張 勇, 伍兆陽(yáng), 劉 敏

(1.湖北省地質(zhì)局 第四地質(zhì)大隊(duì),湖北 咸寧 437100； 2.湖北楚鵬工程勘察設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430034)

西坑潭地?zé)岬厍蛭锢硖卣鳒\析

張 勇1, 伍兆陽(yáng)2, 劉 敏2

(1.湖北省地質(zhì)局 第四地質(zhì)大隊(duì),湖北 咸寧 437100； 2.湖北楚鵬工程勘察設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430034)

依據(jù)電測(cè)深、激電測(cè)深、地表淺層測(cè)溫及充電法等常規(guī)物探方法在通山縣西坑潭地?zé)峥辈楣ぷ髦械膽?yīng)用效果,初步分析了與地?zé)彡P(guān)系較密切的含水構(gòu)造(裂隙帶)上的地球物理特征,其中充電法成果大致確定了下一步勘查重點(diǎn)地段。

地?zé)?電測(cè)深;淺層測(cè)溫;充電法

圖1 區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map1.第四系；2.白堊系—第三系；3.侏羅系下統(tǒng)；4.三疊系中下統(tǒng)；5.三疊系下統(tǒng)；6.上古生界；7.志留系；8.奧陶系；9.寒武奧陶系并層；10.寒武系；11.下古生界；12.震旦系；13.冷家溪群；14.燕山期石英閃長(zhǎng)巖；15.區(qū)域構(gòu)造；16.泉眼位置。

西坑潭地?zé)峥辈閰^(qū)位于湖北省通山縣城東北7 km的富水水庫(kù)河畔,目前發(fā)現(xiàn)的地表泉眼距省級(jí)通山隱水洞地質(zhì)公園約5.0 km；距在建的中國(guó)內(nèi)陸第一個(gè)核電站“通山大畈核電站”僅15.0 km,良好的外部環(huán)境為區(qū)內(nèi)開(kāi)發(fā)溫泉旅游、休閑娛樂(lè)項(xiàng)目提供了較好前景。

區(qū)內(nèi)目前僅見(jiàn)一處上升溫泉,泉水出口溫度為26～30 ℃,日流量約980 m3/d,目前僅通山縣水產(chǎn)局利用該溫泉水進(jìn)行非洲熱帶魚(yú)苗的養(yǎng)殖,資源利用率不高。

1 地質(zhì)概況

地?zé)峥辈閰^(qū)大地構(gòu)造處于長(zhǎng)江中下游區(qū)域性東西向隆起帶與新華夏系第二隆起帶之鄂城—大幕山次級(jí)隆起亞帶的反接復(fù)合部位(圖1),新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以小幅度差異升降為主,總體表現(xiàn)為前期以地殼抬升為主的頻繁升降,近期以剝蝕堆積為主的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。

區(qū)域含水層(熱儲(chǔ)層)主要為寒武—奧陶系碳酸鹽巖組成的巖溶含水巖組,由寒武系、奧陶系灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r及白云巖組成；區(qū)域上起隔水作用的地層主要為冷家溪群變質(zhì)巖、震旦系硅質(zhì)巖、冰磧巖及志留系碎屑巖等,其中志留系碎屑巖地層厚度大,分布較廣,構(gòu)成本區(qū)主要巖溶含水系統(tǒng)的隔水邊界,第四系殘、坡積亞粘土等則構(gòu)成區(qū)域上的熱儲(chǔ)蓋層。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不太發(fā)育,目前地表發(fā)現(xiàn)的主要有兩條(F1和F2)。F1為位于奧陶系地層下部的近東西向斷裂,該斷裂具先張后扭性質(zhì),斷裂內(nèi)見(jiàn)構(gòu)造角礫巖,為勘查區(qū)內(nèi)主要導(dǎo)水構(gòu)造之一；F2位于奧陶系與志留系地層的接觸部位,為一北西向斷裂,為勘查區(qū)內(nèi)的另一導(dǎo)水構(gòu)造；其西南側(cè)的志留系地層為勘查區(qū)主要的阻水巖組。

圖2 勘查區(qū)綜合地質(zhì)平面圖Fig.2 Planar graph of comprehensive geology in exploration area1.第四系：含礫亞粘土；2.志留系高家邊組：粉砂質(zhì)頁(yè)巖、粉砂巖；3.奧陶系下統(tǒng)南津關(guān)組、紅花園組、分鄉(xiāng)組、大灣組并層：泥晶粉晶灰?guī)r、泥質(zhì)瘤狀灰?guī)r；4.寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群：灰?guī)r、云巖；5.寒武系中下統(tǒng)石龍洞組、天河板組、高臺(tái)組：灰質(zhì)云巖、鮞粒灰?guī)r、砂礫屑云巖；6.寒武系下統(tǒng)石牌組：粉砂質(zhì)頁(yè)巖；7.構(gòu)造破碎帶、推測(cè)斷層；8.物探推測(cè)阻水構(gòu)造；9.物探推測(cè)含水破碎帶及地下水運(yùn)移方向；10.對(duì)稱(chēng)四極剖面位置及編號(hào)；11.三極電測(cè)深點(diǎn)位置及編號(hào)；12.已施工鉆孔位置及編號(hào)；13.設(shè)計(jì)鉆孔位置及編號(hào)；14.泉眼位置。

2 地球物理特征

2.1 物性前提

采集和測(cè)定的區(qū)內(nèi)部分巖礦石物性參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 巖(礦)石電阻率測(cè)定結(jié)果統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of determination results of resistivity about rock and ore

由物性測(cè)定結(jié)果可知,區(qū)內(nèi)粉砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r間具有較明顯的電阻率差異,粉砂巖具相對(duì)低電阻率、泥質(zhì)灰?guī)r具中等電阻率、各種純灰?guī)r具高電阻率；當(dāng)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r破碎且充填泥、水時(shí)電阻率明顯降低,各類(lèi)巖(礦)石的最大電性差異約三個(gè)數(shù)量級(jí)。含地下熱水的構(gòu)造破碎帶一般具有較高的激電半衰時(shí)和高充電電位異常[1],較明顯的物性差異為該區(qū)開(kāi)展常規(guī)電阻率測(cè)深法等工作提供了有利的地球物理前提。

2.2 含水構(gòu)造地球物理特征

為了解和控制勘查區(qū)內(nèi)第四系覆蓋層下奧陶系碳酸鹽巖地層內(nèi)構(gòu)造、巖溶分布情況,首先布置和施工了線距250～500 m、點(diǎn)距40 m、供電極距AB=680 m對(duì)稱(chēng)四極電阻率剖面測(cè)量工作,在此基礎(chǔ)上有針對(duì)性地開(kāi)展綜合剖面性的電測(cè)深、激電測(cè)深、淺層測(cè)溫等工作,以進(jìn)一步了解和控制構(gòu)造在深部延伸情況。勘查區(qū)目前已經(jīng)完成的物探勘查工作情況見(jiàn)圖2。部分綜合剖面的成果淺析如下:

從通過(guò)地表熱泉附近的2線物探綜合剖面圖3可見(jiàn),在斷面等值線圖上的78-86測(cè)點(diǎn)間存在一明顯的視電阻率ρs低阻異常,視電阻率ρs等值線呈“V”字形的低阻異常體向深部延伸；對(duì)應(yīng)部位地表的放射性γ射線測(cè)量呈低值異常,放射性γ脈沖數(shù)在40左右。在剖面100測(cè)點(diǎn)的東南側(cè)ρs出現(xiàn)明顯ρs等值線梯度帶及等值線扭曲現(xiàn)象,放射性γ脈沖數(shù)在60左右平緩變化。激電測(cè)深成果顯示在剖面88-96測(cè)點(diǎn)的中深部位(AB/2>65 m)存在一明顯的半衰時(shí)TH異常區(qū),半衰時(shí)極大值達(dá)1 600 ms。用洛陽(yáng)鏟施工的淺孔(孔深2.5 m)測(cè)溫測(cè)量成果顯示在對(duì)應(yīng)部位見(jiàn)較明顯地溫異常；同時(shí)有較明顯的自然電位異常反映[2]。

圖3 勘查區(qū)2線綜合剖面圖Fig.3 Comprehensive section of No.2 line in exploration area1.第四系殘坡積物；2.志留系高家邊組：粉砂巖；3.奧陶系下統(tǒng)：泥晶粉晶灰?guī)r泥質(zhì)瘤狀灰?guī)r；4.視電阻率ρs等值線；5.激電測(cè)深TH半衰時(shí)(ms)等值線；6.物探推測(cè)地質(zhì)界線；7.物探推測(cè)含水破碎帶；8.物探推測(cè)斷層。

結(jié)合物性測(cè)量成果,剖面上88-96測(cè)點(diǎn)間的相對(duì)高溫、高半衰時(shí)異常應(yīng)該為構(gòu)造F2影響帶內(nèi)的隱伏含熱水破碎帶的物理特征反映,該破碎帶呈70°～80°的高角度往深部延伸；100測(cè)點(diǎn)東南側(cè)的低阻、低半衰時(shí)異常應(yīng)為阻水構(gòu)造F4的反映。

2.3 泉中充電法異常特征

為進(jìn)一步了解和控制地表出露泉水與隱伏導(dǎo)水構(gòu)造的連通情況,進(jìn)行了泉中充電法工作,充電點(diǎn)位于地表泉眼內(nèi)3.0 m深處。

從地表泉中充電法電位等值線平面圖(圖4)可知:充電電位值>0.5(mV/mA)的等值線呈長(zhǎng)橢圓狀,異常軸呈北西—南東方向展布,在異常軸的兩側(cè)電位等值線分布較均勻,無(wú)明顯疏密差異。電位>0.5(mV/mA)的等值線較密集分布,其中在充電點(diǎn)的東北側(cè)呈現(xiàn)相對(duì)較密集的電位等值線梯度帶[3]。

結(jié)合物性測(cè)量成果,平面圖上電位>0.5(mV/mA)的等值線應(yīng)該為連通地表泉眼的隱伏導(dǎo)水破碎帶的反映,該破碎帶沿走向可以延伸到和3線剖面的120測(cè)點(diǎn)附近的含水破碎帶相對(duì)應(yīng)(圖2)；位于充電點(diǎn)東北側(cè)呈現(xiàn)相對(duì)較密集的電位等值線梯度帶位置應(yīng)該為阻水構(gòu)造F4的反映。

從距地表泉眼僅10 m遠(yuǎn)的無(wú)水鉆孔ZK1的孔中充電法電位等值線平面圖(圖5)可知:電位>0.3(mV/mA)的等值線呈以充電點(diǎn)為中心基本呈半圓形分布,電位等值線基本為正常的疊加地層各向異性影響的點(diǎn)電源場(chǎng)反映。

對(duì)比前述泉中充電法成果,可以看出該鉆孔和近在咫尺的地表熱泉水基本沒(méi)有水力聯(lián)系。

圖4 勘查區(qū)泉中充電法電位等值線平面圖Fig.4 Planar graph of potential isoline of charging method of spring in exploration area1.電位等值線(mV/mA)；2.地表出露泉眼位置；3.已施工鉆孔及編號(hào)；4.推測(cè)含水破碎帶。

圖5 勘查區(qū)ZK1孔中充電法電位等值線平面圖Fig.5 Planar graph of potential isoline of charging method of ZK1 hole in exploration area1.電位等值線(mV/mA)；2.地表出露泉眼位置；3.已施工鉆孔及編號(hào)。

由于南部富水水庫(kù)水體的影響,泉中和孔中充電(法)的電位等值線都不太完整,從已經(jīng)獲取的充電法異常信息中基本可以確定,與地表泉水密切相關(guān)的隱伏含水破碎帶的分布情況；對(duì)比泉中和無(wú)水鉆孔中的充電法成果說(shuō)明,碳酸鹽巖地層內(nèi)的巖溶水分布和富集具有很大的差異性,位于泉眼西北側(cè)的兩個(gè)無(wú)水鉆孔也進(jìn)一步證實(shí)了該推斷。

3 結(jié)語(yǔ)

(1) 綜合運(yùn)用常規(guī)直流電測(cè)深法、激電測(cè)深法、地表米測(cè)溫法等常規(guī)物探手段,可以較有效地區(qū)分和判斷埋藏較淺的隱伏含熱水構(gòu)造的分布情況。

(2) 勘查區(qū)物探成果顯示,在含熱水構(gòu)造(破碎帶)部位地球物理場(chǎng)呈低阻、高半衰時(shí)、高溫、高充電電位特征,該組合異常特征對(duì)區(qū)內(nèi)地?zé)峥辈楣ぷ骶哂幸欢ǖ闹笇?dǎo)作用。

(3) 充電法工作成果顯示,在一定的地質(zhì)條件下把含地下水的構(gòu)造(破碎帶)作為良導(dǎo)地質(zhì)體開(kāi)展充電法工作，可提供較豐富的異常信息用以指導(dǎo)勘探施工工作。

致謝：在本文編寫(xiě)過(guò)程中得到了肖友發(fā)高級(jí)工程師的熱心指導(dǎo),在此表示感謝。

[1] 傅良魁.電法勘探教程[M].北京:地質(zhì)出版社,1983.

[2] 黃歷軍.物探方法在地?zé)嵴{(diào)查中的作用[J].物探與化探,1988,12(2):129-133.

[3] 何裕盛.淺談充電法的初步解釋推斷[J].地質(zhì)與勘探,1982(1):47-52.

(責(zé)任編輯：陳文寶)

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Preliminary Analysis of Geophysical Characteristics of Xikengtan Geotherm

ZHANG Yong1, WU Zhaoyang2, LIU Min2
(1.FourthGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Xianning,Hubei437100; 2.ChupengEngineeringConsultantsLtd.,Wuhan,Hubei430034)

On the basis of conventional electrical sounding,IP sounding sounding,surface shallow layer thermometry and charging method and other conventional geophysical method applied in geothermal exploration work in effect of Xikengtan,Tongshan County,the paper preliminarily analyses geophysical characteristics of water-bearing structure(fractured zone). The results of charging method approximately decides the next step of exploration key locations.

geotherm;electric sounding;shallow layer thermometry;charging method

2014-05-06；改回日期：2014-06-05

張勇(1968-),男,高級(jí)工程師,勘查地球物理專(zhuān)業(yè),從事地球物理勘查工作。E-mail:zhang68yong@126.com

TK521; P631.3

A

1671-1211(2015)01-0051-04

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20141224.0951.004.html 數(shù)字出版日期:2014-12-24 09:51