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地?zé)峥辈?/div>

ＣＳＡＭＴ在鏡泊湖玄武巖覆蓋區(qū)深部地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用

  １ 引 言
 
  地?zé)豳Y源的利用具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。近年來(lái)隨著勘查深度的不斷加大，地表的熱異常顯示極其微弱，具有較大探測(cè)深度的物探方法得到了廣泛應(yīng)用。目前應(yīng)用于地?zé)豳Y源勘查的物探方法包括重磁、地震、電磁測(cè)深及大地電場(chǎng)巖性探測(cè)ＣＹＴ等多種，其中以探測(cè)地下介質(zhì)電性差異為基礎(chǔ)的頻率域電磁方法應(yīng)用最為廣泛。
 
  工區(qū)鏡泊小鎮(zhèn)位于鏡泊盆地南部，具備一定的熱儲(chǔ)條件。已開展的地?zé)?/a>普查工作也取得了良好效果，推動(dòng)了當(dāng)?shù)?a href="http://www.qddehua.com.cn/t/旅游.html" >旅游經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為尋找并確定地質(zhì)構(gòu)造及熱封閉條件均具備的地?zé)峋?/a>位，開展了本次可控源音頻大地電磁剖面勘探工作。
 
  ２ 測(cè)區(qū)地質(zhì)、地?zé)?/a>條件及物性特征
 
  工區(qū)位于興凱湖－布列亞山地塊區(qū)之張廣財(cái)嶺－太平嶺邊緣隆起帶海浪凹陷南部，敦化－密山巖石圈斷裂通過(guò)工區(qū)西部。該斷裂走向北東，自古生代以來(lái)多次活動(dòng)，具有擠壓特征，它控制了區(qū)內(nèi)大多數(shù)次級(jí)斷裂，而次級(jí)斷裂又控制了巖漿及火山活動(dòng)。巖漿巖具有多期次特點(diǎn)，主要以早期華力西期花崗巖（γ３４）和晚期為燕山期花崗巖（γ２５）為主。工區(qū)地表大部覆蓋第四系全新統(tǒng)玄武巖（βＱ１４），局部出露二疊紀(jì)花崗閃長(zhǎng)巖和侏羅紀(jì)二長(zhǎng)花崗巖。
 
  ２．２ 地?zé)岬刭|(zhì)條件及物性特征
 
  從生儲(chǔ)條件上看，本區(qū)位于地塹式斷裂帶的邊
 
  緣帶，由于區(qū)域地殼變薄形成地溫梯度較高的地溫場(chǎng)，地?zé)豳Y源屬構(gòu)造隆起區(qū)的地?zé)?/a>增溫型熱藏，地溫梯度變化范圍２．６２９℃／１００ｍ～２．９℃／１００ｍ。
 
  此外，工區(qū)處于元古代花崗巖帶，不同期次的酸性巖漿形成的花崗巖中的放射性物質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生大量熱量，兩者共同構(gòu)成了地?zé)?/a>的能量來(lái)源。工區(qū)深部沉積了巨厚的白堊系、古近系及新近系，其中白堊系下統(tǒng)猴石溝組（Ｋ１ｈ）、上統(tǒng)海浪組（Ｋ２ｈｌ）及受斷裂控制的花崗巖破碎帶，均是本區(qū)主要的熱儲(chǔ)層［１３］。此外，新近系中－上新統(tǒng)具有一定的厚度和低空隙度、低滲透率，是主要的蓋層。上述斷裂構(gòu)造、巖漿活動(dòng)及地層共同提供了在本區(qū)內(nèi)形成地下熱儲(chǔ)資源的地質(zhì)條件。
 
  物性特征（表１）表明出露地表的玄武巖電阻
 
  率值較低，下伏新近系玄武巖電阻率略高；埋深更大的白堊系由于經(jīng)歷多期侵入作用，裂隙發(fā)育導(dǎo)致電阻率差異較大，兩期侵入花崗巖層整體為高阻（大于２ ０００Ω·ｍ），但花崗巖體的風(fēng)化帶、斷層破碎帶及巖石裂隙由于充水、充泥會(huì)出現(xiàn)低阻異常。地層與儲(chǔ)層的電性差異使應(yīng)用電磁測(cè)深成果進(jìn)行地層劃分具備了前提。根據(jù)地層電性特征可以劃分電性層，結(jié)合巖石特征、地層與電性層的相互關(guān)系實(shí)現(xiàn)地質(zhì)分層。本次應(yīng)用ＣＳＭＡＴ 方法進(jìn)行深部地?zé)峥辈?/a>就是在高阻花崗巖基底背景中尋找隱伏的、深埋的、表現(xiàn)為相對(duì)低阻的異常特征的充水?dāng)嗔哑扑閹А?/div>
 
  ３ ＣＳＡＭＴ方法及數(shù)據(jù)處理
 
  ３．１ 方法原理
 
  可控源音頻大地電磁法（ＣＳＡＭＴ）是利用布設(shè)于地表的人工場(chǎng)源發(fā)射變頻電磁信號(hào)，在遠(yuǎn)區(qū)測(cè)量相互正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的水平分量，通過(guò)波阻抗Ｚ 計(jì)算獲得大地視電阻率的電磁測(cè)深方法。由于采用能量較大的人工場(chǎng)源并可控制發(fā)射頻率，相對(duì)于天然源的電磁方法具有更強(qiáng)的抗干擾能力和更高的縱向分辨率。
 
  該方法利用不同頻率成分的電磁波在地下介質(zhì)中傳播具有不同趨膚深度的特性，通過(guò)改變頻率的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同深度上介質(zhì)電阻率的測(cè)量。觀測(cè)結(jié)果對(duì)表征儲(chǔ)熱層特征的低阻地層的反應(yīng)靈敏，是目前地?zé)豳Y源勘查中一項(xiàng)重要的物探方法。
 
  ３．２ 數(shù)據(jù)采集及處理
 
  共布置四條測(cè)線。數(shù)據(jù)采集使用了加拿大鳳凰地球物理Ｖ８電磁觀測(cè)系統(tǒng)和ＴＸＵ－３０ｋＷ車載發(fā)射系統(tǒng)。根據(jù)工區(qū)特點(diǎn)、干擾條件及工作目的制定了施工方案，采用赤道偶極觀測(cè)裝置（圖２ｂ），工作技術(shù)參數(shù)具體為：供電偶極距２ｋｍ，收發(fā)距１２～１３ｋｍ，點(diǎn)距４５ｍ，頻率范圍７ ６８０～１Ｈｚ（４０個(gè)頻率），最大發(fā)射電流１７Ａ，最大探測(cè)有效深度２ ０００ｍ。
 
  數(shù)據(jù)處理及反演：首先預(yù)處理消除實(shí)測(cè)測(cè)深頻譜曲線中記錄的干擾信息，考慮到民電、車輛等人文電磁影響及方法存在的場(chǎng)源效應(yīng)、靜態(tài)效應(yīng)等，進(jìn)行畸變頻點(diǎn)剔除、靜態(tài)校正、近場(chǎng)校正等處理，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。之后結(jié)合地質(zhì)、鉆井資料建立反演初始模型、運(yùn)用二維反演的方法求取電性體的物性參數(shù)和幾何參數(shù)（埋深、形態(tài)及產(chǎn)狀）。
 
  結(jié)合本區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，由電測(cè)解釋成果確定地質(zhì)目標(biāo)體的性質(zhì)、深度、形態(tài)及產(chǎn)狀等。借助ＣＭＴ－ｐｒｏ、ＭＴｓｏｆｔ２Ｄ等工具軟件，實(shí)現(xiàn)了本次數(shù)據(jù)處理，二維反演使用了ＮＬＣＧ方法。
 
 
  以ＣＭＴ０２剖面（圖５）為例，圖中橫軸為測(cè)點(diǎn)位置，縱軸為深度，顏色代表電阻率值?？梢钥闯觯瑴\部低阻帶電阻率大小一般為５０～１５０Ω·ｍ，推斷為第四系玄武巖層，厚度小于８０ｍ，向深部電阻率變高為黑色玄武巖層，兩層層狀特征明顯。在３５０～４００ｍ深度可見等值線梯度變化帶，為一明顯電性分界。據(jù)鉆探資料該段為空隙發(fā)育的白堊系風(fēng)化層。深部整體電阻率大于２ ５００Ω·ｍ，是白堊系致密砂巖和侵入的花崗巖體的特征，高阻體發(fā)育多層小規(guī)模裂縫導(dǎo)致電性不均。
 
  樁號(hào)３８～４８深部存在垂向條帶狀低阻異常，相鄰剖面也可見該異常，推斷為斷層Ｆ１導(dǎo)致巖石破碎充水所致，斷層走向北北東１０°，傾向西。
 
  受該斷層控制的破碎帶石容水構(gòu)造和運(yùn)移通道。
 
  綜上推斷工區(qū)深部存在多層裂縫和破碎帶熱儲(chǔ)層，斷層破碎帶位置是最有利的熱儲(chǔ)部位。
 
  以本次勘探異常解釋成果為基礎(chǔ)，結(jié)合本區(qū)水文地質(zhì)資料，確定井位在剖面４６號(hào)樁位置。鉆井資料與可控源音頻大地電磁法的推斷基本吻合，第四系全新統(tǒng)玄武巖該層厚５５ｍ，３３８ｍ 見花崗巖，１ ５７０ｍ處鉆遇含熱水破碎帶，出水溫度２７℃，出水量２２０ｍ３／ｄ，為一低溫地?zé)峋?/a>，分析原因主要為斷裂構(gòu)造發(fā)育導(dǎo)致了地下水倒灌降低了水溫。
 
  ５ 結(jié) 語(yǔ)
 
  １）在分析鏡泊湖玄武巖覆蓋區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)特征及物性差異前提的基礎(chǔ)上，制定了可控源音頻大地電磁法勘查方案，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，結(jié)合已知的地質(zhì)、水文條件和鉆探資料推斷解釋了工區(qū)內(nèi)的地層及斷裂構(gòu)造，推斷結(jié)果得到了鉆孔的驗(yàn)證。
 
  ２）本區(qū)地表玄武覆蓋厚度為５０～１００ｍ，白堊系頂部風(fēng)化帶埋深２００～３５０ｍ，深部大部為花崗巖侵入層。
 
  ３）本區(qū)地?zé)?a href="http://www.qddehua.com.cn/t/資源.html" >資源受北東向斷裂控制，深度超過(guò)１ ５００ｍ。熱源主要來(lái)源為地溫場(chǎng)增溫，構(gòu)造斷裂發(fā)育導(dǎo)致整體水溫不高，為中低溫地?zé)崽?/a>，儲(chǔ)層為白堊統(tǒng)及斷層破碎帶。
  此外，物探方法存在多解性，采用綜合勘查方法、引入先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理方法以提高工作精度是今后地?zé)峥辈?/a>的發(fā)展方向。