高 亮， 陳海波， 李向?qū)殻?胥博文

(天津地?zé)峥辈殚_(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)院， 天津 300250)

隨著生活水平的提高，人們對(duì)健康養(yǎng)生、休閑度假更為重視，地?zé)?溫泉)開(kāi)發(fā)利用作為一個(gè)亮點(diǎn)極大的推動(dòng)各地旅游業(yè)的發(fā)展[1].地球物理勘探是地?zé)豳Y源勘查中重要的手段之一，尤其是在大型沉積盆地，地?zé)豳Y源賦存深度往往超過(guò)2 000m，地表的熱異常顯示極其微弱，所以深部地球物理勘探手段就顯得更為重要.近年來(lái)，電磁法成為地?zé)豳Y源勘查中應(yīng)用最多的一種方法[2]，但是單一電磁法存在不確定性和多解性，因此需要根據(jù)測(cè)區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行綜合物探解譯，取得較為理想的勘探效果[3].

本文以寧夏石嘴山市平羅縣姚伏鎮(zhèn)以西的沙湖旅游區(qū)為例，該測(cè)區(qū)為地?zé)峥辈楣ぷ鞯目瞻讌^(qū)，通過(guò)實(shí)際野外踏勘，物探方法選擇可控源音頻大地電磁測(cè)深和大地電場(chǎng)巖性測(cè)深相結(jié)合，可控源音頻大地電磁測(cè)深進(jìn)行東西長(zhǎng)達(dá)20km的剖面測(cè)量，并在異常位置用大地電場(chǎng)巖性測(cè)深判斷熱儲(chǔ)層位置.

1 地質(zhì)概況及地球物理特征

1.1 地質(zhì)概況

銀川斷陷盆地位于鄂爾多斯地塊西緣，東面以黃河斷裂與鄂爾多斯地塊相連；西邊為賀蘭山東麓斷裂與山體過(guò)度相連；南界斷裂西北走向，位于牛首山東北麓；北緣被石嘴山南一組隱伏斷裂所控制[4].銀川盆地內(nèi)有代表性的大型控制性斷裂共計(jì)4條：F1賀蘭山東麓斷裂；F2蘆花臺(tái)斷層；F3銀川斷裂；F4黃河斷裂.

本區(qū)分布地層由老至新有：古近系清水營(yíng)組(E)、新近系干河溝組(N2)、新近系紅柳溝組(N1)和第四系[5].分析巨厚的第四系可構(gòu)成蓋層，新近系干河溝、紅柳溝組和古近系清水營(yíng)組砂巖段可構(gòu)成熱儲(chǔ)層.測(cè)區(qū)地下水主要類型為松散巖類孔隙水，目前鉆孔揭露最大深度245m.含水層巖性總體來(lái)說(shuō)橫向自西向東由粗變細(xì)，縱向含水層巖性由細(xì)變粗，其形成原因與接近中部凹陷帶沉積中心有關(guān).含水層揭露厚度40～160m，洪積扇前緣水位埋深一般10～30m，單井涌水量大于1 000m3/d，在斜平原前緣單井涌水量3 000m3/d左右.該區(qū)水質(zhì)良好，礦化度多小于1g/l，水化學(xué)類型為HCO3-Na.

1.2 地球物理特征

1999年，在銀川盆地中部的銀川市區(qū)內(nèi)成功地鑿成2眼地?zé)峋?Y1和Y3井).這兩眼井的鉆探成功，證實(shí)了銀川盆地地?zé)豳Y源的存在.

從鉆井地質(zhì)編錄看，第四系主要巖性為細(xì)砂巖、砂質(zhì)粘土、粘土層，向下砂泥巖單層厚度增大，巖性趨于穩(wěn)定，電阻率測(cè)井上部高低阻凌亂，向下穩(wěn)定升高.

新近系干河溝組(N2)和紅柳溝組(N1)地層巖性泥巖、礫狀砂巖互層，電阻率為中低阻；古近系清水營(yíng)組(E)砂巖厚度大，受含水影響電阻率為低阻.

從上述地層的電性特征看，測(cè)區(qū)使用電(磁)法進(jìn)行勘探的物理前提是存在的.

2 工作布置

地球物理勘查是目的是查清測(cè)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造條件，分析熱儲(chǔ)層發(fā)育狀況，確定地?zé)峋缓途?，考慮到測(cè)區(qū)熱儲(chǔ)埋藏深度大，各地層間存在電性差異等因素，勘探方法選用可控源音頻大地電磁測(cè)深和大地電場(chǎng)巖性測(cè)深兩種方法相結(jié)合[6].

可控源音頻大地電磁測(cè)深是20世紀(jì)90年代以來(lái)延續(xù)至今的方法，采用人工場(chǎng)源，工作效率高，能有效探測(cè)地下3 000m以內(nèi)地質(zhì)體，是本次工作的基本和重點(diǎn)方法；大地電場(chǎng)巖性測(cè)深為點(diǎn)測(cè)深，是在可控源測(cè)量的基礎(chǔ)上尋找不同深度的地下熱儲(chǔ)[7].

工作區(qū)內(nèi)有湖泊、水渠縱橫交錯(cuò)，給野外工作帶來(lái)很大困難.以垂直構(gòu)造、減小干擾和方便施工為布線原則，可控源音頻大地電磁測(cè)深設(shè)計(jì)了東西向四條測(cè)量剖面，大地電場(chǎng)巖性測(cè)深布置了4個(gè)測(cè)深點(diǎn)，4個(gè)測(cè)深點(diǎn)數(shù)據(jù)與兩個(gè)已知深井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，推測(cè)熱儲(chǔ)層位及溫度異常層位.實(shí)測(cè)點(diǎn)位見(jiàn)圖2.

3 探測(cè)成果

3.1 可控源音頻大地電磁測(cè)深

結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造蘆花臺(tái)斷裂和平羅—銀川斷裂的發(fā)育特征，物探的布線原則是測(cè)線近似垂直構(gòu)造走向.本次物探工作采用剖面測(cè)量方式，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，共布設(shè)4條剖面.測(cè)量點(diǎn)距為100m，測(cè)點(diǎn)數(shù)401個(gè)，測(cè)線長(zhǎng)度40.1km.

以L1、L3線為例(見(jiàn)圖3、圖4)：從反演圖上曲線形態(tài)可以看出，本區(qū)自西向東存在多條斷裂，斷裂傾角一般大于70°，這些斷裂將該區(qū)域分割為多個(gè)塹壘構(gòu)造.海拔1 100m～600m為一電性界面，上部電阻率不均勻，形成橫向分布的多個(gè)透鏡體狀圈閉，解釋為第四系(Q)淺部細(xì)砂巖、砂質(zhì)粘土薄層互層；

向下至海拔-400m為一段，電阻率曲線橫向較均勻，斷裂處出現(xiàn)等值線密集梯度帶，解釋為連續(xù)沉積的第四系(Q)厚層狀粘土、細(xì)砂巖、砂巖、泥巖互層；再向下出現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)性的低阻異常帶，阻值較上部圍巖低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，解釋為新近系上新統(tǒng)(N2)砂巖、礫巖、泥砂巖、砂質(zhì)泥巖不等厚互層，此段砂巖所占比例增加且厚度由薄層漸變?yōu)橹泻駥?從兩條剖面的結(jié)果看較好的反應(yīng)了銀川盆地的地質(zhì)特征，斷裂構(gòu)造和典型巖性界面較清晰.受斷裂構(gòu)造控制，多個(gè)斷塊內(nèi)存在連續(xù)層狀低阻，推測(cè)為第三系熱儲(chǔ)層的反映.

3.2 大地電場(chǎng)巖性測(cè)深

結(jié)合沙湖旅游核心區(qū)規(guī)劃，本次勘測(cè)在FC4斷層上盤(pán)，用CYT-V型大地電場(chǎng)巖性探測(cè)儀進(jìn)行探測(cè)，經(jīng)與銀川市區(qū)已知地質(zhì)資料深井井旁曲線對(duì)比分析，對(duì)各測(cè)點(diǎn)地層及裂隙發(fā)育段進(jìn)行了預(yù)測(cè).圖5中第一道為測(cè)深曲線，斜線為溫度異常標(biāo)志；第二道為深度；第三道為推測(cè)結(jié)論，方框標(biāo)志為推測(cè)含水層；第四道為地層分層；第五道為巖性剖面；第六道為巖性說(shuō)明.

從可控源音頻大地電磁測(cè)深成果圖(圖3、圖4)中可以看出，在沙湖核心規(guī)劃區(qū)存在一條Fc4斷裂，為一正斷層，沿?cái)鄬觾A向出現(xiàn)一個(gè)低阻帶，推測(cè)為富水帶.大地電場(chǎng)巖性測(cè)深4個(gè)點(diǎn)均布置在Fc4斷裂的上盤(pán)，根據(jù)測(cè)深曲線分析，2號(hào)點(diǎn)附近有效儲(chǔ)集層累計(jì)厚度最大(見(jiàn)表1)，溫度異常層位最多.因此，結(jié)合兩種方法，將勘探井布置在大地電場(chǎng)巖性測(cè)深2號(hào)點(diǎn)處，井深3 200m，取水段2 500～3 200m，預(yù)測(cè)水量大于1 000m3/d左右.根據(jù)該地區(qū)地溫梯度預(yù)計(jì)熱儲(chǔ)層溫度大于60℃.

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)可控源音頻大地電磁測(cè)深和大地巖性測(cè)深成果的綜合分析、解譯，制定了測(cè)區(qū)勘探孔位，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月鉆探，在設(shè)計(jì)點(diǎn)鉆成沙湖地?zé)?井，成井3 260m，取水段在地下2 500～3 260m，井口水溫達(dá)68℃，出水量1 700m3/d，該井成為寧夏目前出水量最大、水溫最高、含礦物質(zhì)成分最多，勘探深度最深的地?zé)峋?從沙湖地?zé)?井的成功可以看出，可控源音頻大地電磁測(cè)深能夠查清大型沉積盆地3 000m以內(nèi)地層及斷裂構(gòu)造的發(fā)育狀況，圈定深部異常區(qū)域；大地電場(chǎng)巖性測(cè)深方法能夠預(yù)測(cè)裂隙及破碎帶位置，推測(cè)含水層及水溫.兩種物探方法在大型沉積盆地具有良好的互補(bǔ)性和應(yīng)用效果.

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