李進安,葛曉東,于春莉
(內(nèi)蒙古自治區(qū)第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院,呼和浩特 010050)
地?zé)嶙鳛橐环N綠色可再生能源,在世界能源構(gòu)成中占據(jù)了重要地位。2017年國家發(fā)展改革委印發(fā)《地?zé)崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》,目前正在設(shè)計的深部探測計劃把地?zé)岱旁诹酥匾恢?。地?zé)豳Y源能夠改善人民生活質(zhì)量,提高綠色環(huán)境效益,已被廣泛應(yīng)用于發(fā)電、旅游、供暖、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域,是太陽能、核能、石油、煤炭等以外的另一種清潔能源[1],對減少燃煤等能源消耗,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),保護生態(tài)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實意義。地?zé)豳Y源勘查開發(fā)利用已在北京、天津等城市獲得較高的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益[2- 3],同時也帶動了內(nèi)蒙古地區(qū)地?zé)峥辈榈臒岢薄?/p>
烏蘭哈達地區(qū)是內(nèi)蒙古高原南部迄今發(fā)現(xiàn)的唯一全新世有火山噴發(fā)的地區(qū),這使得該地區(qū)具有極高的科學(xué)研究、考察及旅游觀光價值。同時,地?zé)豳Y源勘查與開發(fā)顯得尤為重要,當(dāng)?shù)卣种匾暎⒁褜鹕降刭|(zhì)遺跡保護與地?zé)豳Y源開發(fā)進行了科學(xué)合理的規(guī)劃。
地?zé)嵋话惴譃闊釋α餍秃蜔醾鲗?dǎo)型兩種,我國地?zé)岫鄬儆谥械蜏貍鲗?dǎo)型地?zé)醄4- 6]。在地?zé)峥辈橹?,常用的勘查方法有多種,包括遙感測量、化探測量、地面測與調(diào)查、重力測量、航空磁法測量、電磁法測量、鉆探等。本文對地面地質(zhì)測繪和可控源音頻大地電磁測深法在烏蘭哈達地區(qū)地?zé)豳Y源勘查中的應(yīng)用效果進行分析討論。
烏蘭哈達地區(qū)位于內(nèi)蒙古烏蘭察布市察哈爾右翼后旗中部,北距白音查干鎮(zhèn)約20km,烏蘭哈達有集寧—二連浩特的鐵路,二連浩特—廣州的G55高速公路及國道208線經(jīng)過,至周圍各旗縣也分別有公路相連,交通便利。
烏蘭哈達地處內(nèi)蒙古高原腹地,為低山丘陵與溝谷洼地相間,地形起伏較大,總體趨勢是東高西低。該區(qū)地貌類型可劃分為3種成因類型,5種形態(tài)類型,詳見表1。
表1 地貌類型劃分表
烏蘭哈達地區(qū)古生代地層區(qū)劃屬于華北地層大區(qū),陰山地層分區(qū);中、新生代地層區(qū)劃屬于大興安嶺—燕山地層分區(qū),陰山地層小區(qū)。
據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)及鉆孔資料,烏蘭哈達地區(qū)地表廣泛分布第四系粉砂及黏土層,厚度達幾十米。深部地層由新到老為新近系寶格達烏拉組(N2b)厚度約300 m,巖性為紅色泥巖;漢諾壩組(N1h)厚度約200 m,巖性為灰黑色玄武巖;薊縣系比魯特組(Jxb)厚度約2150 m,石英砂巖、石英巖及變礫巖;太古界灰白色大理巖和石英巖。
烏蘭哈達地區(qū)巖漿活動強烈且頻繁,勘查區(qū)內(nèi)有華力西晚期、燕山早期侵入的巖漿巖,喜山期也有強烈的火山巖噴發(fā)。華力西晚期侵入巖大面積分布在烏蘭哈達南北兩側(cè)地區(qū),巖性為灰白色花崗閃長巖(γδ4)和鉀長花崗巖(γ4)。燕山早期侵入巖為肉紅色鉀長花崗巖(γ5),主要分布于烏蘭哈達北部,喜山期火山巖分布在烏蘭哈達南部。
該地區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育,主要分布有康保復(fù)背斜、吉棍塔拉—當(dāng)郎忽洞盆地、土牧爾臺褶斷帶等構(gòu)造如圖1所示。同時,該地區(qū)存在F1斷裂帶呈北西向展布,傾向北東,寬度400~1500 m,該斷裂被新生界覆蓋,為推測斷裂帶。受本區(qū)域構(gòu)造影響,尤其F1斷裂帶的存在為本勘查區(qū)地殼深部熱源上導(dǎo)提供主要通道。
圖1 烏蘭哈達地區(qū)構(gòu)造綱要圖
烏蘭哈達勘查區(qū)南北兩側(cè)地貌為低山丘陵,均有基巖出露,中間地面高程相對較低,為山傾斜平原、河谷洼地、臺地地貌。該地區(qū)受F1深大斷裂帶構(gòu)造控制,雖然下部地層為薊縣系基巖老地層,巖石致密堅硬,但由于斷裂構(gòu)造裂隙的存在使得該地層構(gòu)成了本地?zé)崽镏饕獰醿樱瑢儆谑軘嗔褬?gòu)造控制的帶狀熱儲。該區(qū)域分布新近系寶格達烏拉組紅色泥巖地層,泥巖特征表現(xiàn)為孔隙度小且地層熱導(dǎo)率低,起到保溫隔熱作用,為本區(qū)域提供很好的蓋層條件。該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造活動頻繁,尤其F1深大斷裂帶的存在,形成了以斷裂構(gòu)造裂隙為主的帶狀熱儲型地?zé)崽?,且垂向?gòu)造裂隙較發(fā)育,有利于地殼深部熱源上導(dǎo),使地下深部地?zé)崃黧w涌入熱儲層。
通過地?zé)岬刭|(zhì)測繪工作,圈定勘查區(qū)內(nèi)地質(zhì)界線,了解區(qū)內(nèi)基巖出露分布情況。同時,采用測溫儀對區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)點進行分層測溫,根據(jù)分層測溫成果數(shù)據(jù)繪制同標(biāo)高地溫等值線,仍然可以看出烏蘭哈達地區(qū)西北部的井溫高于其他區(qū)域1~2℃,與斷裂走向一致。
本次可控源音頻大地電磁法(CSAMT)測深工作以烏蘭哈達地區(qū)F1深大控制斷裂帶為重點開展,勘查使用的儀器為V8電法工作站,垂直于F1斷裂帶布設(shè)了6條測深剖面。通過分析可控源解譯成果,驗證了深大斷裂存在的真實性,對勘查區(qū)地層的電性特征有了進一步的了解和認識,根據(jù)地下各個巖層的電性特征劃分了地下各巖層的接觸關(guān)系。其中L02線深度—電阻率等值線斷面如圖2和圖3所示。
由圖2和圖3可見,有兩處電阻率橫向變化梯度帶,分別為10號點和74號點處,推斷認為是F1斷裂帶的兩側(cè)。在10號點左側(cè),上部200 m以上表現(xiàn)為低電阻率值,200 m以下電阻率值逐步抬升;在74號點右側(cè),存在大范圍的高電阻率異常,非常接近地表,高值異常區(qū)埋深僅100 m左右。分析認為圖2剖面所顯示的低電阻率異常在淺層深度200 m以上主要由寶格達烏拉組泥巖及漢諾壩組玄武巖引起,其余地段主要由薊縣系比魯特組的石英砂巖、石英巖及角山變礫巖引起,高電阻率異常是侵入花崗巖體的反映。
綜合解譯資料進行分析研究,推斷地層與電性層有以下對應(yīng)關(guān)系:新生界地層電阻率相對較低,第四系沖洪積地層電阻率30~50 Ωm,寶格都烏拉組泥巖地層電阻率40~80 Ωm,漢諾壩組玄武巖電阻率50~150 Ωm;元古界比魯特組石英砂巖、石英巖、變粒巖電阻率30~300 Ωm;太古界烏拉山群大理巖、石英巖電阻率500~1300 Ωm;侵入巖電阻率大于1000 Ωm。
圖2 L02線深度-電阻率等值線斷面圖
圖3 L02線推斷電性層斷面圖
烏蘭哈達地?zé)峋甖K03井深2006.8 m。根據(jù)測井曲線及巖屑錄井成果綜合對比分析,劃分本井實際鉆遇地層為:第四系粉砂質(zhì)黏土層,厚度0~30 m;新近系上新統(tǒng)泥巖及砂礫巖,厚度30~300 m;新近系中新統(tǒng)玄武巖,300~505 m;薊縣系石英砂巖、石英巖、蝕變巖及角閃變粒巖,厚度505~2006.8 m。根據(jù)鉆遇地層資料與可控源音頻大地電磁測深地質(zhì)解譯成果進行比對分析,結(jié)論基本一致,驗證了可控源音頻大地電磁測深地質(zhì)解譯成果的可靠性。該井取水段為480.0~2006.8 m,最大涌水量為1019.28 m3/d,出水溫度29 ℃,地?zé)崃黧wpH 7.28,總礦化度為1.72 g/L。
(1)本次在綜合研究收集的重力、航磁及已有地?zé)岬刭|(zhì)資料基礎(chǔ)上,通過地?zé)岬刭|(zhì)測繪、可控源音頻大地電磁測深等調(diào)查方法對烏蘭哈達地區(qū)進行地?zé)峥辈?,認為該區(qū)域具備地?zé)豳Y源形成的“熱源、通道、儲層、蓋層”等重要條件,具有較好的區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)背景和地?zé)豳Y源勘查前景。
(2)利用可控源音頻大地電磁法(CSAMT)進行地?zé)豳Y源勘查,通過鉆探驗證CSAMT解譯成果,推斷地層巖性和斷裂構(gòu)造與實際情況相一致,認為該方法在烏蘭哈達地區(qū)的應(yīng)用效果較好,對勘查地?zé)崽锔鼮橛欣?/p>
(3)ZK03地?zé)峋悄壳盀跆m哈達地區(qū)唯一成功實施的一眼地?zé)崽讲山Y(jié)合井,是一次提高和突破,證實了該地區(qū)以斷裂破碎帶控制的帶狀型熱儲層。該區(qū)熱儲層均為薊縣系老地層,基巖富水性弱,勘查以斷裂構(gòu)造裂隙為主的帶狀熱儲地?zé)崽锔挥刑魬?zhàn)性,為進一步分析烏蘭哈達及其周邊地區(qū)地?zé)豳Y源的勘查與開發(fā)利用提供依據(jù),并奠定了基礎(chǔ)。