地?zé)峥辈橹懈鞣N技術(shù)方法的綜合運(yùn)用

李占星

摘要：能源短缺已經(jīng)成為世界性的難題，而地?zé)嶙鳛榭稍偕木G色能源目前已經(jīng)得到了越來(lái)越多的重視，應(yīng)用范圍也日趨廣泛。但是地?zé)豳Y源的開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)性較大，對(duì)于前期工作的要求比較好，因而可以從地球化學(xué)勘查、抽水試驗(yàn)、地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查以及地?zé)崃黧w分析測(cè)試等方面進(jìn)行前期地?zé)峥辈?。本文就地?zé)峥辈橹械母鞣N技術(shù)的綜合運(yùn)用進(jìn)行了分析，以期可以為我國(guó)地?zé)豳Y源開發(fā)成效的提高提供借鑒。

關(guān)鍵詞：地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查；地球物理勘查；地球化學(xué)勘查；綜合運(yùn)用

地?zé)豳Y源的開發(fā)有利于我國(guó)能源規(guī)劃的實(shí)施，作為清潔性可再生能源地?zé)豳Y源的大范圍推廣也可以推動(dòng)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。為了提高地?zé)豳Y源的開發(fā)效率需要做好前期勘查工作，根據(jù)地質(zhì)狀況和技術(shù)水平確定合理的施工方案，進(jìn)行抽水試驗(yàn)確定合理的開采量，除此之外還需要進(jìn)行地?zé)崃黧w樣分析測(cè)試，為地?zé)豳Y源的使用方向和開發(fā)施工提供依據(jù)。

一、地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查

1.1調(diào)查區(qū)域特點(diǎn)

對(duì)于地?zé)岬刭|(zhì)的調(diào)查對(duì)象主要是斷裂深循環(huán)型地?zé)崽?。在?shí)際情況中，這一類型的地?zé)崽锿植寂c基巖山區(qū)，屬于對(duì)流型的水熱系統(tǒng)。斷裂深循環(huán)型地?zé)崽镆话銇?lái)說(shuō)，主要以面積較大的基巖大斷裂作為控?zé)釘嗔?，而較小規(guī)模的斷裂則為斷熱斷裂：在分布形態(tài)主要呈“人”字型分布。斷裂規(guī)模較大的控?zé)岫瓮纬蓵r(shí)間相對(duì)較早，斷裂深度較深，有的甚至斷裂深度能夠達(dá)到上地幔，這一種斷裂是活動(dòng)殼斷裂的一種，地理性質(zhì)比較活躍，往往會(huì)有比較頻繁的反復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)出現(xiàn)降水時(shí)，雨水通過(guò)地表斷裂處流入斷裂帶底部，與從底部上涌的熱量相遇，從而出現(xiàn)地?zé)崃黧w。而對(duì)導(dǎo)熱斷裂帶來(lái)說(shuō)，它們形成的時(shí)間往往比較晚，在規(guī)模上比較小，寬度窄深度淺，基巖較為破碎，因此熱水以及熱流容易通過(guò)這些縫隙到達(dá)表層與地表常溫水結(jié)合形成溫泉。

1.2地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查重點(diǎn)

在進(jìn)行斷裂深循環(huán)型地?zé)豳Y源的勘查時(shí)必須要注意以下五點(diǎn)。一是需要先充分做好二手資料的收集以及整理工作，通過(guò)挖掘過(guò)去地質(zhì)調(diào)查工作中的調(diào)查成果，來(lái)對(duì)地?zé)崽锏男纬稍蛞约耙?guī)模特性做出初步的基本判斷。在實(shí)地勘查之前需要對(duì)調(diào)查區(qū)域的基礎(chǔ)地質(zhì)資料進(jìn)行收集和查閱，對(duì)地?zé)豳Y源的形成、地質(zhì)構(gòu)造、巖漿巖分布以及區(qū)域地層有初步的了解，明確調(diào)查的方向。二是需要針對(duì)地?zé)崽镏車貐^(qū)的基本地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查，包括地層結(jié)構(gòu)、水文情況、巖石特性以及儲(chǔ)熱層狀況等相關(guān)地理信息。做好巖漿巖和地層分布狀況的調(diào)查，明確區(qū)域地層概況，分析地?zé)豳Y源的產(chǎn)量狀況并對(duì)熱儲(chǔ)層和熱儲(chǔ)蓋層進(jìn)行劃分。三是溫泉的調(diào)查，導(dǎo)熱斷裂的存在是溫泉形成的根本原因，因而可以通過(guò)對(duì)溫泉露出部分的水文地質(zhì)的調(diào)查推測(cè)導(dǎo)熱斷裂的相關(guān)問(wèn)題，對(duì)溫泉的變化情況進(jìn)行歸納。對(duì)于地表溫泉進(jìn)行調(diào)查，包括存在溫泉區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況、水文情況以及巖石性質(zhì)等，要研究溫泉的動(dòng)態(tài)變化情況。四是將導(dǎo)熱斷裂和控?zé)釘嗔炎鳛檎{(diào)查的重點(diǎn)包括斷裂的范圍、產(chǎn)狀、發(fā)育程度以及力學(xué)性質(zhì)等等。需要探究控?zé)釘嗔岩约皩?dǎo)熱斷裂的具體位置，對(duì)這兩者的形狀以及破碎點(diǎn)的分布都有著清楚的認(rèn)識(shí)。五是物探方法的布置，結(jié)合調(diào)查區(qū)域的地質(zhì)地貌進(jìn)行物探方法布置位置的確定。

二、地球勘查

2.1地球物理勘查

物探工作的布置需要圍繞露出點(diǎn)進(jìn)行，以導(dǎo)熱斷裂影響深度、位置、富水性等的探測(cè)作為勘查的目的。常用的地球物理勘查方法包括測(cè)探法、瞬變電磁法、視電阻率剖面法等等。當(dāng)?shù)責(zé)岽嬖诿黠@的異常時(shí)可以采取地溫測(cè)量對(duì)上述勘查結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)充。一般來(lái)說(shuō)勘探線需要垂直于斷裂進(jìn)行布置，長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)地?zé)崽锏倪吔?，?duì)于明顯異常的區(qū)域需要提高重視程度，進(jìn)行加密控制，物理勘查的測(cè)量距離需要存在一定的差別。之后可以在明確地?zé)崽锓植挤秶瓦吔绲幕A(chǔ)之上對(duì)于存在地?zé)崦黠@異常的區(qū)域進(jìn)行機(jī)電測(cè)探點(diǎn)的布置，從促進(jìn)極化異常的激發(fā)，根據(jù)此進(jìn)行地?zé)峋恢玫拇_定。

新生代凹陷帶以傳導(dǎo)型的沉積盆地型地?zé)崽镙^為常見(jiàn)，因而地表往往無(wú)溫泉出露，而且地?zé)岙惓，F(xiàn)象也不明顯。進(jìn)行地球物理勘查時(shí)要提高對(duì)于砂礫巖、新近系半膠結(jié)砂巖的重視，這兩種巖類具有孔隙度較大、富水性好的特點(diǎn)。一些新近系厚度較小的凹陷帶受到地質(zhì)條件的限制熱儲(chǔ)層大多為古近系砂層，但是這種巖類的成巖程度比較高導(dǎo)致地下水的流量也比較小。在進(jìn)行物理勘探時(shí)如果將鉆孔設(shè)置在斷層附近時(shí)，涌水量會(huì)稍大一些但與新近系熱儲(chǔ)層仍然存在較大的差距?？梢圆捎么蟮仉姶艤y(cè)探法、瞬變電磁法等進(jìn)行勘查，對(duì)地?zé)崽锏膮^(qū)域的古近系和新近系的斷裂位置、產(chǎn)狀、埋深以及厚度進(jìn)行查明?？碧骄€垂直于隱伏斷裂帶布置，在重點(diǎn)測(cè)區(qū)可以適當(dāng)增加測(cè)點(diǎn)的數(shù)量。

在初步勘查結(jié)束之后可以在預(yù)制地?zé)峋浇蛘呤瞧渌漠惓５投诉M(jìn)行地震勘探線的布置，查明重點(diǎn)區(qū)域的熱儲(chǔ)層埋深、巖性、厚度以及地?zé)峋纳疃?、位置等情況，結(jié)合調(diào)查結(jié)果對(duì)當(dāng)?shù)氐牡責(zé)豳Y源可利用情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括熱儲(chǔ)層段以及相應(yīng)的巖石性質(zhì)。鉆孔工作完成之后需要在地?zé)峋┕そY(jié)束之前對(duì)其進(jìn)行全面的物理勘查，物探參數(shù)包括自然電位、地?zé)峋疁囟?、視電阻率以及自然伽馬等，技術(shù)人員可以根據(jù)相關(guān)的測(cè)量曲線對(duì)地層進(jìn)行劃分，確定出地?zé)豳Y源可以利用的熱儲(chǔ)層位置、巖性、厚度以及溫度等參數(shù)，為地?zé)峋拈_發(fā)方案制定提供依據(jù)，確保地?zé)峋馁|(zhì)量和地?zé)豳Y源開發(fā)效率。

需要注意的是為了確保地?zé)岬厍蛭锢砜辈榈臏?zhǔn)確性可以將實(shí)地的物探資料與區(qū)域地質(zhì)背景資料和地?zé)峋嚓P(guān)資料進(jìn)行緊密的結(jié)合，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。斷裂深循環(huán)型地?zé)崽锏牡責(zé)峋粸橹勾_定至關(guān)重要，對(duì)此可以將化探資料與物探資料進(jìn)行結(jié)合，提高地?zé)峋_發(fā)的成功率，降低地?zé)豳Y源利用的風(fēng)險(xiǎn)性。

2.2地球化學(xué)勘查

一些斷裂深循環(huán)型地?zé)崽锏乃疅峄顒?dòng)比較強(qiáng)烈就會(huì)導(dǎo)致淺層地溫異常情況的出現(xiàn)，淺層部分的土體和地下水也會(huì)存在地球化學(xué)異常。巖土中的B、zn、Rb、以及As等都與熱水存在密切的關(guān)系，淺層地?zé)峄顒?dòng)強(qiáng)烈的低熱量這些元素的含量往往要高于正常水平，因而可以采取地球化學(xué)勘查作為地?zé)峥辈榈闹匾侄??？梢栽诘責(zé)崽锏膶?dǎo)熱斷裂處土壤進(jìn)行采樣剖面的布置，為了避免人類活動(dòng)影響勘查結(jié)果準(zhǔn)確性以采集地表下部超過(guò)一米土體作為測(cè)量樣比較前方。對(duì)土壤樣的Hg、Sb、Bi等與水熱活動(dòng)關(guān)聯(lián)較大的微量元素進(jìn)行測(cè)試。對(duì)測(cè)區(qū)的土壤樣本中的化學(xué)元素進(jìn)行分析和比對(duì)時(shí)可以將該地區(qū)的背景值作為正常的化學(xué)元素含量值，土壤測(cè)試結(jié)果與背景值進(jìn)行比較，達(dá)到背景值的兩倍以上時(shí)則認(rèn)為異常?？梢詫y(cè)量結(jié)果按照分元素編制的方式制成化學(xué)元素含量剖面圖。地球化學(xué)勘查是控制地?zé)徇吔绲闹匾侄巍Ｔ趯?shí)際的地?zé)峥辈橹锌梢詫⑽锾狡拭媾c化探剖面重合對(duì)異常進(jìn)行綜合的對(duì)比，從而確保地?zé)岙惓７秶Χǖ目茖W(xué)性。水樣的采集點(diǎn)布置盡可能均勻，出露地表的溫泉必須進(jìn)行采樣，于此同時(shí)淺層地下水以及周圍的其他井泉水也需要采樣，當(dāng)淺層地?zé)崴休^之普通井水的上述幾種金屬離子較多時(shí)則表明該區(qū)域存在物質(zhì)交換以及較強(qiáng)的水熱活動(dòng)的可能性較大。

三、地?zé)崃黧w分析測(cè)試和抽水試驗(yàn)

3.1地?zé)崃黧w分析測(cè)試

地?zé)崃黧w分析測(cè)試一般在抽水試驗(yàn)結(jié)束之前進(jìn)行，技術(shù)人員可以在地?zé)峥辈閰^(qū)域內(nèi)進(jìn)行地?zé)崃黧w樣的采集，之后根據(jù)需要測(cè)試的項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和執(zhí)行。必須要對(duì)地?zé)崃黧w樣進(jìn)行全方位的分析，常用的分析項(xiàng)目包括放射性同位素14c、3H、穩(wěn)定性同位素180、34S以及2H、理療熱礦水的線管項(xiàng)目以及飲用天然礦泉水的相關(guān)項(xiàng)目測(cè)試等等?？梢詫?duì)各項(xiàng)目的分析結(jié)果進(jìn)行綜合的分析和整理，以此作為地?zé)豳Y源開發(fā)利用方向選擇的依據(jù)。放射性同位素的測(cè)試主要是為了對(duì)地?zé)崃黧w的生成年齡進(jìn)行判斷，而穩(wěn)定同位素則可以作為地?zé)崃黧w補(bǔ)給來(lái)源確定的依據(jù)。

3.2抽水試驗(yàn)

地?zé)峥辈槌樗囼?yàn)的次數(shù)以三次為宜，在試驗(yàn)之前必須要對(duì)地?zé)峋M(jìn)行徹底的清洗，確保水質(zhì)的清澈和砂石的潔凈。穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)常常按照從大到小的順序進(jìn)行。地?zé)峥辈槿藛T需要時(shí)刻留意水位的狀況，根據(jù)水位的變化進(jìn)行水位回復(fù)曲線的繪制。水位恢復(fù)曲線和降深曲線都是地質(zhì)勘查各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算的重要依據(jù)，需要計(jì)算得到的水文地質(zhì)參數(shù)包括滲透系數(shù)、彈性釋水系數(shù)以及含水層導(dǎo)水系數(shù)等。之后可以在穩(wěn)定流理論的支持下進(jìn)行影響半徑等數(shù)據(jù)的計(jì)算。對(duì)不同方法得出的參數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較和分析，并確定最終的取值，然后依據(jù)三次降深抽水曲線得到的降深值和流量繪制Q-s關(guān)系曲線，確定曲線的類型，列出回歸方程根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)地?zé)峋漠a(chǎn)能進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，地層的結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)地?zé)豳Y源的開發(fā)利用產(chǎn)生重要的影響，呈帶狀分布以及受斷裂控制的地?zé)豳Y源開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)性更高，針對(duì)于此相關(guān)技術(shù)人員必須要在勘查之前對(duì)開發(fā)區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)背景資料的查閱，在異常區(qū)域利用鉆探、抽水試驗(yàn)、地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查等技術(shù)手段，確保地?zé)峥辈榈膶?shí)效性，為后續(xù)的地?zé)豳Y源開發(fā)方案的制定提供依據(jù)。