綜合地球物理勘探在遼西綏中地區(qū)地?zé)豳Y源勘查中的應(yīng)用

陳永生+葛志廣+于秋生+趙繼文

摘要：為了查明深大斷裂位置，解決構(gòu)造異常分布的基本特征；為了了解地下水賦存與分布狀態(tài)，掌握含水層厚度及富水狀況，并據(jù)此圈定地?zé)岙惓７秶１疚牟捎酶呙芏入娮杪史?、淺層地震反射波法及音頻大地電磁測深法對該區(qū)進行了物探工作。研究結(jié)果表明：該區(qū)第四系覆蓋層厚度25m左右，存在隱伏深大導(dǎo)水?dāng)嗔袴1，F(xiàn)1走向近于東西，傾向北，傾角70～85°，后期的鉆探產(chǎn)生的地?zé)峋l(fā)生自流現(xiàn)象，水頭高度4.5m，自流量達(dá)700 t/d，水溫達(dá)到38度。鉆探成果證明了該方法現(xiàn)實意義較強，可應(yīng)用于地?zé)豳Y源的勘察中。

關(guān)鍵詞：高密度電阻率法；淺層地震反射波法；音頻大地電磁測深法；斷層；地?zé)?/p>

1、引言：眾所周知，地?zé)豳Y源就是以水為介質(zhì)把熱帶到地表的一種能源形式。地?zé)崮芷鹪从诘厍虻娜廴趲r漿和放射性物質(zhì)的衰變，地下水的深處循環(huán)和來自極深處的巖漿侵入到地殼后，把熱量從地下深處帶至近表層[1]。因此，地?zé)豳Y源的形成一般都和深大斷裂、地下水的賦存息息相關(guān)。

高密度電法經(jīng)常在隱伏斷裂勘察[2]、涌水通道勘察[3]、采空區(qū)勘察[4]中發(fā)揮重要作用，主要是利用地下巖層電阻率的差異原理而進行；淺層地震反射波法是對淺層具有波速差異的地層或構(gòu)造進行探測的一種地震勘探方法，經(jīng)常在在隱伏斷裂勘察中[5、6]得到應(yīng)用；音頻大地電磁法是通過觀測雷電、太陽風(fēng)等天然音頻電磁波在大地產(chǎn)生的感應(yīng)電磁場來研究地下電性結(jié)構(gòu)的一種地球物理方法，目前廣泛應(yīng)用在地下斷裂勘察[7]與礦區(qū)探水中[8]。前人研究表明[9]，地?zé)豳Y源勘查應(yīng)視情況采用綜合物探方法進行，避免采用單一方法在深度、廣度、精度方面的影響。張勇[10]、李軍[11]等人的研究成果也表明，綜合物探方法可大大提高物探成果的地質(zhì)解釋精度和成果分析質(zhì)量。

借于高密度電阻率法、淺層地震發(fā)射波法、音頻大地電磁測深法各自的優(yōu)點，減少物探誤判，本文綜合采用了以上三種方法研究了遼西綏中地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造條件及含水層富水條件，為地?zé)峋脑O(shè)計與施工提供了依據(jù)。

2、工程概況

綏中位于遼寧西部，與河北省毗鄰，工作區(qū)位于綏中縣李屯河谷上，從地質(zhì)力學(xué)角度看，工作區(qū)位于新華夏系第三起帶與天山-陰山東西構(gòu)造帶的交匯處，從大地構(gòu)造學(xué)上看，工作位于中朝準(zhǔn)地臺區(qū)（Ⅰ）、燕山臺褶帶（Ⅰ4）、山海關(guān)臺拱（Ⅰ42）、綏中凸起（Ⅰ42-1）上，地?zé)峥辈榫唧w位于綏中李屯河中游，地貌屬李屯河谷、丘間溝谷及剝蝕低丘；河谷中分布第四系沖洪積物（Q4al-pl），厚度2～5米不等。剝蝕低丘離主要由太古界混合花崗巖（Mγ1）構(gòu)成；區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要受東西向的明水?dāng)嗔芽刂疲诠ぷ鲄^(qū)北部邊緣通過。受明水?dāng)嗔褞Э刂疲{(diào)查區(qū)發(fā)育有次一級F1斷裂，走向近于東西，傾向北，傾角70～85°，斷層切割太古代混合花崗巖，沿斷層有燕山早期流紋斑巖[λπ53]侵入體，屬殼斷裂，該斷層為控?zé)針?gòu)造。

本次勘查工作共布置并完成高密度電阻率法測線9條，控制剖面長度590米，物理點60個；完成淺層地震反射波法測線3條，控制剖面長度1.69千米，物理點172個；完成音頻大地電磁測深法測線2條，控制剖面長度0.683千米，物理點51個，詳見圖1。

3、測試結(jié)果及解譯

資料的解釋推斷是以地質(zhì)資料為基礎(chǔ)、物探異常特征為依據(jù)，逐步完善，遵照由已知到未知，先定性后定量，由點到面的原則，反復(fù)地進行綜合分析解釋。

3.1高密度電阻率法低阻帶異常。研究區(qū)高密度電阻率法實測視電阻率擬斷面圖如圖2-圖5所示。從圖中可見水平方向上色帶層次分布不連續(xù)，表明淺部地層分布不均勻，視電阻率值小于60～467Ωm不等，以深藍(lán)色、淺藍(lán)色、綠色彩帶顯示，為第四系松散層的反映，厚度平均25m左右。深部梯度變化較大，820～880/Ⅰ、290～340/Ⅱ、330～390/Ⅲ 、320～430/Ⅳ點出現(xiàn)“漏斗”狀低阻凹陷區(qū)，以灰色、藍(lán)色或綠色彩帶顯示，視電阻率值小于350Ωm，電阻率值最低小于100Ωm，為斷層的反映。其兩側(cè)相對高阻分布，視電阻率值大于1266Ωm，以紅色、深紅色或紫色彩帶顯示，反映隱伏巖體比較完整。

3.2淺層地震反射波法。施工過程中，共設(shè)置了3條淺層地震發(fā)射波剖面，分別為Ⅰ線、Ⅳ線、Ⅳ線，處理后的反射波形如圖6-圖8。從圖6-圖8可以看出，區(qū)內(nèi)23/Ⅰ、41/Ⅳ及43/Ⅳ點附近反射波形同相軸產(chǎn)生錯動現(xiàn)象，結(jié)合三條剖面的空間分布特征，初步推斷為斷層的反映。

3.3音頻大地電磁測深法特征。項目區(qū)共設(shè)置音頻大地電磁測深法剖面兩條，分別是290～310/Ⅱ及320～420/Ⅳ，如圖9-10所示。從剖面圖中可見，深部具備明顯的電阻率低值區(qū)，電阻率等值線下沖并將兩側(cè)高阻體切斷，推測為深部巖石破碎所引起，高低阻間深斷裂附近的巨大低阻體對熱源導(dǎo)通較為有利，具備蘊藏地?zé)岬牧己脳l件。

綜合以上三種物探方法，結(jié)合地質(zhì)地形圖，可以斷定該區(qū)存在一條比較大的斷裂，第四系厚度約為25m左右。根據(jù)斷層內(nèi)部的電阻特性，推斷該斷層為一儲水構(gòu)造，有較大進行進一步勘探意義。

4、物探結(jié)果的驗證

根據(jù)本次物探工作成果，按物探建議鉆孔位置—310/Ⅱ布置地?zé)峥辈榭滓粋€，孔深200米，實際鉆進于140～230m 見到破碎帶，出現(xiàn)了地?zé)峋粤鳜F(xiàn)象，水頭高度4.5m自流量達(dá)700噸/日，水溫達(dá)到38度。

結(jié)論：通過高密度電阻率法、淺層地震發(fā)射波法、音頻大地電磁測深法對遼西綏中地區(qū)進行了物探工作，得出如下結(jié)論：（1）該區(qū)第四系松散層厚度平均25m左右，區(qū)域內(nèi)存在一條深度較大斷裂帶。（2）根據(jù)斷裂帶電阻率特點，推斷該斷裂為一儲水構(gòu)造，具有較強地?zé)衢_發(fā)潛力；（3）高密度電阻率法、淺層地震發(fā)射波法、音頻大地電磁測深法三種物探方法重復(fù)性很好，皆能證明該斷裂的存在，吻合度較高。（4）后期鉆探形成了自流井，水溫達(dá)到38度，自流量達(dá)2500噸/日，證明物探結(jié)果正確性。

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