沈林群 ,張國鴻

(1安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊， 安徽六安 237010;2安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院, 安徽合肥 230022)

0 引言

按地?zé)崮芰康膫鬟f方式，安徽省地?zé)豳Y源主要有隆起山地對流型和沉積盆地傳導(dǎo)型兩大類[1]。安徽省地?zé)豳Y源露頭、多年來勘查揭露都是水型地?zé)嵩?，所以有人把地?zé)豳Y源勘查工作認(rèn)為是尋找深層地下水體[2]，筆者認(rèn)為符合實際。本次查區(qū)位于郯廬斷裂帶內(nèi)，基巖為古近系定遠(yuǎn)組泥質(zhì)粉砂巖，它作為蓋層，其下深部具有白堊系張橋組含水中細(xì)粒砂巖地層，區(qū)域上具有對流型和傳導(dǎo)型的地?zé)岬刭|(zhì)條件。

勘查區(qū)位于安徽省定遠(yuǎn)縣練鋪鄉(xiāng)與三和集之間，距定遠(yuǎn)縣城北東約20km處,勘查范圍為一北東向矩形，長約800m，寬約500m。定遠(yuǎn)縣三和集鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府受鳳陽縣梅市鄉(xiāng)地表出露溫泉的啟發(fā)，設(shè)想在區(qū)內(nèi)烏云山地段招商引資開發(fā)地?zé)豳Y源。通過實地踏勘和地質(zhì)資料的收集，發(fā)現(xiàn)查區(qū)位于我國著名的呈北北東走向的巨型郯廬斷裂帶西側(cè)的斷裂帶內(nèi)。因此，勘查工作的目的主要是通過地面綜合物探勘查手段，尋找與地下熱源有關(guān)的呈北北東走向的隱伏深大斷裂構(gòu)造，圈定出地?zé)岙惓^(qū)，為確定地?zé)峋淖罴盐恢锰峁┑厍蛭锢硪罁?jù)。通過勘查工作，在查區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)并圈定了北北東向斷裂帶三條，北東（東）向斷裂帶兩條，查明了斷裂帶的產(chǎn)狀、下延深度及其性質(zhì)；了解了查區(qū)內(nèi)地溫場的分布狀況，為下一步地?zé)豳Y源預(yù)可行性勘查工作（深鉆揭露）提供了靶區(qū)。

1 勘查地?zé)岬囊罁?jù)

1.1 地?zé)岬刭|(zhì)條件

（1）基巖地層：測區(qū)北側(cè)為元古界（Pt）老地層。下部為灰黃、灰紫色砂巖，中粒砂巖夾砂礫巖；中部為粉紅色泥灰?guī)r夾灰紫、灰黃色泥巖；上部為紫紅色砂巖夾砂巖透鏡體。東部是白堊系響導(dǎo)鋪組（K2x）紅色粉砂巖、細(xì)砂巖；古近系照明山群上段（E2zh2）紅色礫巖夾含礫砂質(zhì)泥巖。南部和西部主要為古近系照明山群下段（E2zh1）深灰、灰紫色氣孔或杏仁狀玄武巖和橄欖玄武巖夾紅色鈣質(zhì)礫巖和粉砂質(zhì)泥巖。見圖1。

古近系照明山群下段的粉砂質(zhì)泥巖是很好的熱儲蓋層，根據(jù)區(qū)域地層分布規(guī)律，其下應(yīng)該是白堊系張橋組（E2z）磚紅色中細(xì)粒砂巖。張橋組定名于安徽省定遠(yuǎn)縣張橋鎮(zhèn)，正層型為定遠(yuǎn)縣張橋103鉆孔柱狀剖面[3]，它是合肥盆地中主要含水層位，當(dāng)存在地?zé)岙惓；虻責(zé)釛l件時，是一個重要的層狀熱儲層。

圖1 區(qū)域基巖地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of regional bedrock

（2）區(qū)域斷層：區(qū)域深大主干斷層主要有北北東向和近東西向兩組。見圖2。北北東向主干斷裂有四條，明光市斷裂（24）以西屬于著名的郯—廬深大斷裂的西界線，在該斷裂以西發(fā)育三條北北東向主干斷裂，其中一條為實測斷裂（15），經(jīng)梅市鄉(xiāng)詹家槽坊。四條北北東向主干斷裂均為高角度（70°～80°）的壓扭性斷層，（15）、（16）、（24）號三條斷層向西傾斜，（13）號斷層向東傾斜。近東西向主干斷裂有二條，均為推測的，屬正斷層，向北傾斜。（1）號斷層為北西西向，自西向東延伸至北北東向的（13）號斷層；（10）號斷層為北東東向，自西向東延伸至北北東向的（15）號斷層，且被北北東向的（13）號斷層錯斷，說明北北東向斷層生成期晚于近東西向斷層。

由圖2見到，除區(qū)域斷層分布外，并有北東或北西向次級斷層分布。十分縱橫交錯的斷層，特別是深大斷層的存在形成了有利的地?zé)岬刭|(zhì)條件，為熱儲層提供了熱源通道，并可能形成地?zé)狳c（田）。

1.2 地?zé)犸@示

本區(qū)地?zé)衢_發(fā)利用現(xiàn)狀表明，區(qū)內(nèi)專門的地?zé)岬刭|(zhì)研究工作程度較低，尚處于起步階段。盡管位于查區(qū)北部的鳳陽縣梅市鄉(xiāng)有溫泉出露（圖2），但沒有做過專門的地?zé)岬刭|(zhì)研究工作，僅在2001年和2004年，安徽省滁州地環(huán)站和鳳陽縣梅市鄉(xiāng)政府對梅市鄉(xiāng)詹家槽坊泉眼水做過水質(zhì)檢驗分析工作；2003年12月安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院對泉眼地段進(jìn)行過水溫簡易測量，水溫達(dá)26.5℃。在定遠(yuǎn)縣北東約10km的泉塢山處有一地?zé)峥碧剿▓D2），井底深約300m，經(jīng)過簡易測溫，水溫30℃左右。

圖2 區(qū)域斷層構(gòu)造圖Fig.2 Map of regional fault structures

圖2顯示，在北北東向深大斷裂與北東向、北西向或近東西向次級斷裂的交匯部位有地?zé)犸@示。本次查區(qū)位于梅市鄉(xiāng)詹家槽坊與定遠(yuǎn)縣泉塢山之間，特別是處于北北東向深大斷裂帶上（15），北西方向有烏云山體，若存在次級斷裂與深大斷裂帶相交，在深埋的白堊系張橋組中細(xì)粒砂巖含水巖體中定會出現(xiàn)地?zé)岙惓?，并會有地下熱水埋藏?/p>

1.3 區(qū)域重力場特征

區(qū)域重力場是揭示大地構(gòu)造（深大斷裂、深部隆起、凹陷、背斜、向斜等）最重要、最基礎(chǔ)的地球物理資料。圖3是區(qū)域重力場總體展布特征，反應(yīng)了地殼基底構(gòu)造為北北東向和地表淺部古老地層的走向。在池河鎮(zhèn)東側(cè)為一重力梯度帶，反應(yīng)了郯—廬深大斷裂帶的西側(cè)界線；定遠(yuǎn)北部的東西向的重力高是蚌埠東部的老地層分布；定遠(yuǎn)—練鋪—梅市—明光一線為一系列的局部重力低，這些局部重力低反應(yīng)的是古近系或白堊系斷陷盆地的存在；在定遠(yuǎn)縣南東的倉鎮(zhèn)、練鋪的北東地段顯示為局部重力高異常，表明這些地段古生代地層發(fā)生了隆起情況。

圖3 區(qū)域布格重力異常示意圖Fig.3 Sketch of the regional Bouguer gravity anomaly

圖3顯示出勘查區(qū)處于次級的重力異常梯級帶上，因此有可能存在次級的斷裂構(gòu)造，練鋪凹陷中存在含水的張橋組中細(xì)粒砂巖，所以地下深部存在地?zé)岙惓：偷叵聼崴目赡苄詷O大。

2 工作布置

在收集、分析、研究地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，將勘查工作剖面布置成北西向，用來尋找圈定北北東向及北東東向兩組斷裂帶位置，其具體剖面布置見圖4。

圖4 勘查工作布置圖Fig.4 Arrangement of survey work

勘查工作投入了視電阻率聯(lián)合剖面法、激發(fā)極化測深法、大地電磁（MT）法、常規(guī)測氡（α射線）法和、淺層（10～15m）測溫法。視電阻率聯(lián)合剖面法和常規(guī)測氡（α射線）法的測點距=20m；激發(fā)極化測深法測點距=50m；大地電磁（MT）法測點距=50～100m；淺層（10～15m）測溫法點距=100～200m。

3 勘查結(jié)果

通過綜合地面物探方法的勘查，發(fā)現(xiàn)并圈定了測區(qū)內(nèi)北北東向和北東向斷裂帶位置、走向以及性質(zhì)。由淺層（10～15m）測溫結(jié)果圈定了地?zé)岙惓^(qū)范圍，根據(jù)梅市鄉(xiāng)詹家槽坊泉眼水的化學(xué)性質(zhì)，估算了熱儲層的溫度，設(shè)計了深孔位置。

3.1 直流視電阻率聯(lián)合剖面

視電阻率聯(lián)合剖面裝置適用于探測圈定陡立狀的斷裂或斷層低阻異常體，在陡立的薄板低阻體上方會形成曲線的“正交點”，依據(jù)“正交點”的位置很容易確定地層中斷裂破碎帶的位置，通過不同測線的異常特征的相似性，可以確定斷裂帶的走向。

圖5是勘查區(qū)25線視電阻率聯(lián)合剖面測量結(jié)果，供電極距AO=BO=100m，測量極距MN=40m。在剖面的33和55號測點處出現(xiàn)了“正交點”，且異常岐離帶明顯，反應(yīng)了地層中斷裂破碎帶的存在，由于交點的低阻性不明顯，在55號點約13Ω.m,在33號點約11Ω.m，這可能是激電效應(yīng)產(chǎn)生的，說明兩處的斷裂帶可能是含地下水的。

3.2 直流視電阻率測深

圖5 查區(qū)25號測線視電阻率聯(lián)合剖面曲線Fig.5 Line 25 apparent resistivity composite profile across the survey area

視電阻率測深是查明斷裂破碎帶的垂向分布和變化的詳細(xì)情況，根據(jù)異常特征可大致獲得斷裂帶的寬度、傾向和下延深度等信息。圖6是查區(qū)31號測線視電阻率垂向測深等值線斷面圖。淺部（AB/2≤100m）在42～62號測點約200m范圍內(nèi)為一水平低阻層，深部（AB/2≥200m）呈一漏斗狀的低阻異常；在66～80號測點間，淺部呈相對高阻，深部是一個高阻隆起，大約在66號測點附近為一電性梯級帶。據(jù)此異常展布特征和相鄰測線的異常特點，推測在66號測點處存在斷層。斷層產(chǎn)狀陡立，略向小號點傾，為一正斷層。

大地電磁測深（magnetotelluric，MT）是以天然場為場源來探索地球內(nèi)部電性結(jié)構(gòu)的一種重要的地球物理勘查手段。在地表觀測大地電磁場，它的頻率響應(yīng)反映著地下巖土層電性的垂向分布情況[4]。

圖6 查區(qū)31號測線視電阻率測深斷面圖Fig.6 Line 31 apparent resistivity sounding cross-section in the survey area

圖7 是查區(qū)30號測線上觀測的大地電磁場通過付氏變換獲得卡尼亞電阻率，再經(jīng)過二維反演后得到的電阻率等值線斷面圖。剖面100m以上為低阻異常，主要反映了古近系泥質(zhì)巖類，100m以下出現(xiàn)高阻異常區(qū)，主要給出了白堊系張橋組中細(xì)粒砂巖的分布。在張橋組砂巖中有兩處下凹的低阻異常，異常中心一處位于36號測點，另一處位于72號測點，兩處下凹的低阻異常帶反映了張橋組地層中斷層破碎帶的存在，并在深部（大于500m）可能相交，500m以下電阻率有所降低，為我們?nèi)Χú閰^(qū)斷裂帶的分布和主要熱儲層位提供了重要線索和依據(jù)。

圖7 查區(qū)30號測線大地電磁測深二維反演電阻率等值線斷面圖Fig.7 Line 30 magnetotelluric sounding two-dimensional inversion resistivity isoline cross-section in the survey area

3.4 淺層（10m）測溫

淺層10m鉆孔測溫結(jié)果表明，10～15m深度范圍內(nèi)各孔的垂向地溫梯度變化很小（小于0.2°），地溫場的平面分布情況見圖8。由圖8可見，地溫異常（粉紅色區(qū)域）呈北北東向，與區(qū)域北北東向的斷裂帶及查區(qū)主要斷裂分布一致（圖9），說明北北東向的斷裂帶是導(dǎo)熱構(gòu)造，這一結(jié)果與我國和我省大多地?zé)崽锏臏厝植家彩且恢碌摹?/p>

3.5 推斷的斷層構(gòu)造與熱儲層溫度估算

（1）斷層構(gòu)造：通過綜合物探的勘查工作，勘查區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造有兩組，一組為北北東向，另一組為北東向。北北東向分布的斷裂帶有三條（1、2、3），向西傾斜，經(jīng)過房家村,它是地下深部的導(dǎo)熱構(gòu)造；北東向分布的斷裂帶有兩條（4、5），4號斷層切割北北東向分布的斷裂帶，使北北東向的斷裂帶發(fā)生了平移，5號斷層位于查區(qū)北西部的烏云山南東，其傾向不清。斷層構(gòu)造的分布見圖9。

經(jīng)視電阻率聯(lián)合剖面和激電測深測量，上述斷層破碎帶寬約20～60m,大地電磁（MT）測量結(jié)果顯示1、2、3、4號斷層向下延伸約達(dá)到1km。

（2）熱儲層溫度：熱儲是指埋藏于地下、具有有效空間和滲透性的地層、巖體或構(gòu)造帶，其中儲存的地?zé)崃黧w可供開發(fā)利用。

圖8 查區(qū)淺層10m測溫等溫線平面圖Fig.8 Shallow 10m range temperature measurement isotherm plane in the survey area

圖9 勘查區(qū)推斷的斷層構(gòu)造分布圖Fig.9 Distribution of inferred fault structures in the survey area

區(qū)域和查區(qū)北北東向斷裂構(gòu)造在平面上呈條帶狀延伸（圖2、圖9），梅市鄉(xiāng)詹家槽坊出露的溫泉位于北北東向斷裂帶上，地表水溫在冬季測量為26.5°，為明顯的地溫異常區(qū)。區(qū)域重力在定遠(yuǎn)縣練鋪地段為一重力低，表明是一局部中生代盆地構(gòu)造，盆地內(nèi)基巖地層為古近系定遠(yuǎn)組泥質(zhì)粉砂巖，下伏巖層是白堊系張橋組砂巖，因此具備層狀熱儲條件。由此可見，查區(qū)具有帶狀熱儲和層狀熱儲的雙重條件[5]。層狀熱儲是以傳導(dǎo)熱為主；帶狀熱儲是以對流熱為主。

地球化學(xué)溫標(biāo)法是推算地下熱儲溫度的一種比較經(jīng)濟的方法，也是現(xiàn)行《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》中推薦的一種方法，它需要對溫泉或地?zé)峋械乃舆M(jìn)行化學(xué)分析，根據(jù)不同元素的離子濃度進(jìn)行計算，以達(dá)到估算熱儲溫度。我們借助于梅市鄉(xiāng)詹家槽坊的溫泉水的化學(xué)分析結(jié)果進(jìn)行計算，以作為查區(qū)熱儲溫度估算的參考。

根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》（GB/T 11615-2010）附錄A中A.4式—鉀鎂地?zé)釡貥?biāo)計算式：

式中：

C2—水中鉀的濃度，單位為（mg/L）；

C3—水中鎂的濃度，單位為（mg/L）。

2001年梅市鄉(xiāng)詹家槽坊的溫泉水分析結(jié)果為：K=7.39（mg/L）、Mg=29.84（mg/L）；2004年梅市鄉(xiāng)詹家槽坊的溫泉水分析結(jié)果為：K=6.23（mg/L）、Mg=33.54（mg/L）。取兩次分析結(jié)果的平均值代入上式計算得熱儲溫度t=46.78℃。

根據(jù)斷裂帶和地?zé)岙惓５姆植即_定了深鉆（1000m）位置，見圖9。

4 結(jié)論

（1）由于勘查區(qū)基巖地層（古近系定遠(yuǎn)組泥質(zhì)粉砂巖）電阻率低，電性異常幅值小，因此勘查工作需用綜合物探方法進(jìn)行，以彌補物探方法存在干擾和多解性的影響。

（2）通過視電阻率聯(lián)合剖面、激電測深、大地電磁法（MT）、淺層（10m）測溫等綜合物探方法的勘查資料，發(fā)現(xiàn)并圈定了斷裂帶位置、走向等基本性質(zhì)，為地?zé)岙惓^(qū)的圈定提供了基本地?zé)岬刭|(zhì)依據(jù)。

（3）根據(jù)淺層（10m）測溫資料，圈示了勘查區(qū)淺層地溫場的分布特征。由斷裂帶和地溫場的分布特征，指出勘查區(qū)北北東向斷裂是導(dǎo)熱構(gòu)造，確定了深鉆位置。

（4）綜合物探方法勘查確實能夠提供比較多的信息，在對于勘查的目標(biāo)體（如：斷裂）時，應(yīng)該注意不同方法的異常特點進(jìn)行綜合分析、研究和判斷。