綜合物探方法在地熱勘查中的應用

一、地熱勘察工程概況

   東成鎮云河地熱田位于新興縣東成鎮云河村東約500m 處，東成鎮云河地熱田處于新興近期緩慢隆起帶內的新興巖體與合成巖體接觸帶中的燕山早期黑云母花崗巖，因此巖漿噴發余熱為地熱田熱源之一。本次工作是在前人勘查評價工作的基礎上按地熱資源勘查規范來看差，主要完成以下任務：查明地熱田內地層、構造，地熱流體的特征，地熱田內的地溫、地溫梯度，地熱田的熱儲結構、分布面積等。

二、地熱資源成因及分布

   據目前科學研究表明：地熱主要源自放射性元素衰變過程中所產生的能量，或者源自重力分異熱、化學反應類似等過程所產生的熱量。

1、放射性元素生熱

   地球內部的巖石以及礦物等都含有各種各樣的放射性元素，其衰變過程中將散發熱量，但是它們無法作為熱量直接釋放出來，而是要達到下面的幾大條件：元素有著充足的豐度，衰變中出現一定的熱量，元素半衰期能夠同地球的周期大體一致?，F階段的放射性元素主要是鈾、鉀、釷等。

2、重力生熱

   地球的原始成分為：硅化物、鐵鎂氧化物以及其他物質元素，這些元素統一收縮變成地球，這一過程中放出大量的能量，各類物質處干不斷運動狀態，其中的動能逐漸轉換為熱能，這些熱能能夠自地表面射出，直達地球以上環境，并也能讓地球自身變熱，具體的原理為：地球內部的物質由于受到重力，則將朝著地球中心聚集，這一過程中勢能則將轉變為熱能。

3、地熱能源的分布

   因為地球的結構不同，巖石性質也存在一定的差異性，這就使得地熱實際傳輸、傳導中存在一定的差異性，使得地球不同地區的地熱分布也各不相同，通常來說地熱資源主要集中于板塊與板塊交接的區域，或者板塊邊緣區域等，目前整個地球的地熱聚集區為：環太平洋地熱帶、紅海東非裂谷地熱帶等。

   東成鎮云河地熱田位于新興縣東成鎮云河村東約500m 處，出露于回龍河一級階地中，后緣與燕山晚期第1階段細粒黑云母組成之丘陵地形相接，主要分布于地熱田平原區，出露面積約2.05km²。巖性為中細砂、粉砂及亞砂土、亞粘土、耕植土。厚度3～5m。賦存孔隙潛水，富水性以弱一中等為主，單井涌水量60～150m²／d。

三、綜合物探法在地熱勘察中的應用

l、地質物理條件分析

   本地熱田見溫泉出露，本次所施工的基巖面測溫孔是以溫泉出露和地熱井的分布地點為依據作環狀布設，即基巖面測溫以環狀線×約30～40m(孔距)網度進行控制，共布設12條剖面，60個孔。測得基巖面MAX溫度34.7 ⁰C(CK7)，小24.0⁰C(ZK602、ZK603)，基本控制熱異常范圍。30⁰C等溫線大致呈紡錘狀，有1個熱異常中心，顯示中心點在JKl孔附近。明顯受北西向斷裂所控制。熱異常的長軸北西延伸方向與F1斷裂走向基本一致，長146m；短軸北東延伸方向長106m，面積約0.015km²。

   在平面方向上，根據基巖面測溫孔測溫和勘查鉆孔的基巖面測溫，等溫線在ZK305、CK6、JK3、JKl、CKl2，ZKl001孔等6個測溫孔出現峰值，其相關連線在平面上與Fl斷裂走向大致吻合。熱異常在垂直方向上的地溫梯度變化：通過8個控制性勘查鉆孔(熱水井)的孔內地溫測量。地溫觀測結果表明，在垂直方向上，均有隨深度增加，井內地溫逐漸遞增的規律(但穿過Fl后，地溫逐漸降低)而且具有淺部增溫梯度大于深部的特點，主要是因為淺部第四系松散土層和風化破碎巖層，連通性較好，其地溫受地表常溫水或地下深部上涌的地熱水影響所致。在計算時，選取地溫變化小點和MAX點作為鉆孔垂向增溫率，計算8孔增溫率為6.3～41.6⁰C/100m，以ZK4孔MAX，JK3小。

   從各孔的垂直測溫線的變化趨勢看，地溫曲線出現向外凸出的偏離和畸變，說明所測溫的孔段接近熱儲部位，其地溫以及增溫率相應增大。

2、綜合物探法的應用

(1)物探法綜合運用意義

   實際的地熱勘察方法隨著現代技術的發展不斷更新，單獨技術包括：遙感技術、地震勘測技術、磁法勘測技術等，為了達到更好的勘測效果，通常選擇綜合勘測技術，這樣才能有效彌補某一勘測技術應用的缺陷，主要的是如果單獨采用某一勘探技術可能具有局限性，因為其勘測的精確度與深度都可能相對不足，獨立地使用探測技術還不利于測量，對此就要本著取長補短的原則，使用綜合物探技術，這樣才能更加高效地進行地熱勘探，能夠明確不同區域的地熱儲量、資源量、開采條件等。

(2)綜合物探法的應用實踐

   首先要采用組合型物探法對地熱田所處的地理環境從平面、立體面雙向測量，參照理論資料與實踐勘探來掌握地質條件，具體的勘察任務為：構造單元、地熱井位等。

   其中平面測量的對象通常為：天然物理場，具體所采用的物探技術包括：重力法、磁法、電法等，具體的測量方法：將若干個觀測點設置于某一地面，其中反饋出其中物理場的具體分布狀況，擇取一條觀測線中的若干數值，形成一個剖面曲線，再讓若干個相互平行的剖面形成平面數據，具體則需要電法探測、面波探測等方法，可以嘗試創建天然場，而且設置接收系統去掌握各個地層深度的相關數據，也就是形成一個垂直剖面圖。

   地熱勘探關鍵是若干方法組合，可以結合地質條件來綜合搭配多種方法，關鍵是要分析探測層的物理條件，考慮到探測層與附近層的物理性區別，具體的差異可以采用垂直探測法。

    例如：凹陷區域，因為地表凹陷，上方勢必要有沉積物覆蓋，如果蓋層較厚，則在實際探測中，會探測到低重力、低電阻率、波速等的相對平滑的曲線。大地電磁測探電阻率曲線則通常為 KOH形.

   相反，凸起地形區，物探形狀則通常表現為：高重力、電阻率、波速，磁力場則通常為低緩的正磁場。而且地熱田一般和地質活動、巖漿入侵等關聯，這種巖石通常磁性*，對此則應該選擇磁法來探索、分析和熱流體密切相關的斷裂結構、巖石等。電磁法所探索得出的電阻率曲線形狀通常為KH型.

   因為凸起區新近系低阻層的厚度下降，電阻率的曲線則折射出一個小范圍的低阻段，隨之急劇上升，進入高阻層。地球物理勘察內容為：確定一個地熱非正常的區域和范圍，熱儲的空間分布情況，明確基底的高低變化，隱伏斷裂的空間占卜，明確勘測區域的地層形態，熱儲層的具體埋藏深度。實際探測過程中還要根據地熱田的特點來創建屬于本區域的組合探測法。

四、總  結

   地熱勘察中有多種物探技術和方法，實際應用中應該根據所要勘測的區域的地質條件來進行綜合搭配、組合選擇，讓綜合物探法在地熱勘察中得到深入地應用。

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