超長(zhǎng)電磁波地下遙感技術(shù)在豫東地?zé)豳Y源勘探中的應(yīng)用

熱資源是集熱、礦區(qū)和水于一體的清潔而寶貴的資源。被稱為21世紀(jì)最具潛力的綠色環(huán)保能源之一。目前,地?zé)豳Y源的勘探、開發(fā)還剛起步,還沒有切實(shí)有效的勘探方法。由于地?zé)豳Y源一般埋藏較深,地質(zhì)調(diào)查分析僅能在地表及以往所做地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上做一定的宏觀分析推斷,鉆孔勘探雖直觀,但費(fèi)用高,且僅能局限到點(diǎn)。超長(zhǎng)電磁波地下遙感技術(shù)是一項(xiàng)新的地球物理勘探技術(shù),可做大面積的勘查,可探測(cè)地下10000m以內(nèi)的地層界面,其低廉的勘探費(fèi)用和快捷的測(cè)試方法受到了重視。北京大學(xué)依此技術(shù)研究開發(fā)的YC-3型超長(zhǎng)波探測(cè)儀在隱伏地質(zhì)巖體調(diào)查中得到了顯著的成果。我們將超長(zhǎng)電磁波地下遙感技術(shù)及YC-3型超長(zhǎng)波探測(cè)儀應(yīng)用于河南省鄢陵陳化店地區(qū)熱資源勘探,取得了可喜的效果。1地下長(zhǎng)距離微波技術(shù)1.1地下超高壓信號(hào)檢測(cè)超長(zhǎng)電磁波地下遙感技術(shù)因其使用的電磁波的波長(zhǎng)可穿透深部地層。來自太陽(yáng)的能量和電離層反射全球雷電能量注入地下,與地下不同深度的地質(zhì)巖體相互作用可產(chǎn)生不同頻率的超長(zhǎng)電磁波,并傳到地面上來。利用超長(zhǎng)電磁波探測(cè)儀接收記錄來自地下的超長(zhǎng)電磁波。超長(zhǎng)電磁波頻譜曲線振幅強(qiáng)弱,主要與巖石密度、膠結(jié)程度、破壞程度以及磁性和介電常數(shù)有關(guān)系,頻譜曲線能反映出有巖性差別的“巖性界面”、“風(fēng)化面”、“斷層面”及“含水部位”。1.2稀疏程度的描述超長(zhǎng)電磁波頻譜曲線形態(tài)特征可用幅值、均勻度、平穩(wěn)度、稀疏程度來描述。頻譜曲線解釋主要是分析曲線的幅值變化,通過不同深度頻譜曲線的變化及不同測(cè)點(diǎn)頻譜曲線對(duì)比,即可劃分不同的地質(zhì)界面、斷裂構(gòu)造及含水部位等。1.3地層、巖性、地質(zhì)條件研究頻譜曲線解譯是一個(gè)綜合分析研究過程,既要對(duì)頻譜曲線特征作深入細(xì)致的分析對(duì)比,又要對(duì)測(cè)區(qū)地層、巖性、構(gòu)造、水文地質(zhì)等有較詳細(xì)的了解。頻譜曲線解譯要遵循由已知到未知,先易后難的原則,解譯時(shí),首先考慮哪些屬于電干擾、外來脈沖干擾,哪些屬于有用的地質(zhì)信息,排除干擾信息,提取有用地質(zhì)信息。2內(nèi)熱水型地?zé)豳Y源地?zé)豳Y源有蒸汽型、熱水型、干熱巖型、地壓型和巖漿型五大類,不同類型的地?zé)豳Y源由不同的地質(zhì)條件決定。鄢陵地區(qū)目前所能利用的地?zé)豳Y源為沉積層內(nèi)或基巖風(fēng)化帶內(nèi)熱水型地?zé)豳Y源。一般來說,深度每增加100m,地球的溫度就增加3℃左右。這就意味著地下1000m的地層,就有45℃的熱水,然而,由于地質(zhì)構(gòu)造的作用,某些區(qū)域的地段內(nèi),會(huì)形成地?zé)岙惓?其形成的地質(zhì)條件是:(1)要有足夠厚的沉積層,才有好的保溫條件;(2)基底大的斷裂構(gòu)造附近常常是地?zé)岙惓^(qū);(3)沉積層內(nèi)或基巖風(fēng)化帶要有含水層。因此,探明沉積層厚度,確定基底斷裂具體位置及沉積層及基巖風(fēng)化帶含水層部位是地?zé)峥碧降闹饕蝿?wù)。3在地質(zhì)勘探中，長(zhǎng)波地震技術(shù)的應(yīng)用和影響分析3.1深斷裂調(diào)查剖面位置及測(cè)點(diǎn)布設(shè)勘查區(qū)位于鄢陵陳化店鎮(zhèn)西側(cè),南北長(zhǎng)2000m,東西寬1000m,區(qū)域橫跨鄢陵許昌深斷裂,為查明鄢—許深斷裂位置、產(chǎn)狀、性質(zhì)及勘查區(qū)新生界沉積厚度,在本區(qū)內(nèi)垂直深斷裂布置2條勘查剖面,每條剖面布設(shè)20個(gè)測(cè)點(diǎn),在對(duì)資源初步分析后,在斷裂附近布設(shè)2個(gè)測(cè)點(diǎn),詳見圖1。為提高解譯精度,每個(gè)測(cè)點(diǎn)分別采集北東向和北西向(天線方向)各一次數(shù)據(jù),多數(shù)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集深度為2000m,采樣密度為2m,共獲得超長(zhǎng)波探測(cè)曲線84條。3.2上伏法層厚度測(cè)區(qū)內(nèi)自上而下分布著第四系松散巖類、第三系碎屑巖類、寒武奧陶系碳酸鹽巖類等。第四系沉積厚度180～250m,超長(zhǎng)波曲線特征為變化幅度小,稀疏,與下伏第三系界面較清晰,第三系沉積厚度500～1000m,超長(zhǎng)波曲線特征為變化幅度小,較密,與下伏寒武奧陶系界面清晰。在Y3與Y13號(hào)測(cè)點(diǎn)以南,該層厚度在600m左右,Y4與Y14號(hào)點(diǎn)以北該層厚度均大1000m。寒武奧陶系碳酸鹽巖類超長(zhǎng)波曲線特征為幅值高,所有曲線均未探測(cè)到底板界面。3.3地層解譯結(jié)果斷裂構(gòu)造解譯是在地層結(jié)構(gòu)解譯的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。根據(jù)各測(cè)點(diǎn)及剖面上各巖性段的厚度變化、埋深變化進(jìn)行綜合分析解譯。通過對(duì)兩剖面的地層解譯結(jié)果可以看出,Y6與Y7、X7與X8,兩點(diǎn)平面距離相差100m,而寒武奧陶系碳酸鹽巖頂板埋深相差400m,說明在Y6與Y7,X7與X8之間有斷層通過。Y21點(diǎn)寒武奧陶系碳酸鹽巖頂板埋為1200m,在斷層以北。3.4斷裂北緣第三系熱儲(chǔ)沉積特征在斷裂以南,第三系頂板埋深200m,底板埋深700～800m,沉積厚度500～600m,由于上覆第四系沉積厚度較小,埋藏淺,保溫條件差,斷裂以南第三系熱儲(chǔ)較差。在斷裂以北,僅第三系沉積厚度就達(dá)1000m,保溫條件較好。從超長(zhǎng)波曲線分析,第三系底部及寒武奧陶系碳酸鹽巖風(fēng)化帶內(nèi)有多段含水層,因此,斷裂以北斷裂附近熱儲(chǔ)較好,預(yù)估1000～1200m熱儲(chǔ)溫度可達(dá)50℃。3.5地層巖性和地溫增加量在根據(jù)超長(zhǎng)電磁波解譯成果確定的鉆孔位置(Y21測(cè)點(diǎn))處開鉆鑿井。鉆進(jìn)至1100m時(shí),巖性變硬,鉆進(jìn)困難。鑿井方認(rèn)為已到基巖,要求終孔。在對(duì)超長(zhǎng)波曲線進(jìn)一步分析后認(rèn)為,1100～1200m應(yīng)為風(fēng)化破碎帶,且有熱儲(chǔ)存在,應(yīng)繼續(xù)鉆進(jìn)。鉆進(jìn)至1160m時(shí),判定已到基巖(寒武奧陶系碳酸鹽巖),終孔。測(cè)井顯示,1000～1160m有多段含水層,1000～1160m段地溫增幅高達(dá)12℃。成井后,出水量為50t/h,出水溫度為63℃。3.6磁波地下遙感技術(shù)特點(diǎn)在鄢陵陳化店的地?zé)豳Y源勘探與開發(fā)中,超長(zhǎng)電磁波地下遙感技術(shù)發(fā)揮了重要作用,概括起來超長(zhǎng)電磁波地下遙感具有以下特點(diǎn):(1)可解釋程度高。超長(zhǎng)電磁波地下遙感能夠較為準(zhǔn)確劃分出地層界面,解譯出新生界覆蓋層厚度,推斷出基底構(gòu)造位置,能夠反映出含水層的部位;(2)工作效率高。測(cè)試儀器輕便,攜帶方便,野外工作受地形、地貌、交通條件影響小。每天2～3人可測(cè)試10～20個(gè)測(cè)點(diǎn);(3)提高了經(jīng)濟(jì)效益。在地?zé)豳Y源勘探中,目前還沒有經(jīng)濟(jì)有效的勘探方法,一般的物探方法成本高,勘探周期長(zhǎng),且受地形、地貌、交通情況影響較大。超長(zhǎng)電磁波地下遙感的應(yīng)用,縮短了勘探周期,提高了經(jīng)濟(jì)效益。4應(yīng)用效果分析黃淮海地區(qū),大多與鄢陵陳化店有相似之處,沉積層厚度較大,基底斷裂構(gòu)造錯(cuò)綜復(fù)雜,熱儲(chǔ)分散。在陳化店地?zé)峋_發(fā)成功后,距該井不足10km處有一賓館,未經(jīng)勘探,依此井為依據(jù)也開鑿了一眼深1100m的水井,結(jié)果出水溫度僅為39℃。因此,在地