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(lèi)型的巖石組成，由下而上分別為：寒武系－奧陶系碳酸鹽巖類(lèi)巖溶含水系統、石炭系－侏羅系碎屑巖類(lèi)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(lèi)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(diǎn)。

２工作區地球物理特征

不同地層間的電性差異是進(jìn)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(guān)，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(lái)在鄂爾多斯盆地開(kāi)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?？傊?，本勘查區地層間存在電性差異，具備開(kāi)展地球物理勘查前提。

工作實(shí)例

根據現場(chǎng)實(shí)際情況，共設計物探剖面１條，剖面方向北東５６°，剖面長(cháng)度１．８ｋｍ，共計１５個(gè)大地電磁測深（ＭＴ）點(diǎn)，點(diǎn)距１２０ｍ，因地形、住房、公路、河流、密林等因素部分地段無(wú)法布點(diǎn)，實(shí)際點(diǎn)位有所偏移，在數據處理及成果解釋時(shí)將實(shí)際點(diǎn)位投影到一條線(xiàn)上。

在大地電磁測深中，實(shí)測視電阻率曲線(xiàn)能反映出測點(diǎn)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(shí)測曲線(xiàn)類(lèi)型的分析、比較是原前期定性認識的重要環(huán)節，是后期地質(zhì)解釋的重要依據［７－８］。曲線(xiàn)類(lèi)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(lái)看，320～0.01Ｈｚ范圍內曲線(xiàn)類(lèi)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(zhù)深度的增大而增大。同時(shí)ＴＥ與ＴＭ模式首支重合，體現出該剖面測線(xiàn)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(zhì)構造較簡(jiǎn)單，電性層分布情況較明顯。在對曲線(xiàn)定性分析的基礎上，對測點(diǎn)視電阻率和相位曲線(xiàn)進(jìn)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(lái)看，電阻率等值線(xiàn)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(gè)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(jiàn)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(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖，下部為中粗粒長(cháng)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(lái)看，剖面所在位置在構造形態(tài)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(shí)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(huán)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(tài)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(guò)斷裂循環(huán)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(yǔ)

大地電磁測深勘探深度大，通過(guò)二維反演能夠清晰地反演地下介質(zhì)的電性特征，根據物性和地質(zhì)資料，進(jìn)而推測各地層的空間展布形態(tài)以及富水狀態(tài)。剖面所在位置在構造形態(tài)上為一地塹結構。結合地質(zhì)、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 ）