敦煌：地球物理方法在地熱勘查中的應用

地大熱能工程物探：目前，地熱作為用途廣泛的綜合性礦產(chǎn)資源和潛力巨大的清潔能源，其勘探開(kāi)發(fā)利用日益升溫。地熱勘探的目標是建立熱構造模型、流體流動(dòng)模型和貯集構造模型。為了查明貯集熱水的場(chǎng)所、熱水溫度、壓力及性質(zhì)和貯集層供給的熱水量，最終構建以下模型來(lái)達到地熱勘查的目的:

(1) 熱構造模型：熱源位置和種類(lèi)（包括火山分布、火山活動(dòng)史和巖漿活動(dòng)）、地下溫度分布；

(2) 流體流動(dòng)模型：地下流體流動(dòng)構造（各地層、斷裂透水情況）、流體性質(zhì)；

(3)貯集構造：貯集層的種類(lèi)、位置、形狀（包括基巖構造、斷裂構造、多孔質(zhì)裂隙巖體分布構造、火山巖分布）。

區域地質(zhì)及熱儲情況

研究區位于敦煌市城區至鳴沙山一帶，構造位置屬敦煌盆地五墩深凹西南邊部，區內地層由新至老，主要有第四系（Q）、新近系（N）、中生界侏羅系（J）、太古宇—古元古界敦煌巖群（Ar Pt D）。第四系（Q）為一套河湖相松散沉積物，無(wú)膠結，據鉆孔揭露，敦煌盆地南邊緣厚度250～300m，水溫17℃～23℃，地溫梯度1.5℃～2.0℃/100m，為良好蓋層；

新近系（N）為一套濱海相碎屑巖沉積，地表無(wú)出露，據鉆孔揭露，敦煌盆地底部第四系地層之下普遍伏有新近系地層，厚度300m左右，巖性主要為淺桔紅色泥質(zhì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和泥質(zhì)砂礫巖等，為第一熱儲層，在一定條件下起到蓋層作用，熱儲具有孔隙度大、滲透率高、水量較大的特點(diǎn)，但水溫較低，為主要的熱儲層；中生界侏羅系（J）為一套淺海相碎屑巖夾灰巖和火山巖沉積，地表無(wú)出露，據太陽(yáng)溫泉酒店地熱井揭露，厚度大于1400m，下伏于新近系之下，巖性主要有上統粉細砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、礫巖和中下統粉細砂巖、礫巖、泥巖、粉砂巖，為第二熱儲層；

太古宇—古元古界敦煌巖群（Ar Pt D）為一套中深變質(zhì)碎屑巖夾大理巖及多層中基性火山巖，厚度大于2882m。分布于研究區南側三危山一帶，地層呈近東西向展布，亦是敦煌盆地基底的組成部分。巖性特征為一套深變質(zhì)的雜巖，主要巖性有片麻巖、斜長(cháng)角閃巖、透輝石巖、石英片巖、大理巖和黑云母石英片巖等，推斷為第三熱儲層，水量極貧乏，以干熱巖為主。

地球物理方法選擇依據

研究區地熱資源類(lèi)型上屬于中低溫沉積盆地型，地熱田常沿大型導熱構造呈帶狀分布。這些構造及其所控制的地層結構在深部區域往往比較復雜，綜合利用多種方法從不同角度來(lái)研究同一對象能更好地接近實(shí)際，獲得對地下構造更全面的認識。

根據收集到的以往測井資料，新近系地層電阻率值為5～50Ω·m，并且電阻率值主要出于40Ω·m以下，電性特征為穩定的低阻值，侏羅系地層相對新近系地層顯著(zhù)升高，在有測井數據地段顯示電阻率值為50～130Ω·m，電性特征為變化范圍較大的中低阻值，詳見(jiàn)表1。

表1 電性參數統計表

在運用可控源音頻大地電磁測深、磁法測量和土壤氡濃度測量對研究區地熱進(jìn)行綜合勘查后，綜合地球物理成果資料，利用Encom PA對研究區可控源反演剖面和化磁極異常進(jìn)行三維展示，。由三維展示圖可以看出，由磁法推斷的斷裂F1和F2的深部延伸情況可由可控源反演剖面確定，斷裂呈北西走向，F1斷裂傾向往南逐漸變緩，F2為近垂直斷裂，F1和F2斷裂控制了局部構造的發(fā)育，在斷裂兩側，存在A(yíng)區和B區兩處高磁異常，推測A區為侵入巖引起，B區與結晶基底隆起有關(guān)，因此可以推測夾于其間的新近系地層為地熱資源有利區域。

通過(guò)對地熱研究區進(jìn)行綜合地球物理研究，獲得以下結論：

(1）通過(guò)對所收集的各種資料及多種物探方法數據進(jìn)行分析處理，建立了區內地球物理資料—地質(zhì)資料推斷解釋依據。綜合推斷解釋了F1、F2、F3三條隱伏斷裂構造。

(2）經(jīng)過(guò)反演處理，并結合地質(zhì)、鉆探、物探、測井等資料綜合分析，推斷出了第四系底板埋深、第三系底板埋深。

研究區地球物理三維成果圖

(3）綜合分析可控源反演剖面、磁異常邊界識別結果和氡濃度異常，并進(jìn)行三維結果展示，F1斷裂傾向往南逐漸變緩，F2為近垂直斷裂，斷裂呈北西走向，F1和F2斷裂控制了局部構造的發(fā)育，是良好的熱水運移通道，在斷裂兩側，A區侵入巖與B區結晶基底隆起為地熱提供了良好的儲存環(huán)境，因此可以推測夾于其間的新近系地層為地熱資源有利區域。