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聯(lián)合剖面法在地下熱水勘探中的應(yīng)用

2015-12-15 06:54:18楊國(guó)民卜志偉
地下水 2015年3期
關(guān)鍵詞:剖面法交點(diǎn)普查

李 爽,楊國(guó)民,卜志偉

(遼寧省第四地質(zhì)大隊(duì),遼寧 阜新123000)

地下熱水的分布狀態(tài)與構(gòu)造密切相關(guān),地球物理勘探在地下熱水調(diào)查中的主要作用是圈定含水破碎帶和熱儲(chǔ)水的區(qū)域分布[1-5]。地球物理方法在地?zé)峥碧街芯哂锌辈樾矢摺⒊杀镜?、適用范圍廣、勘察深度大等特點(diǎn)[],本文應(yīng)用聯(lián)合剖面法確定地質(zhì)構(gòu)造、裂隙帶的位置、走向、傾向等情況,從而進(jìn)一步了解地?zé)崽锏刭|(zhì)結(jié)構(gòu)、熱儲(chǔ)、蓋層、熱儲(chǔ)類型等,為初步確定地?zé)峥碧骄缓秃笃陂_發(fā)利用提供依據(jù)[9]。

1 地質(zhì)概況及水文地質(zhì)條件

1.1 地層

該工區(qū)主要出露的地層包括:太古界建平群大營(yíng)子組(Arjnd):主要分布在普查區(qū)東南部,部分遭受混合巖化作用的角閃變粒巖夾二云片巖、石英片巖及大理巖,還可見磁鐵石英巖扁豆體。區(qū)域厚度1 378~7 131 m,與下伏小塔子溝組地層呈整合接觸關(guān)系。

白堊系阜新組(K1f):主要分布在普查區(qū)東北部,下部為灰色、深灰色、灰白色、灰黑色砂頁(yè)巖、粉砂巖、碳質(zhì)頁(yè)巖夾厚層煤;上部為灰白色、淺灰色砂巖、砂礫巖、夾薄層礫巖、砂頁(yè)巖及薄煤層,局部夾少量紫色薄層粉砂巖。區(qū)域厚度約400~2 300 m,為一套河湖沼澤相沉積,是阜新煤田主要含煤層位。在普查區(qū)中部大面積出露,與下伏九佛堂組呈整合接觸關(guān)系。

白堊系孫家灣組(K2S):為典型山前洪積扇建造,在普查區(qū)東南出露面積較大,主要巖性為紫紅色復(fù)成分礫巖夾雜色砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖,區(qū)域厚度約378.5~956 m。與下伏阜新組地層呈角度不整合接觸關(guān)系。

第四系全新統(tǒng)(Q):廣泛分布于勘查區(qū)內(nèi),與下伏地層呈角度不整合接觸。主要由砂礫和粘土組成。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

F1:位于普查區(qū)中部長(zhǎng)營(yíng)子一帶,走向北北西,方位角335°,傾向北東,傾角70°,規(guī)模較大,斷層性質(zhì)為物探解釋推測(cè)張性正斷層。

F2:位于普查區(qū)東南部臺(tái)頭皋一帶的五家子~大巴斷裂斷裂,規(guī)模較大,屬于醫(yī)巫閭山斷裂一部分,為盆緣斷裂。走向北東,方位角60°,傾向北西,傾角60°,該斷層性質(zhì)復(fù)雜,至少經(jīng)歷了兩次構(gòu)造運(yùn)動(dòng),具有多期活動(dòng)特點(diǎn)。同沉積時(shí)表現(xiàn)為張性正斷層,沉積后期表現(xiàn)為壓性逆沖斷層。

1.3 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)主體控?zé)針?gòu)造呈北東~北北東向展布,為盆緣斷裂帶一部分。次一級(jí)控?zé)針?gòu)造為北西~北北西向張性正斷層。地下熱水來(lái)源于北西向和北東向斷層主導(dǎo)的構(gòu)造裂隙、斷層破碎帶地下水的自然增溫,斷層是尋找地下熱水的主要控制因素。

普查區(qū)內(nèi)無(wú)溫泉出露,第四系覆蓋層厚約10~15 m,直接傳導(dǎo)深部地幔熱能的巖石是導(dǎo)熱率高白堊系九佛堂組下部蝕變白云質(zhì)泥巖、粉砂巖、砂礫巖,構(gòu)成普查區(qū)熱儲(chǔ)層。第四系和中生界白堊系導(dǎo)熱率低的頁(yè)巖、砂頁(yè)巖、泥巖構(gòu)成蓋層。從熱儲(chǔ)層巖石結(jié)構(gòu)而言,多致密、堅(jiān)硬,不具備孔隙含水層的條件。因此,裂隙發(fā)育程度和斷層破碎帶決定熱儲(chǔ)的賦水條件,也決定了地?zé)豳Y源的潛能。

2 工作原理和方法

聯(lián)合剖面法是勘查地下熱水中一種比較簡(jiǎn)便的方法,近年來(lái)得到了廣泛應(yīng)用。聯(lián)合剖面法是以巖礦石的導(dǎo)電性差異為工作基礎(chǔ),人工向地下供電的方式測(cè)量地下巖礦石的視電阻率參數(shù)[6-10]。具體而言,聯(lián)合剖面法是由2個(gè)對(duì)稱的三級(jí)裝置(A、M、N和B、M、N)聯(lián)合而成,其公用無(wú)窮遠(yuǎn)供電電極Q垂直測(cè)線方向。本次工作共部署測(cè)線7條,極距分別為220 m和400 m(工程部署圖如圖1).在每一測(cè)點(diǎn)分別用A、Q和B、Q輪流供電,分別測(cè)出 M、N電極之間的電位差值ΔUAQ和ΔUBQ,并計(jì)算視電阻率ρsA、ρsB的值。通過測(cè)量的視電阻率(ρsA、ρsB)曲線的交點(diǎn)來(lái)確定地質(zhì)構(gòu)造、裂隙帶的位置及一定深度范圍內(nèi)水平方向電阻率的變化特點(diǎn);通過改變供電電極距的大小來(lái)控制不同的勘探深度,來(lái)確定地質(zhì)構(gòu)造、裂隙帶的走向、傾向和深部裂隙發(fā)育情況,由淺入深來(lái)研究地下介質(zhì)垂向上電阻率的變化特征。最后通過分析巖礦石的視電阻率差異,來(lái)達(dá)到找礦、找水的目的。

圖1 L1、L2、L3線視電阻率剖面圖

圖2 L6、L7線視電阻率剖面圖

3 資料分析解釋

通過上述方法對(duì)研究區(qū)的視電阻率進(jìn)行測(cè)量,得到各條剖面的視電阻率剖面圖(見圖1、圖2),圖中實(shí)線為ρsAB的測(cè)量結(jié)果,虛線為ρsA、ρsB的測(cè)量結(jié)果。從圖可知,L1線的小極距測(cè)量結(jié)果在86號(hào)點(diǎn)附近出現(xiàn)低阻正交點(diǎn),大極距在88號(hào)點(diǎn)附近出現(xiàn)低阻正交點(diǎn);L4線的小極距在98號(hào)點(diǎn)附近出現(xiàn)低阻正交點(diǎn),大極距在108號(hào)點(diǎn)附近出現(xiàn)低阻正交點(diǎn);L5線的小極距在87號(hào)點(diǎn)附近出現(xiàn)低阻正交點(diǎn),大極距在94號(hào)點(diǎn)附近出現(xiàn)低阻正交點(diǎn);L6線小極距側(cè)線在110點(diǎn)號(hào)附近出現(xiàn)低阻正交點(diǎn);大極距在112點(diǎn)號(hào)附近出現(xiàn)低阻反交點(diǎn);L7線的小極距在110點(diǎn)號(hào)附近出現(xiàn)低阻正交點(diǎn),大極距在112點(diǎn)號(hào)附近出現(xiàn)低阻正交點(diǎn)。在低阻正交點(diǎn)兩側(cè)巖性電阻率變化不大,這就說明低阻正交點(diǎn)的出現(xiàn)是由于構(gòu)造破碎引起的,并且破碎程度越大、越充水,其電阻率值就越高。

結(jié)合多條電阻率聯(lián)合剖面的低阻正交點(diǎn)的位置確定斷裂破碎帶的產(chǎn)狀。通常把供電極距的1/4作為勘探深度,在用三角函數(shù)的原理計(jì)算出構(gòu)造帶的傾角及傾向。通過綜合計(jì)算可得出F1和F2的產(chǎn)狀:F1的走向?yàn)楸北蔽飨?30°,傾向?yàn)楸睎|向60°,傾角為68°;F2的走向?yàn)楸睎|50°,傾向?yàn)楸蔽飨驗(yàn)?40°,傾角 60°。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)聯(lián)合剖面法通過地下介質(zhì)的導(dǎo)電性差異來(lái)尋找地下斷層構(gòu)造等地質(zhì)特征以尋找地下熱水或解決其他地質(zhì)問題。經(jīng)過地勘考察及以往的地質(zhì)資料證實(shí)聯(lián)合剖面法在地?zé)峥碧街腥〉昧孙@著的效果,在今后的工作中可以廣泛應(yīng)用。

(2)地下熱水的成因和賦存受多方面影響,其中斷層是尋找地下熱水的主要控制因素,裂隙發(fā)育程度和斷層破碎帶決定熱儲(chǔ)的賦水條件。

(3)研究區(qū)內(nèi)的兩個(gè)斷層 F1為 NE60°∠68°,F(xiàn)2為 NW 40°∠60°。利用聯(lián)合剖面法可以確定以地下熱水有關(guān)的斷裂構(gòu)造位置、大致傾角及傾斜方向。且由于張性斷裂對(duì)地下熱水的流動(dòng)起促進(jìn)作用為確定井位及溫泉開發(fā)利用提供重要依據(jù)。

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