综合物探方法在奉新九仙汤地热勘查中的应用
时间：2022-09-17 02:27:14
摘要：本文以奉新九仙汤地热资源勘查项目为例，通过分析工作区地形地质条件、物探工作目的要求及各物探方法适宜条件，敲定可控源音频大地电磁测深法和联合剖面、四极测深法作为综合物探方法。最终通过钻探试验取得了3个优质地热井。以此为基础分析说明在地热勘探中，选择综合物探方法能取得良好的地质效果和经济效益。
关键词：地热资源勘查；综合物探
中图分类号：P314.3 文献标识码：A
1引言
地热水为环保、绿色、可再生矿产资源，具有保健疗养、特色养殖、供热取暖等功能，越来越受到政府部门及开发商的重视。然而地热资源的分布受到地形、岩性、构造等诸多复杂因素的影响，地热勘查存在开发投资高、风险大、周期长的缺点。常用的地热勘查手段有遥感解译、地表测绘、地球化学勘查、地球物理勘探、地热钻探、产能测试、分析化验及动态监测。其中地球物理勘探因其成本低、推测构造及地层准确度高、适用范围广，大大降低地热勘查开发的成本及风险的优势，成为了地热资源勘探中的一把利器。
地球物理勘探方法主要有重力法、磁法、电阻率法、地震法、电磁感应法等。各地球物理勘探方法都有要求严格的应用条件和使用范围，它们分别在①圈定地热异常范围、热储的空间分布和地热田边界；②圈定隐伏岩浆岩及其蚀变带；③确定基底起伏及隐伏断裂的空间展布；④确定勘查区的地层结构、热储层的埋藏深度和地热流体的可能富集（区）带中发挥着不同程度的作用。因而，选择合适的物探方法，并综合各物探方法的优势，摒除各方法的不足，消除多解性，就显得尤为必要了。本文就以奉新九仙汤为例来加以说明。
2地热地质概况
2.1地层与岩浆岩
勘查区位于九岭山东麓山脚下一被群山环绕的山间洼地中，属构造侵蚀中山地形。地层由全新统冲洪积层及燕山早期岩浆岩（图1）组成。燕山早期第二阶段侵入岩为花岗岩、花岗闪长岩，中～中粗粒之斑状或似斑状结构，易风化，风化后呈松散砂状，呈岩株侵入于雪峰期岩浆岩中。全新统冲洪积层为褐色粉质粘土、粘土夹碎石、漂（砾）石。
2.2构造
在区域上，属于扬子准地台东南缘、九岭山复背斜的南翼，位于铜鼓—罗溪大断裂和靖安—九江大断裂间。勘查区内位于北东向合港断裂与九仙汤断裂之间，次生断裂及构造节理发育。因第四系冲洪积、残坡积及风化层覆盖，断裂构造地表露头较少见。
2.3地热异常
九仙汤北东东向山体坡麓，近南北向山间谷地的西缘，有两处泉眼出露，其间相距80m，成北东向展布。泉水清澈，池底间歇性冒气泡，以上升泉的形式溢出地表，池底见有淡黄色硫华，具硫化氢味。水温43~49℃，流量0.24~0.51L/s，两泉流量均较为稳定。
3地球物理方法技术
3.1地球物理方法选择
本区地层岩性单一，但第四系覆盖面积广，断裂构造地表显示不明显，倾向倾角不明确。因此，本次物探工作的目的任务为查明区域性断裂的位置、走向、倾向、倾角及深部变化情况；次级断裂的特征；深部地下水和地热水的赋存条件等。在明确任务目的的基础上，结合勘查区地形、地层、构造及温泉出露情况，并充分比对考虑各物探方法的优缺点，最终选定以可控源音频大地电磁测深法和联合剖面、四极测深法作为综合物探方法。
3.2可控源音频大地电磁测深
可控源音频大地电磁测深是一种人工源电磁法，它具有勘探深度大、分辨能力强、观测效率高等特点。
①本次地热勘查目的是为增大地热资源量（包括数量与质量），需布设较大深度的地热钻孔。物探勘探深度也应较大；②物探工作的目的是探明断裂的位置、走向、倾向、倾角及深部变化情况。因而，选择的物探方法应横向分辨率高，优于辨别断裂；③项目工期短。综合考虑以上要求，本次物探工作选择可控源音频大地电磁测深法比较合适合理的。并采用1～8192Hz加密频率（倍），点距50m，控制深度为1500m，布设的物探线也尽量通过前期已施工钻孔。
据可控源音频大地电磁法勘探结果，推测测区内存在F1、F2、F3、F4断层。其中导水构造F2、F4在A、B、C线均有较好的低阻反映，尤其是B线（图2）450点～750点之间，低阻体显示明显。据此推断F2走向北北东向，倾向南东东，倾角70°±；F4走向北北东向，倾向东偏南，倾角65°±。但导热构造F3在D线（图2）上的低阻区显示有些牵强，并且，在同样应有所反映的E线上未见明显低阻区，推测为受村庄干扰所致。
3.3联合剖面及四极测深
联合剖面法：是由两组三级装置联合进行探测的一种视电阻率测量方法。其水平分辨率高，对陡倾斜或直立含水断裂反应灵敏，根据ρsA与ρsB的低阻正交点可确定断裂头部位置，根据曲线的不对称性并结合不同极距的联合剖面曲线交点的位移可判断断裂的倾向，是寻找和追索陡立而薄的良导体的有效方法。
电测深法是在地表某点测量电极不动，按规定不断增大电极距，从而研究地表某点下方电性的垂向变化的一种方法。
在可控源音频大地电磁测深的成果基础上，为查明F3断层的位置及产状，并验证可控源音频大地电磁测深的解译效果，提高物探精度，为钻探提供充足依据，本次采用了擅长于寻找低阻断裂的联合剖面法及能在有低阻显示处推测断裂倾向倾角的四极测深法。
本次联合剖面测线采用点距20m, AO=190m，MN/2=10；四极测深最大AB/2为500m；
联合剖面及四极测深的成果显示，与可控源音频大地电磁测深吻合度较高。其中联合剖面1号线（见图3）的102～104号点之间存在一低阻带，走向东西向，正是F3穿过的位置。达到了设计目的。
3.4综合物探成果
最终综合分析可控源音频大地电磁测深、联合剖面、四极测深解译资料，并结合地表地质调查、岩性和微地貌特征，确定了钻孔孔位，实施钻孔3个，其中XK2涌水量达2100m3/d，水温63℃，较好的验证了综合物探解译成果。
4结论及建议
地球物理勘探方法种类众多，每一种方法都存在本身的局限性，再加上地下地质问题的复杂性、多变性和介质的非均质性等情况，物探的多解性就不可避免了。我们实际工作中，往往充分利用各物探方法的优势，采用多种方法相结合，综合解译和联合反演的方法，以规避多解性这个问题。
本次九仙汤物探工作，就是采用可控源音频大地电磁测深法和联合剖面、四极测深法作为综合物探方法进行勘探的，最终取得了较好的勘探效果。其他生产工作中，亦可根据实际情况，采用其他物探组合进行勘探，如在对流型地热勘探中，采用重力法普查全工作区，大致圈定地质构造、推测基底埋藏深度，再在重力资料显示条件好、断裂通过部位使用地震法勘探，准确估算断裂位置、地层分界点，据此确定钻孔孔位。还有物探组合如电剖面与电测深相配合；地面磁测与航空磁测相配合；折射波法、投射波法与反射波法地震勘探相配合；重力勘探中重力仪与重力梯度仪相配合等等。都能在生产工作中取得良好的地质效果和经济效益。
参考文献：
[1]陈光明，陈锡岳等. 江西省奉新县九仙汤地热水补充详查(可行性勘查)报告（R）.2012
[2]张永光. 物探综合方法在地热勘探中应用的探讨（J）
