音頻大地電磁測(cè)深法在瀘縣玉蟾山地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用

1、音頻大地電磁測(cè)深法在瀘縣玉蟾山地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用音頻大地電磁測(cè)深法在瀘縣玉蟾山地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用地?zé)崾翘N(yùn)藏在地下的一種源源不絕的具有多種用處的資源。它通過(guò)水熱活動(dòng)以熱水或水汽形式出露地表或埋藏在地下，被人們廣泛地用于醫(yī)療、沐寓取暖、育種、洗滌、烘烤和發(fā)電等。隨著生活程度的日益進(jìn)步，利用溫泉進(jìn)展醫(yī)療保艦旅游度假或休閑娛樂(lè)已成為人們生活的一種時(shí)尚，具有很高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。為了進(jìn)步效率，減少投資風(fēng)險(xiǎn)，開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源前必須進(jìn)展地質(zhì)調(diào)查，地球物理勘探是地?zé)豳Y源調(diào)查的重要手段之一。本文采用音頻大地電磁AT法在瀘縣某玉蟾山開(kāi)展了深部地?zé)豳Y源調(diào)查研究，使用非線性反演技術(shù)對(duì)野外資料進(jìn)展處理，查明了研究區(qū)的熱儲(chǔ)地

2、層及地質(zhì)構(gòu)造分布情況，經(jīng)鉆探驗(yàn)證，吻合度較高，獲得了較好的應(yīng)用效果。1研究區(qū)深部地下水水文地質(zhì)條件根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，研究區(qū)水量較為豐富的深部地下水主要有兩層：一是三疊系嘉陵江組碳酸鹽巖裂隙溶洞水；二是二疊系茅口組碳酸鹽巖裂隙溶洞水。1.1三疊系嘉陵江組碳酸鹽巖裂隙溶洞水該類(lèi)地下水廣泛分布于工區(qū)內(nèi)，據(jù)搜集鄰近區(qū)域地?zé)徙@孔揭露，該類(lèi)地下水埋藏于地下450752以下地層中，部分地區(qū)埋深達(dá)1000，含水巖組為三疊系嘉陵江組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖夾頁(yè)巖、鹽溶角礫巖、石膏。出水量可達(dá)107.4310003/d，井口水溫27.529，抽出水為油、氣、水混合物油較少，水呈淺黃色，具有H2S氣味，水質(zhì)類(lèi)型

3、為lS4Na型和lNa型。工區(qū)內(nèi)該地層僅少量出露本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理于古佛山背斜核部，受后期褶鈹構(gòu)造和斷裂構(gòu)造的影響，埋藏相對(duì)較淺，大氣降水和地表水入滲干擾較大，水溫偏低。1.2二疊系茅口組碳酸鹽巖裂隙溶洞水該類(lèi)地下水廣泛分布于工區(qū)內(nèi)，是三疊系嘉陵江組碳酸鹽巖裂隙溶洞水以下的又一主要地下水類(lèi)型。含水巖組為二疊系茅口組灰?guī)r，據(jù)搜集鄰區(qū)百和鎮(zhèn)壇18井和江陽(yáng)鎮(zhèn)通灘區(qū)長(zhǎng)河村荔002-X1井資料，兩井井深分別為2116和2370，均揭穿至茅一地層，水量3008003/d，井口溫度5153，水質(zhì)微渾濁，伴有臭雞蛋味的H2S氣體，為lNa型水。該含水層在工區(qū)以西和以南地區(qū)大面積出露，主要在出露區(qū)接

4、收大氣降水補(bǔ)給后，通過(guò)層間裂隙和斷裂構(gòu)造經(jīng)遠(yuǎn)間隔 徑流后遠(yuǎn)程補(bǔ)給工區(qū)內(nèi)該層地下水。由于埋藏較深，受淺部地下水影響較小，水溫相對(duì)較高。2熱儲(chǔ)層及蓋層深埋于地下的含水巖體及其中的地下水，它們的溫度隨埋深的增加而增高，其增溫狀況一般按地?zé)嵩鰷芈视址Q(chēng)地溫梯度考慮。工區(qū)地溫梯度估計(jì)約為2.2/100，所以，要獲取出水溫度在34以上的地下水，取水層位埋深一般在1000以上，同時(shí)，在適宜的深度范圍內(nèi)，正好存在一定厚度的可能儲(chǔ)水的巖層。2.1熱儲(chǔ)層根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料及相鄰地區(qū)鉆孔提醒情況，工區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)層共有兩層：第一熱儲(chǔ)層為三疊系嘉陵江組地層，第二熱儲(chǔ)層為二疊系茅口組地層。第一熱儲(chǔ)層：為三疊系嘉陵江組地層，巖

5、性為灰?guī)r、白云巖夾石膏、巖鹽，易為水溶蝕，形成巖溶通道，利于地下熱礦水的運(yùn)移和富集儲(chǔ)存，是富水性較大的地層，在深部地?zé)嵩鰷刈饔孟屡c圍巖互相交融聚集而形成熱礦水。同時(shí)，該層是我省川南地區(qū)的重要油氣層，出水多為油、氣、水混合物。第二熱儲(chǔ)層：為二疊系茅口組地層，巖性為灰?guī)r，易為水溶蝕，形成巖溶通道，利于地下熱礦水的運(yùn)移和富集儲(chǔ)存，均是富水性較大的地層，在深部地?zé)嵩鰷刈饔孟屡c圍巖互相交融聚集而形成熱礦水。根據(jù)以上特征，二疊系茅口組熱儲(chǔ)層優(yōu)于三疊系嘉陵江組熱儲(chǔ)層，因此，選擇茅口組地層為鉆探熱儲(chǔ)目的層。2.2熱儲(chǔ)蓋層針對(duì)不同熱儲(chǔ)層，其上蓋層也有所差異。構(gòu)成第一熱儲(chǔ)層的三疊系嘉陵江組地層，上覆侏羅系中下統(tǒng)和

6、三疊系上統(tǒng)須家河組的河湖相泥巖、砂巖、礫巖等碎屑巖沉積，屬層狀巖類(lèi)，厚度達(dá)700。由于泥巖中各種成因的裂隙，具有短小閉合而密度較大的特點(diǎn)，且泥質(zhì)巖石遇水軟化或崩解還能導(dǎo)致裂隙的阻塞。雖上覆的巖類(lèi)中賦存風(fēng)化裂隙水和層間裂隙水，均被互層泥質(zhì)巖類(lèi)所隔離，根本無(wú)水力聯(lián)絡(luò)，故而以整體而言，上覆的碎屑巖類(lèi)構(gòu)成一個(gè)厚大的隔水隔熱蓋層。構(gòu)成第二熱儲(chǔ)層的二疊系茅口組地層，上覆三疊系銅街子組T1t、三疊系飛仙關(guān)組T1f、二疊系吳家坪組P2和二疊系龍?zhí)督MP2l，總厚度近800。上述地層為泥巖、泥晶灰?guī)r、頁(yè)巖，泥質(zhì)含量較重，為相對(duì)隔水層，共同構(gòu)成了一個(gè)厚大的隔水隔熱蓋層。3音頻大地電磁測(cè)深資料處理及解釋方法野外工作利

7、用V8多功能電法儀進(jìn)展，測(cè)量采用張量測(cè)量，觀測(cè)天然電磁場(chǎng)的四個(gè)程度分量Ex、Ey、Hx、Hy，觀測(cè)的頻率范圍為0.0310000Hz，將其分為兩個(gè)頻段。測(cè)點(diǎn)選擇在相對(duì)開(kāi)闊的小片平地上，布極方式為十型，電極距一般為50，部分地段加密至25。為保證視電阻率、阻抗相位資料的周期長(zhǎng)度，所有測(cè)點(diǎn)記錄時(shí)間均超過(guò)3h。資料處理主要使用Tsft2D軟件對(duì)所采集的音頻大地電磁測(cè)深資料進(jìn)展處理。資料處理解釋首先對(duì)野外采集的原始時(shí)間序列進(jìn)展挑選，剔除有明顯干擾的時(shí)間序列段，經(jīng)過(guò)FFT變換，得到互功率譜，經(jīng)Rbust處理得到阻抗結(jié)果，然后根據(jù)數(shù)據(jù)的相干度、偏離度、極化圖以及視電阻率和阻抗相位的連續(xù)性來(lái)刪除質(zhì)量較差的頻

8、點(diǎn)。之后結(jié)合地質(zhì)資料，通過(guò)旋轉(zhuǎn)計(jì)算來(lái)確定數(shù)據(jù)的極化TE、T形式，并繪制兩個(gè)形式的視電阻率、阻抗相位的擬斷面圖和Bsti變換電阻率斷面圖，并對(duì)其作定性分析。初步判斷出剖面電阻率的大致分布，對(duì)于有明顯靜態(tài)位移的測(cè)點(diǎn)作靜態(tài)改正。在定性分析的根底上，使用Tsft2d系統(tǒng)中的非線性反演技術(shù)進(jìn)展反演計(jì)算。由于地球物理反演問(wèn)題的非唯一性和數(shù)據(jù)中噪音的存在，反演結(jié)果具有多解性，根據(jù)地質(zhì)資料、定性分析的認(rèn)識(shí)和模型響應(yīng)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的擬合情況來(lái)斷定模型的有效性。音頻大地電磁法觀測(cè)的根本參數(shù)是互相正交的電場(chǎng)分量Ex，Ey和磁場(chǎng)分量Hx，Hy，通過(guò)式1和式2即可計(jì)算出相應(yīng)頻率所對(duì)應(yīng)的該測(cè)點(diǎn)下隨深度變化的電阻率估計(jì)值。進(jìn)而

9、到達(dá)測(cè)定地下各層電阻率的目的。12式中：f為頻率，單位為Hz；是電阻率；E是電場(chǎng)強(qiáng)度V/k；H是磁場(chǎng)強(qiáng)度nT。必須指出的是，此時(shí)的E與H，應(yīng)理解為一次場(chǎng)和感應(yīng)場(chǎng)的空間張量疊加后的綜合場(chǎng)，簡(jiǎn)稱(chēng)總常在電磁理論中，把電磁場(chǎng)E、H在大地中傳播時(shí)，其振幅衰減到初始值1/e時(shí)的深度，定義為穿透深度或趨膚深度：3由式3可知，趨膚深度隨頻率的降低而增大。根據(jù)趨膚效應(yīng)，大地電磁場(chǎng)的變化周期越長(zhǎng)，電磁場(chǎng)能量在傳播過(guò)程中損耗越小，因此穿透得越深。在理論中不同周期的大地電磁場(chǎng)程度分量的變化，反映了不同深度范圍內(nèi)的電阻率信息。因此通過(guò)觀測(cè)不同頻率的電磁信號(hào)，可獲得不同深度的電性信息，結(jié)合地質(zhì)資料和地層情況，便可解譯目的

10、層的地質(zhì)特征。4音頻大地電磁測(cè)深資料推斷解釋根據(jù)物性測(cè)試和研究區(qū)地球物理反演結(jié)果以及經(jīng)歷統(tǒng)計(jì)，得出不同巖體的電阻率值表1。影響地質(zhì)體電阻率大小的主要因素有地質(zhì)體的礦物成分、構(gòu)造、構(gòu)造及含水情況等。由表1也可以看出工區(qū)內(nèi)泥巖、砂巖、頁(yè)巖、粉砂巖、白云巖和灰?guī)r之間存在明顯的電性差異。因此，研究區(qū)區(qū)具備開(kāi)展大地電磁法的地球物理勘探前提條件。在確定低阻異常情況下，結(jié)合地質(zhì)資料對(duì)異常進(jìn)展綜合分析來(lái)斷定斷層位置及破碎帶大小和范圍為研究區(qū)區(qū)域熱礦水勘查的最正確途徑。由圖1反演斷面圖可以看出，斷面電阻率70-1500，整體上低阻分布范圍相對(duì)較大，推斷為巖體較破碎、地下富含咸水造成。測(cè)線18-24號(hào)測(cè)點(diǎn)電阻率反

11、響為一傾向小號(hào)端的低阻帶，電阻率值主要為5-100，該低阻帶與1線的低阻帶位置對(duì)應(yīng)，斷面特征與鄰區(qū)斷層的斷面電性特征相近，故推斷為斷層破碎帶。同時(shí)可以看出，部分存在較多的低阻團(tuán)塊，推斷為主要由構(gòu)造發(fā)育、部分富含咸水造成，同時(shí)測(cè)線附近存在供電線等人文干擾，盡管工作過(guò)程中采取各種躲避和數(shù)字處理措施，但反演斷面還是不能完全消除這種干擾。因?yàn)榈妥鑸F(tuán)塊的存在，斷面地層分界位置不是特別明晰，但總體上各地層電性還是有比擬明顯的變化，能大致推斷地層的界限。推斷飛仙關(guān)T1f地層以下，斷面電性均表現(xiàn)為高或有升高的趨勢(shì)，因此推斷在勘探深度內(nèi)斷面深部存在高阻的灰?guī)r，主要為二疊系上統(tǒng)吳家坪組P2和二疊系下統(tǒng)茅口組P1。根據(jù)解釋成果、場(chǎng)地地形條件及水文地質(zhì)條件等，建議鉆井位置為18-24號(hào)測(cè)點(diǎn)之間，該段目的熱儲(chǔ)層頂板埋藏深度為18002000。最終在古佛山背斜東南翼近核部確定鉆孔位置，經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，在埋深565950揭露了三疊系嘉陵江組T1j地層，17411909揭露了二疊系下統(tǒng)茅口組P1地層，與音頻大地電磁測(cè)深解釋結(jié)果吻合度較高，所獲得水量、溫度均滿足熱礦泉水相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。5結(jié)語(yǔ)本文從研究區(qū)的深部水文地質(zhì)條件出發(fā)，介紹了區(qū)內(nèi)熱