深度大，通過二維反演能夠清晰地反演地下介質的電性特征，根據物性和地質資料，進而推測各地層的空間展布形態以及富水狀態。剖面所在位置在構造形態上為一地塹結構。結合地質、物性等資料，在測區擬定鉆孔深度1800ｍ，取水段為兩層，上層為侏羅系含水層，埋深約為２００ｍ，下層為三疊系含水層，埋深約為1500ｍ。（本文轉自《地下水》，作者：徐 坤，常鈺斌 ）