音頻大地電磁在尋找地熱資源中的應用

  地熱是集熱能、水和礦產(chǎn)于一體的多用途、綠色自然資源，并且開(kāi)發(fā)利用方便無(wú)污染，在能源需求日益緊張的今天，有著(zhù)巨大的開(kāi)發(fā)前景和經(jīng)濟開(kāi)發(fā)潛力。尤其是對于中小城市具有重要的經(jīng)濟、社會(huì )和環(huán)境價(jià)值，因而受到廣泛重視。近年來(lái)，臨清市市區范圍內陸續發(fā)現多眼地熱井，水溫40℃～70℃，屬于中低溫地熱資源。大地電磁法，是利用天然音頻大地電磁場(chǎng)作為場(chǎng)源，屬于被動(dòng)源電磁法，觀(guān)測電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量。近幾年，大地電磁法在方法理論和儀器設備都得到了很大的發(fā)展，應用領(lǐng)域也擴展到了普查，勘探石油、天然氣、地熱、金屬礦產(chǎn)、水文、環(huán)境等各個(gè)方面，從而成為受地質(zhì)學(xué)家重視的一種地球物理勘探方法。

  1.地球物理特征一般環(huán)境下，第四紀和第三紀陸相碎屑沉積巖，電阻率一般在15～50Ω·m；中生代陸相碎屑沉積巖電阻率值一般在25～500Ω·m，晚古生代的電阻率一般為50～1000Ω·m，電性穩定，奧陶系灰巖電阻率最高，一般在2000～20000Ω·m，系本地段電阻率無(wú)窮大標志層。

  大地電磁法，是采用天然場(chǎng)源的一種電磁法，它是以電磁場(chǎng)的理論為基礎，在地球物理勘探中，利用介質(zhì)的介電常數、磁導率和電導率的差異而達到解決不同地質(zhì)問(wèn)題的目的。通過(guò)以上區內地球物理特征分析，不同巖性的地層具有明顯的電磁性差異。因此，在區內利用大地電磁方法勘探，具備良好的地球物理前提。

  2.工作方法技術(shù)大地電磁法，是利用天然音頻大地電磁場(chǎng)作為場(chǎng)源，屬于被動(dòng)源電磁法，觀(guān)測電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量。

  自然界存在著(zhù)天然變化的電磁場(chǎng)，其頻譜范圍約為104Hz～10-4Hz，甚至更低。高頻部分（大于1Hz）起因于大氣層的雷電活動(dòng)，低頻部分起因于太陽(yáng)活動(dòng)拋出的等離子體流與地球磁層間的相互復雜作用。來(lái)自高空的電磁波，可近似的看成是垂直入射地面向地球內部穿透，感應出電場(chǎng)和磁場(chǎng)，感應場(chǎng)與地球內部的巖石電性分布有關(guān)。電磁波頻率愈低穿透深度愈大。通過(guò)研究大地對天然電磁場(chǎng)的頻率響應，可以獲得不同深度電阻率的分布，根據電性分布特點(diǎn)來(lái)解決地質(zhì)問(wèn)題。

  3.資料推斷解釋3.1重力異常特征由臨清地區布格重力異常圖可以看出，該區重力場(chǎng)△g值一般在（-6～-40）×10-5m/s2之間變化，局部重力異?？傮w呈橢圓狀北東走向展布，相對重力高與重力低相間排列。在臨清地區附近形成兩個(gè)重力異常帶。

  （1）夏津西～臨清～冠縣相對重力低異常帶：重力場(chǎng)總體反應沿北東走向展布的重力低異常帶，帶寬15km左右，△g值一般在（-24～-30）×10-5m/s2之間變化，為地層相對凹陷區，即冠縣凹陷。從重力異常分布看，臨清城區附近為重力異常值最低處，且異常呈不規則橢圓狀沿近東西向分布，與西部清河—臨西以西凹陷相通?？梢哉f(shuō)，臨清城區附近與周?chē)啾仁前枷葜芯植堪枷輩^，對尋找地熱更為有利。

  （2）清河東—臨西—冠縣西重力異常帶：該帶總體沿NE40°走向展布，△g值一般在（-6～-20）×10-5m/s2之間變化，反映了地層相對凸起特征，即館陶凸起。在臨西北由于受NW向構造的影響，地層相對下降。

  3.2電性異常特征由本次實(shí)測的4條大地電磁測深視電阻率斷面圖可以看出，該區自上而下根據其電阻率異常高低，大致可劃分為4大電性層，總體異常特征呈似層狀，向西緩傾。下面結合Ⅰ剖面視電阻率斷面圖的電性特征和區內已知地質(zhì)特征，予以分析解釋。該剖面在垂向上總體電阻率較低，根據其電性總體特征大致可劃分4大層：

  第一層：電性穩定，電阻率低緩，等值線(xiàn)間距寬大平緩，厚度0～500m。該層又可細分為上下兩段，上段為高阻電性層，在斷面圖上表現為等值密集，表明其局部電阻率差異較大。

  第二層：電性高低變化較大，層位不穩，等值線(xiàn)雜亂。上段以巨厚的高低阻互層，等值線(xiàn)呈鋸齒狀跳躍的不穩定特征，厚度在500～1350m之間，其電阻率整體較上覆地層高、下伏地層低。

  第三層：為穩定的高低組互層，層位穩定，呈兩高兩低的電性分布特征。據其電性特征分析上部高阻為中粗砂巖，下部高阻為礫巖，中部低阻為泥巖。

  第四層：為區內相對高阻層，以水平層狀高電性層為主要特征，反映了其地層相對穩定的沉積地質(zhì)特征，埋藏深度在1800m以下。

  3.3綜合推斷解釋由布格重力異常特征分析，臨清城區附近包括該區在內，為凹陷區內的局部凹陷區，地熱成礦條件更為有利；由本次物探資料分析，區內熱儲館陶組頂板埋深1500m左右，上覆第四系及新近系明化鎮砂質(zhì)粘土、泥巖等巨厚的保溫層。

  在該區內，東部為冠縣斷裂，該斷裂走向北北東，向西陡傾。西部緊鄰臨清斷裂，該斷裂走向北北東，向東陡傾。兩斷裂形成了冠縣凹陷。

  據前期研究，其熱源為正常的大地熱流增溫。蓋層為第四系黃河組、平原組和新近系眀化鎮組，是非常好的隔水層和保溫層，使熱能得以保存和儲集。主要熱儲層包括館陶組和東營(yíng)組。熱儲層中地下水在緩慢側向徑流過(guò)程中，接受下部大地熱流而增溫，臨清斷裂、冠縣斷裂等成為地熱水與深部熱源溝通的通道。

  該區從地貌特征來(lái)看，處于谷地漫灘地形。熱儲館陶組巖性為中粗砂巖、砂礫巖等。賦存有豐富的碎屑巖類(lèi)孔隙裂隙水；區內經(jīng)歷了多期構造活動(dòng)，裂隙發(fā)育。充足的地表水，廣闊的補給區為地下水的補給提供了足夠的水源。

  4.結論本次工作通過(guò)對區域重力資料布格重力異常特征及本次剖面異常特征的綜合分析認為：重力資料反映區內區域構造臨清斷裂和冠縣斷裂異常反應明顯，尤其是對冠縣凹陷和館陶凸起反映清晰。大地電磁測深剖面所反映的地層層位清楚，尤其是對熱儲層館陶組的頂底板埋深，反映清晰，為鉆探施工設計提供了較為可靠的依據。表明AMT在尋找淺層地熱資源方面有著(zhù)積極的作用。
（來(lái)源：中國節能在線(xiàn)；作者：能源論文）