摘要：在江苏深循环型地热的地质条件，地球物理特征，选用的物探方法及异常特征。
关键词：深循环；地下热水；物探方法；异常特征
一、概述
地下热水是集热能、水和矿产于一体，多用途的自然资源，作为一种清洁的可再生能源，在工业、农业和人民生活等方面都有广泛的应用，有着其他能源不具备的优点，其社会效益、环境效益和经济效益也日益显现。
江苏是经济大省，也是能源消耗大省，寻找开发地热资源尤为重要。
本人在江苏从事地下水资源勘查数十年，地热勘查也近十年，本文对物探寻找地下热水的方法及异常特征进行探讨。
二、地热类型
地热资源按其在地下赋存的状态分为水热型、干热岩型、地压型。其中水热型又可分为蒸汽型和热水型。
地热专家黄尚瑶、陈墨香将我国水热型地热系统分为两类，即构造隆起区热对流型和构造沉陷区热传导型；五型，即火山型、非火山型、深循环型、断陷盆地型、坳陷盆地型。
江苏水热型地热除苏中部分地区为断（坳）盆地型，其它大部分地区为深循环型。
三、深循环型地热地质条件
1、储层
深循环型地热储层在江苏主要有以下地层：
⑴奥陶系、寒武系以及震旦系灯影组，岩性以灰岩、白云岩为主，水量丰富，为南京汤山、汤泉的天然温泉的主要储层。
⑵三迭系周冲组、青龙群、二迭系栖霞组、石炭系，岩性以灰岩为主，水量丰富。
⑶泥盆系上统五通组与侏罗系中下统象山群，五通组以石英砂岩、含砾石石英砂岩为主，象山群以岩屑砂岩、粉砂岩、石英砂岩为主。水量中等，单井涌水量100~500米3/日。
⑷侏罗系上统，岩性上段龙王山组为安山玄武岩、角砾凝灰岩、粗安岩，下段西横山组为砂岩，底部夹安山凝灰角砾岩。富水性复杂、不均，大多水量不大，局部丰富。
2、源
深循环型地热热的来源于深大断裂的深部，在江苏深大断裂大多呈北东向，断裂形成时期较早，一般前期为压性，后期为压扭性甚至为张性，为江苏寻找深循环型地下热水的主要构造。
3、通
在江苏导水的张性断裂主要为北西向，形成时期较晚，切割北东向的深大断裂，为北东向的深大断裂输送水源，冷水经深大断裂加热上升，在盖层较差的地方形成天然温泉。南京汤山、汤泉的天然温泉就是上述成因。
4、盖层
在没有盖层的或盖层较差的情况下，如果在北西向导水断裂上钻井，即使钻孔深度达到2000米，因为上部冷水直接补给也不能得到理想温度的热水。如在南京汤泉南部北西向导水断裂上钻井至1600米，井底测温仅为28℃，远低于正常地温。在江苏好的盖层为第四系松散层、白垩系泥岩，导热系数低。侏罗系火山碎屑岩、三叠系、二叠系、泥盆系、志留系泥岩、泥质砂岩等透水性差的地层均可作为盖层。
四、地球物理特征
通过地热地质条件，我们知道江苏寻找深循环型地下热水首先要寻找好的储层，再在好的储层中确定热源构造及导（补）水构造，在靠近两个构造交汇点的深大断裂上布置钻孔最为有利。
好的储层岩性为灰岩、白云岩，电阻率较高，一般在750ΩM左右，甚至上千。中等储层的岩性为石英砂岩，电阻率也较高，大多大于300ΩM。差的储层电阻率一般都较低，小于300ΩM。
地下热水因溶解大量的矿物质，电阻率很低，仅几ΩM，储层因热水蚀变，热水蚀变带同样电阻率也较低，数ΩM到数十ΩM。
五、物探方法选择
地热物探的勘探深度要求在2000米以上，能够进行勘探的方法有：
地震法、微动法、电磁法。电磁法又分为瞬变电磁法（TEM）、大地电磁测深（MT）、音频大地电磁测深（AMT）以及可控源音频大地电磁测深（CSAMT）。
1、地震法
地震法是利用弹性波在介质中的传播理论，通过分析地震波在介质界面的反射、折射、衰变过程中呈现的波速、波幅、相位等变化规律而发现目标地质体，从而达到勘探的目的。地震法对于水平地质界面的追踪效果较好，而对于倾角较大的构造效果较差，更由于深部地震野外工作繁琐、工作量大、数据处理复杂，其应用有一定局限性。
2、微动法
微动法，又叫大地面波法，是由于地壳的固有振动而引发岩层界面或构造界面产生面波，通过测定不同时段或频率面波，分析面波的波速差异，从而发现异常现象，推断目标地质体。该方法体积效应较大，且受环境干扰影响较大，在当前地热勘探中并不常用。
3、电磁法
电磁法是利用电磁感应现象及电磁波在介质中传播特性为其理论基础，其中瞬变电磁法（TEM）着重于电磁感应现象。而大地电磁测深（MT）、音频大地电磁测深（AMT）以及可控源音频大地电磁测深（CSAMT）着重于电磁波在介质中的传播理论。
电磁法测深的依据为趋肤效应，就是电磁波穿入地下，能量会衰减，当电磁波的能量衰减到我们不能观测到其响应量时，这一深度就为趋肤深度。趋肤深度取决于两方面，一是地下介质性质，高阻介质对电磁波能量吸收少，趋肤深度大，反之低阻介质对电磁波能量吸收多，趋肤深度小；二是电磁波的频率，频率越高趋肤深度越小，频率越低趋肤深度越大。利用电磁波这一频率特性，通过由高频到低频的多频段扫描，而获得由浅至深不同深度的叠加电磁效应参数（视电阻率），通过同一测线不同的测深点构筑成可供地质分析的地电断面，从而使电磁法应用得以实现。
大地电磁测深（MT）、音频大地电磁测深（AMT）受环境干扰较大，在干扰较大的江苏地区主要应用抗干扰能力较强的可控源音频大地电磁测深（CSAMT）。
4、辅助方法
在江苏地区主要应用抗干扰能力较强的可控源音频大地电磁测深（CSAMT）法，在干扰较小的地区可以使用大地电磁测深（MT）或音频大地电磁测深（AMT），为提高物探解释的准确性，还应选用一些辅助的物探方法，如浅层地温、放射性测试，也可进行普通的地面电法，准确确定构造的浅部特征。
六、物探异常特征
理想的物探异常为浅部低阻，深部为高阻，高阻区存在漏斗状、串珠状或带状低阻异常。浅部低阻区为盖层，深部高阻区为储层，漏斗状、串珠状低阻或梯度带为地下热水构造异常反应。如附图在ZK1位置钻井，钻井深度1600米，钻遇地层为：
0-525.00米，第四系灰黄色粘土、粉砂质粘土。第三系泥岩。二叠系龙潭组、孤峰组泥岩、泥质粉砂岩；
525.00-1045.00米，石炭系栖霞组、船山组、黄龙组含燧石灰岩、紫红色灰岩；
1045.00-1205.00米，泥盆系观山组石英砂岩、紫红色砾岩；
1205.00-1605.05米，志留系茅山组粉砂岩、长石砂岩、粉砂质泥岩。
在613米岩溶发育，曾抽水试验，出水量超过2000吨/天，水温34℃。970-1200米深度构造裂隙发育，但不如上段613米。为了提高水温，后将上段下井管固井封死。970-1200米下滤水管取水，最终出水量641吨/天，水温43.2℃。
可控源音频大地电磁测深（CSAMT）法断面图
七、地热物探工作部署及解释
1、工作部署
江苏地质研究程度较高，在江苏大部地区均有1：20万区调、水文地质、重力、航磁资料，部分地区甚至有1：5万资料。首先要充分收集勘查区已有的各类地质资料，在综合分析收集资料的基础上有针对性地布置物探实物工作量。以可控源音频大地电磁测深法为主要方法（在干扰较小的地区可以使用大地电磁测深或音频大地电磁测深），辅以浅层地温、放射性测试。如深部异常延续到浅部，有异常地段可以布置普通的地面电法，如联合剖面、电测深，准确确定异常在浅部（300-500米）的空间分布规律。
2、综合解释
由于物探资料的多解性，避免或减少失误，在进行可控源音频大地电磁测深（CSAMT）法推断解释时要综合下列资料：
⑴收集资料
重力：随着地质年代的变老，地层岩石密度有逐渐增大的普遍规律。布格重力异常正值与负值相间分布，基岩面起伏较大，其分布具有在隆起区表现为正异常，在凹陷区表现为负异常，在重力异常密集线性带，一般都反映出断裂位置。
航磁：在整个地层序列中，磁性呈相对渐变过渡，以奥陶系为磁性的最低点，向老地层或新地层方向逐渐增高，而侏罗系磁性表现出突变异常。航磁异常与基底起伏基本一致，航磁异常高基底表现为隆起，航磁异常低基底表现为坳陷。
⑵辅助物探
地温场：坳陷区大地热流低，地温低，隆起区大地热流高，地温高。
放射性：异常大于背景值2倍，2个点以上异常为可靠异常。
联合剖面：断裂破碎带异常特征为低阻正交点异常。
电测深：漏斗状低阻异常、等值线密集带等。
八、一点体会
可控源音频大地电磁测深（CSAMT）解释对于深部低阻需慎重，谨防将低阻地层中的异常解释为断裂构造，背景视电阻率值低于300ΩM就需警惕。泰兴某大酒店地热物探将深部白垩系地层、苏州某度假村地热物探将深部茅山砂岩地层中的低阻异常解释为“地热构造”让我们教训深刻。
论文作者:孔宪和
论文发表刊物:《基层建设》2015年33期
论文发表时间:2016/11/28
标签：地热论文; 电磁论文; 物探论文; 异常论文; 江苏论文; 砂岩论文; 大地论文; 《基层建设》2015年33期论文;