韓冀春，楊殿寶

（河北省地球物理勘查院，河北廊坊065000）

地?zé)豳Y源作為新興的清潔能源，具有高回報、長期受益、符合低碳經(jīng)濟的發(fā)展戰(zhàn)略等優(yōu)勢。張北地區(qū)地?zé)豳Y源為基巖熱儲型，影響因素認(rèn)為主要包括地質(zhì)構(gòu)造、巖石導(dǎo)熱性、蓋層及水文地質(zhì)條件等。地質(zhì)構(gòu)造是儲熱空間及循環(huán)通道是形成地?zé)豳Y源的首要條件。區(qū)內(nèi)相關(guān)工作程度較低，對一些深大斷裂以外的次生構(gòu)造了解程度較差。

測區(qū)覆蓋相對松散，適合氡氣測量工作，該方法操作簡單、裝備輕便、效率直觀；CSAMT測量則具有勘探深度大、分辨率高的特點，能較準(zhǔn)確地反映地質(zhì)體產(chǎn)狀特征。先進行氡氣測量工作，對區(qū)內(nèi)隱伏斷裂構(gòu)造分布初步了解，在此基礎(chǔ)上布設(shè)CSAMT剖面，做到有的放矢，提高工作效率。

1 調(diào)查區(qū)地質(zhì)概況

調(diào)查區(qū)位于張北縣境內(nèi)尚未進行過系統(tǒng)的地?zé)豳Y源調(diào)查評價工作，潛在資源優(yōu)勢尚未得到發(fā)揮。通過對區(qū)域已有資料的分析，認(rèn)為該區(qū)具有形成地?zé)豳Y源的有利區(qū)域地質(zhì)環(huán)境，同時發(fā)現(xiàn)了具有指示意義的地?zé)岙惓ｏ@示。

1.1 地層及巖性

調(diào)查區(qū)內(nèi)地形平坦，地表基本為第四系覆蓋，以殘坡積物、沖洪積物和風(fēng)積物為主；局部零星出露漢諾壩組（N1h）灰、灰黑色拉斑玄武巖或橄欖玄武巖。已有地質(zhì)資料顯示地表以下存在中新統(tǒng)開地坊組（N1k），巖性主要有紫紅色礫巖、砂礫巖、泥巖；深部為新太古界紅旗營子群（Ar3h）變粒巖、片麻巖、大理巖等以及侵入其中的中元古界蒙古營子組變質(zhì)巖（Pt2m）。

1.2 斷裂構(gòu)造

調(diào)查區(qū)及附近存在北東向二級線性構(gòu)造和2條近南北向轉(zhuǎn)北東向的三級線性構(gòu)造，呈張性或張扭性，具有規(guī)模大、切割深的特點。新生代斷裂構(gòu)造以繼承性差異升降為主，產(chǎn)生的新構(gòu)造與上述斷裂構(gòu)造交匯部位易形成大量構(gòu)造破碎帶和裂隙帶，為基巖裂隙型熱儲的形成和地下熱水的運移上涌提供了有利條件。

2 巖石的電性特征

由本次工作采集電性標(biāo)本測定，本區(qū)主要巖石電性統(tǒng)計見表1。

由表1可見，本區(qū)不同地質(zhì)體之間的電阻率值差異較大：

（1）第四系松散蓋層（Q）在區(qū)內(nèi)分布廣泛，其電阻率值一般在（10～100）nΩ·m之間，為明顯低阻層，往往形成層狀低阻異常，但一般厚度不大；

（2）區(qū)內(nèi)第三系（N1k）也為明顯低阻層，電阻率值一般n×102Ω·m數(shù)量級，一般形成較低的電阻率異常。

漢諾壩組玄武巖（N1h）在區(qū)內(nèi)分布廣泛，一般隱伏與第四系之下，分為致密狀和氣孔狀。致密狀玄武巖的電阻率值較高，均值為2035Ω·m，為較高阻地質(zhì)體。而氣孔狀玄武巖為明顯的低阻特征，電阻率均值為88Ω·m。

漢諾壩組玄武巖為層狀分布，厚度一般不大于300m，形成橫向分布高低不連續(xù)的層狀異常。

（3）區(qū)內(nèi)中元古界蒙古營子組（Pt2m）主要見花崗巖、花崗閃長巖，其電阻率均值分別為2074Ω·m、4024Ω·m，為高阻特征。上述為本區(qū)基底總體形成明顯的高阻異常。

表1 測區(qū)巖石標(biāo)本電性測定統(tǒng)計表

（4）在較高阻的地質(zhì)體分布區(qū)域，具有一定規(guī)模的斷裂構(gòu)造（帶），由于巖石破碎或兩盤錯動往往形成線性展布的低阻異常、高低異常分界線（梯級帶），而在低阻地質(zhì)體分布區(qū)域斷裂構(gòu)造的異常特征可能不明顯，需利用相鄰地段資料進行綜合判斷。

以上為推斷解釋CSAMT工作資料提供了依據(jù)。

3 工作方法及數(shù)據(jù)處理

3.1 氡氣測量工作

氡作為一種穩(wěn)定的示蹤元素，通過斷裂構(gòu)造頂部及其附近羽狀節(jié)理和裂隙向上運移并向周圍擴散衰減，形成以斷裂上氡氣濃度相對較高、四周濃度較低的異常特征。通過對氡氣含量曲線分析確定覆蓋層下深部構(gòu)造在近地表的位置。

正式生產(chǎn)前對儀器進行標(biāo)定，保證儀器性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠。測點布設(shè)相對干燥，點距50m。采用長80cm的專用鋼釬打孔，成孔后將取樣器快速放入孔中，對采樣孔進行密閉處理，避免抽氣過程中空氣滲入。對測量結(jié)果現(xiàn)場記錄，對可能的影響因素備注。

室內(nèi)對數(shù)據(jù)進行整理，對所有數(shù)據(jù)計算平均值（Xˉ0）及標(biāo)準(zhǔn)離差（σ0），舍棄（Xˉ-3σ，Xˉ+3σ）范圍以外的測量數(shù)據(jù)，認(rèn)定剩余測量數(shù)據(jù)在合理變化范圍并再次計算平均值（Xˉ1）及標(biāo)準(zhǔn)離差（σ1），定義Xˉ1為背景值RnB，閾值RnF=Xˉ1+1.5σ1。在上述工作基礎(chǔ)上繪制氡氣測量異常曲線，超出異常閾值部分定義為異常段。

3.2 CSAMT測量工作

CSAMT測量通過人工激發(fā)交變電磁場源，測站主要觀測電場和磁場2個分量，測量與場源平行的電場及與之垂直的磁場，觀測測站上的電場和磁場的變化情況，計算卡尼亞電阻率和阻抗相位，達到探測深部地質(zhì)特征的目的。該方法以介質(zhì)電性差異為前提，對深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有較好的橫、縱向分辨率，能較清晰地劃分地層，解釋構(gòu)造寬度、傾向、延伸等特征。

本次CSAMT測量工作使用的儀器設(shè)備為美國Zong公司生產(chǎn)的GDP－32Ⅱ多功能電法工作站，由Zong公司生產(chǎn)的GDP－32Ⅱ?qū)I(yè)軟件反演計算剖面的斷面電性結(jié)構(gòu)。供電極距AB=1～3km之間，測量在AB中垂線向兩邊張角各30°的扇形區(qū)域內(nèi)沿平行AB的x方向布置測線，收發(fā)距r大于3～5倍的趨膚深度。工作頻率0.25～8192Hz，局部頻點進行加密設(shè)置，以保證探測深度不小于1500m。

對原始數(shù)據(jù)進行編輯整理并保存、備份，以利于數(shù)據(jù)的查閱和調(diào)用，對由儀器噪聲、風(fēng)噪聲、天然電磁噪聲和人文噪聲引起的明顯畸變進行處理。曲線出現(xiàn)嚴(yán)重畸變，經(jīng)過處理后仍不能使用的物理點剔除。結(jié)合測區(qū)已知資料消除近地表局部導(dǎo)電性不均勻體引起的靜態(tài)位移效應(yīng)進行校正。根據(jù)解釋工作需要，對過渡區(qū)數(shù)據(jù)進行校正，從而提取出過渡區(qū)數(shù)據(jù)中“隱藏”的有用頻率測深信息，使其得到有效利用。

4 資料解釋與推斷

調(diào)查區(qū)共完成氡氣、CSAMT綜合剖面5條，以4剖面為例（見圖1）解釋如下：

該剖面長6km，南北向布設(shè)。氡氣測量、CSAMT測量點距均為50m。剖面620～700測點段為Pt2m基巖出露區(qū)，其余地段為第四系覆蓋。據(jù)調(diào)查區(qū)內(nèi)農(nóng)田水井鉆遇情況，部分地段第四系蓋層較薄，下伏不連續(xù)漢諾壩組玄武巖（N1h），厚度100～200m。

測區(qū)內(nèi)蔬菜種植廣泛，局部地表較潮濕，不利于氡氣的運移、富集，測量幅值相對較低。該剖面氡氣測量參與計算數(shù)據(jù)117個，算得氡氣異常背景值RnB為3082Bq/m3，閾值RnF為6471Bq/m3，據(jù)此繪制了氡氣含量曲線異常圖（圖1）。異常曲線形態(tài)整體高低錯落鋸齒狀展布，異常高低分明。在320～530測點段形成連續(xù)強異常特征，推斷該段深部存在寬大的斷裂構(gòu)造帶；同時在164、260及620測點處存在氡氣含量弱高異常，可能為深部斷裂構(gòu)造的反映。

圖1 氡氣測量及CSAMT測量綜合解釋推斷圖

由CSAMT反演電阻率等值線斷面圖（圖1），依曲線的水平密集帶為界，劃分為淺部低—高阻層為新近系漢諾壩組，厚度100m左右，其下為開地坊組低阻地層，厚度200～500m左右。深部的中高阻層為中元古代變質(zhì)侵入巖（Pt2m）及風(fēng)化帶，厚度大于1000m，該層電阻率等值線橫向變化較大，出現(xiàn)多組等值線的橫向梯級帶，在測點180點、260測點、370測點、530測點和610測點依次推斷了斷層F14、F5、F1、F4及F2，其中F5、F1、F4斷層間形成了寬度較大的斷陷構(gòu)造帶。

對比2種測量結(jié)果：整體上構(gòu)造位置對應(yīng)關(guān)系較好，個別氡氣測量顯示的構(gòu)造位置如F14與CSAMT測量結(jié)果在地表位置有一定偏移，分析認(rèn)為氡氣運移過程中不能很好地穿透近地表層狀致密地質(zhì)體（玄武巖），從而在鄰近區(qū)域的裂隙或中斷位置形成氡異常。其它測量剖面同樣具有很好的勘查效果。

5 結(jié)論

（1）氡氣測量對深部地質(zhì)構(gòu)造在異常曲線反映直觀，通過CSAMT測量成果的對比，本次氡氣測量具有非常良好效果。氡氣測量受近地表層狀致密地質(zhì)體的影響，在CSAMT測量推斷的斷陷構(gòu)造帶、斷裂上方形成的氡氣異常存在一定位移，可作為半定性解釋的依據(jù)。

（2）CSAMT測量具有橫縱分辨率高的特點，能較好地解釋深部地層的頂?shù)装迳疃?，判斷?gòu)造的寬度、傾向及延伸深度等特征。但易受人為電磁干擾等影響。

（3）在張北覆蓋區(qū)進行地?zé)峥辈?，采用氡氣測量與CSAMT測量結(jié)合進行深部構(gòu)造探測，優(yōu)勢互補，解釋相互約束，為地?zé)峥辈橛欣麉^(qū)域的選定提供了地球物體的重要依據(jù)。

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