综合物探方法在地热勘查中的应用

一、地热勘察工程概况

   东成镇云河地热田位于新兴县东成镇云河村东约500m 处，东成镇云河地热田处于新兴近期缓慢隆起带内的新兴岩体与合成岩体接触带中的燕山早期黑云母花岗岩，因此岩浆喷发余热为地热田热源之一。本次工作是在前人勘查评价工作的基础上按地热资源勘查规范来看差，主要完成以下任务：查明地热田内地层、构造，地热流体的特征，地热田内的地温、地温梯度，地热田的热储结构、分布面积等。

二、地热资源成因及分布

   据目前科学研究表明：地热主要源自放射性元素衰变过程中所产生的能量，或者源自重力分异热、化学反应类似等过程所产生的热量。

1、放射性元素生热

   地球内部的岩石以及矿物等都含有各种各样的放射性元素，其衰变过程中将散发热量，但是它们无法作为热量直接释放出来，而是要达到下面的几大条件：元素有着充足的丰度，衰变中出现一定的热量，元素半衰期能够同地球的周期大体一致。现阶段的放射性元素主要是铀、钾、钍等。

2、重力生热

   地球的原始成分为：硅化物、铁镁氧化物以及其他物质元素，这些元素统一收缩变成地球，这一过程中放出大量的能量，各类物质处干不断运动状态，其中的动能逐渐转换为热能，这些热能能够自地表面射出，直达地球以上环境，并也能让地球自身变热，具体的原理为：地球内部的物质由于受到重力，则将朝着地球中心聚集，这一过程中势能则将转变为热能。

3、地热能源的分布

   因为地球的结构不同，岩石性质也存在一定的差异性，这就使得地热实际传输、传导中存在一定的差异性，使得地球不同地区的地热分布也各不相同，通常来说地热资源主要集中于板块与板块交接的区域，或者板块边缘区域等，目前整个地球的地热聚集区为：环太平洋地热带、红海东非裂谷地热带等。

   东成镇云河地热田位于新兴县东成镇云河村东约500m 处，出露于回龙河一级阶地中，后缘与燕山晚期第1阶段细粒黑云母组成之丘陵地形相接，主要分布于地热田平原区，出露面积约2.05km²。岩性为中细砂、粉砂及亚砂土、亚粘土、耕植土。厚度3～5m。赋存孔隙潜水，富水性以弱一中等为主，单井涌水量60～150m²／d。

三、综合物探法在地热勘察中的应用

l、地质物理条件分析

   本地热田见温泉出露，本次所施工的基岩面测温孔是以温泉出露和地热井的分布地点为依据作环状布设，即基岩面测温以环状线×约30～40m(孔距)网度进行控制，共布设12条剖面，60个孔。测得基岩面MAX温度34.7 ⁰C(CK7)，小24.0⁰C(ZK602、ZK603)，基本控制热异常范围。30⁰C等温线大致呈纺锤状，有1个热异常中心，显示中心点在JKl孔附近。明显受北西向断裂所控制。热异常的长轴北西延伸方向与F1断裂走向基本一致，长146m；短轴北东延伸方向长106m，面积约0.015km²。

   在平面方向上，根据基岩面测温孔测温和勘查钻孔的基岩面测温，等温线在ZK305、CK6、JK3、JKl、CKl2，ZKl001孔等6个测温孔出现峰值，其相关连线在平面上与Fl断裂走向大致吻合。热异常在垂直方向上的地温梯度变化：通过8个控制性勘查钻孔(热水井)的孔内地温测量。地温观测结果表明，在垂直方向上，均有随深度增加，井内地温逐渐递增的规律(但穿过Fl后，地温逐渐降低)而且具有浅部增温梯度大于深部的特点，主要是因为浅部第四系松散土层和风化破碎岩层，连通性较好，其地温受地表常温水或地下深部上涌的地热水影响所致。在计算时，选取地温变化小点和MAX点作为钻孔垂向增温率，计算8孔增温率为6.3～41.6⁰C/100m，以ZK4孔MAX，JK3小。

   从各孔的垂直测温线的变化趋势看，地温曲线出现向外凸出的偏离和畸变，说明所测温的孔段接近热储部位，其地温以及增温率相应增大。

2、综合物探法的应用

(1)物探法综合运用意义

   实际的地热勘察方法随着现代技术的发展不断更新，单独技术包括：遥感技术、地震勘测技术、磁法勘测技术等，为了达到更好的勘测效果，通常选择综合勘测技术，这样才能有效弥补某一勘测技术应用的缺陷，主要的是如果单独采用某一勘探技术可能具有局限性，因为其勘测的精确度与深度都可能相对不足，独立地使用探测技术还不利于测量，对此就要本着取长补短的原则，使用综合物探技术，这样才能更加高效地进行地热勘探，能够明确不同区域的地热储量、资源量、开采条件等。

(2)综合物探法的应用实践

   首先要采用组合型物探法对地热田所处的地理环境从平面、立体面双向测量，参照理论资料与实践勘探来掌握地质条件，具体的勘察任务为：构造单元、地热井位等。

   其中平面测量的对象通常为：天然物理场，具体所采用的物探技术包括：重力法、磁法、电法等，具体的测量方法：将若干个观测点设置于某一地面，其中反馈出其中物理场的具体分布状况，择取一条观测线中的若干数值，形成一个剖面曲线，再让若干个相互平行的剖面形成平面数据，具体则需要电法探测、面波探测等方法，可以尝试创建天然场，而且设置接收系统去掌握各个地层深度的相关数据，也就是形成一个垂直剖面图。

   地热勘探关键是若干方法组合，可以结合地质条件来综合搭配多种方法，关键是要分析探测层的物理条件，考虑到探测层与附近层的物理性区别，具体的差异可以采用垂直探测法。

    例如：凹陷区域，因为地表凹陷，上方势必要有沉积物覆盖，如果盖层较厚，则在实际探测中，会探测到低重力、低电阻率、波速等的相对平滑的曲线。大地电磁测探电阻率曲线则通常为 KOH形.

   相反，凸起地形区，物探形状则通常表现为：高重力、电阻率、波速，磁力场则通常为低缓的正磁场。而且地热田一般和地质活动、岩浆入侵等关联，这种岩石通常磁性*，对此则应该选择磁法来探索、分析和热流体密切相关的断裂结构、岩石等。电磁法所探索得出的电阻率曲线形状通常为KH型.

   因为凸起区新近系低阻层的厚度下降，电阻率的曲线则折射出一个小范围的低阻段，随之急剧上升，进入高阻层。地球物理勘察内容为：确定一个地热非正常的区域和范围，热储的空间分布情况，明确基底的高低变化，隐伏断裂的空间占卜，明确勘测区域的地层形态，热储层的具体埋藏深度。实际探测过程中还要根据地热田的特点来创建属于本区域的组合探测法。

四、总  结

   地热勘察中有多种物探技术和方法，实际应用中应该根据所要勘测的区域的地质条件来进行综合搭配、组合选择，让综合物探法在地热勘察中得到深入地应用。

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