综合物探方法在炮守营子地热勘查中的应用

韩忠坤+云志越+唐秀静+杨策

摘要：地热资源作为一种可再生资源，具有安全、清洁、储量巨大的优点。因此，寻求地热资源勘查的有效方法尤为重要。近年来，物探方法在地热勘查中的应用越来越广泛，并有不同的成效。该文针对地面磁测、联和剖面、加密电阻率测深及大地电磁测深综合物探方法在炮守营子地热勘查中取得很好的效果，结合zk12号孔的钻探验证情况，探讨物探方法对地热资源勘查及开发具有重要的意义。

关键词：地热资源；勘查；综合物探；炮守营子

炮守营子位于辽宁省丹东市元宝区境内，为辽东低山丘陵地带，区内有一季节性溪流流经该地汇入大沙河。研究区地质及水文地质工作研究程度较高，积累了大量资料。该区地热勘查工作始于20世纪80年代，在区内施工11个浅层测温孔，共1436.24m，但未取得突破。直到20世纪90年代末至21世纪初，辽宁省第七地质大队通过分析深部地球物理特征和地热地质条件，先后在区内设计并探采地热井4处，抽水水温最高可达50℃，水量885m3/d。

1地质背景

研究区内出露地层比较简单，主要为第四系及岩浆岩。第四系地层：主要为第四系（Q4）堆积物，厚度1-10m。岩性主要为亚砂土、亚粘土，余者为砂土或砾石；岩浆岩：（1）印支期似斑状花岗岩，主要分布在北段沟谷的西侧丘岗地带。是热水井孔内见到的主要岩石，岩石矿物共生组合与区域类同，热储构造部位的岩石裂面见绿泥石化、沸石化、黄铁矿化等现象。（2）印支期花岗闪长岩，分布在温泉区的北部和测区的西南部，岩石组合与区域差异不大，花岗闪长岩与花岗岩相变明显。（3）燕山期黑云母花岗岩，分布在外围，是丁歧山侵入岩体向南延伸部分。研究区位于中朝准地台（Ⅰ）胶辽台隆（Ⅰ1）营口—宽甸台拱（Ⅰ13）的南部。区内古老结晶基底广泛出露，构造形态以褶皱和断裂构造为主。断裂构造的主基调以北北东向走滑断裂为主，其次也有北西向断裂。对工作区影响较大的断裂构造有：绿江断裂带、庄桓断裂。

2地球物理条件及综合物探方法的布置

2.1 地球物理条件

不同岩石物性参数不同，对应不同的物理特征。通过对研究区内岩石、水等物性参数分析采用相应的地理物理勘探方法，以达到勘探目标地质体的目的。

密度特征：第四系亚粘土、细砂、粗砂等的平均密度为（1.6-1.8）×103kg/m3， 燕山期黑云母花岗岩的平均密度为2.4×103kg/m3， 印支期花岗岩和花岗闪长岩的平均密度分别为2.4×103kg/m3和为2.35×103kg/m3。地表水和温泉水的密度为1×103kg/m3。根据岩石密度数据可知，第四系和岩浆岩的密度差为0.8×103kg/m3。

磁性特征：第四系亚粘土、细砂、粗砂等为无磁性，燕山期黑云母花岗岩、印支期花岗岩和花岗闪长岩等中酸性侵入岩为弱磁性。

电性特征：第四系亚粘土、细砂、粗砂等的平均电阻率为30-120Ω.M， 燕山期黑云母花岗岩的平均电阻率为5120Ω.M， 印支期花岗岩和花岗闪长岩的平均电阻率为6110Ω.M和4278Ω？M。液体地表水的平均电阻率为10-100Ω.M， 地下水的平均电阻率为1-50Ω.M。根据岩石电性数据可知，各时期花岗岩、花岗闪长岩等为高电阻率特征，第四系、地表水和温泉水为低电阻率征。

2.2 综合物探方法的布置

炮守营子zk12号孔布孔前，进行了地面磁测、联和剖面、加密电阻率测深及大地电磁测深工作。

在研究区开展1：1万地面磁测工作，线距100m，点距40米，野外实测面积17.06km2。野外观测使用仪器为加拿大生产的GSM-19T型质子磁力仪，实测精度为±1.28nT。联和剖面联剖装置使用2个供电极距，AB分别等于140米和220米，测量电极距MN=20米，点距20米，共测量432个物理点，实测精度为Mρs=±3.07%。加密电阻率测深装置选择，供电极距AB/2由100m开始测量，每50m等距增加，最大极距为700m，测量电极MN/2=40m，共测量456个物理点，实测精度为Mρs=±2.89%。联合剖面和加密电阻率测深均采用重庆奔腾所研制的DWA-1型超级电法仪测量。大地电磁测深布极方式为“十”型，电极距为35m，采样时间45分钟，共测量375个物理点，实测精度为Mρ=±4.86%。大地电磁测深工作使用仪器为德国生产的GMS-07电磁观测系统。

2.3布孔依据

根据物探勘查成果，综合地热地质条件分析，炮守营子zk12号孔布井依据有：（1）根据地面磁测成果，解译研究区断裂构造的规模、走向。（2）根据联合剖面、加密电阻率测深及大地电磁测深成果，解译工作区断裂构造延深、倾向及断裂构造的性质。同时根据加密电阻率测深和大地电磁测深成果，推测第四系和基岩花岗岩的厚度，花岗岩具有隔热保温的作用，是zk12号孔钻探的目的层。解译的北东向F1构造均属鸭绿江断裂的次一级构造，共同构成了炮守营子一带地热田空间展布的格局，控制着地下热水的运移和补给。

3 综合物探成果分析及钻探验证

3.1 综合物探成果分析

根据磁测结果的地磁场梯度带变化解译F1的存在。F1构造为全区最大规模的构造之一，其由西南的炮守营子黑沙沟经茧蚕沟一直到双岭子村。由联合剖面、加密电阻率测深及大地电磁测深的1线、2线、5线、6线、7线、8线、15线的综合剖面测量成果确定：F1走向北东32°左右，推测长度大于4.5km，延深大于1000米。F1在黑沙沟至304国道之间其倾向北西，倾角80°左右；304国道至双岭子，F1倾向南东，工作区内F1两端延伸未封闭，多种物探测试结果显示F1走向基本连续。根据F1的储热特征推测其既是炮守营子地热田区的储热构造也是该区的热储构造，为分段热储。根据三种不同物探方法反映的视电阻率曲线特征，推测F1为热储构造带，属鸭绿江断裂的次一级构造，构成了炮守营子一带地热田空间展布的格局，控制着地下热水的运移和补给。

依据上述工作成果，结合前期获得的各类地质、地热地质、物探资料成果，经综合分析，zk12号孔布设在F1断裂构造。

3.2钻探验证

炮守营子zk12号孔探采井终孔深度975m，钻探揭露情况如下：该孔盖层厚度为24.5m，F1构造顶底板深度930.9-952.5m，岩体较破碎，此段岩芯破碎，呈碎块状，富水性较好，沿裂面蚀变现象明显，表面常见钙化和硅化，揭露该层时孔内水量、水温均出现剧增。通过洗井、抽水实验，根据测井资料可知抽水温度达到60.2℃，水量为855.54m3 / d，水化学类型是HCO3-Na。

4 结论

炮守营子zk12号孔地热井打出深部热水，是炮守营子地区地热资源勘查工作重大进步，通过本次工作基本了解了地热地质条件，掌握了区内地质、地热地质、区域构造特征。

通过钻探验证可知地面磁测、联合剖面、加密电阻率测深和大地电磁测深等综合物探方法在炮守营子地区地热勘查中发挥了重要作用。根据地面磁测成果，解译研究区断裂构造的规模、走向。根据联合剖面、加密电阻率测深及大地电磁测深成果，推测第四系和基岩花岗岩的厚度，确定工作区断裂构造延深、倾向及断裂构造的性质，了解深部热储构造的空間展布，为地热钻探孔位布置提供依据。

参考文献：

[1] 金永念，张登明，刘志平。综合地球物理勘探技术在地热资源勘查中的应用[J]。水文地质工程地质，2006，33（1）：92-94，106。endprint