童廣現(xiàn)+熊華山+唐中彬+曾明勇

摘 要：為提高大地電磁法在觀音峽背斜地熱勘查中的應(yīng)用水平，通過觀音峽背斜15個深地熱井鉆孔與音頻大地電磁測深剖面對比分析，總結(jié)了觀音峽背斜地層電阻率范圍特征，分析認為觀音峽背斜中段嘉陵江組地層巖溶發(fā)育程度及含水量高于南段和北段，從地熱遠景開發(fā)角度來看，觀音峽背斜中段為最有利區(qū)域。常見的儲水構(gòu)造大地電磁法電阻率異常形態(tài)有3個類型，即圈閉低阻、“V”形低阻以及條帶低阻。研究了電性異常形態(tài)類型、鉆孔位置與出水量的關(guān)系，認為圈閉低阻和“V”形低阻的核心區(qū)域是鉆孔最有利靶區(qū)。

關(guān)鍵詞：觀音峽背斜；地熱勘查；音頻大地電磁法；電性特征；低阻異常

1 概述

觀音峽背斜橫跨重慶渝北、北碚、沙坪壩、九龍坡、大渡口、巴南、江津等七區(qū)（圖1），全長110km，寬4-5km，面積大于500km2，為重慶主城區(qū)地熱水資源主要賦的5大高隆起背斜（溫塘峽、觀音峽、銅鑼峽、南溫泉、桃子蕩）之一。地熱水資源主要賦存于背斜的三疊系嘉陵江組灰?guī)r，熱儲層埋深較大，一般為2000-2500m[1]，地熱主要由地熱增溫所致，即熱儲的溫度主要受埋深控制，以深孔開發(fā)為主，地熱勘查中常規(guī)電法無能為力，電磁法以其測深大，設(shè)備相對輕便和橫向分辨率高等特點，越來越多地應(yīng)用于地熱勘查[2]，并且取得了較好的實際應(yīng)用效果[3]。

據(jù)不完全統(tǒng)計，截止2016年，重慶地區(qū)已有十余口井在前期勘查中采用了大地電磁法，也取得了一定的應(yīng)用效果。但就重慶地區(qū)而言，地熱勘探工作應(yīng)用大地電磁法起步較晚，可參考的經(jīng)驗不多。本文通過對觀音峽背斜區(qū)域已施工的15個地熱井（見圖1）和相應(yīng)大地電磁法電阻率剖面對比分析、歸納總結(jié)，對觀音峽背斜熱儲構(gòu)造的大地電磁法電性特征進行了研究，旨在嘗試提高大地電磁法應(yīng)用水平和定井成功率，為今后類似地區(qū)開展大地電磁法地熱勘查提供參考。

2 地質(zhì)概況

2.1 地質(zhì)構(gòu)造

觀音峽背斜在區(qū)域構(gòu)造上屬于揚子陸塊-四川中生代盆地-華鎣山隆褶帶，位于華鎣山深大斷裂帶的東側(cè)，屬川東弧形構(gòu)造帶之華鎣山帚狀褶皺束的一個分支。向西依次為北碚向斜、溫塘峽背斜、璧山向斜、瀝鼻峽背斜、大廟向斜和西山背斜；向東為悅來向斜、龍王洞背斜、銅鑼峽背斜和南溫泉背斜等（見圖1）。該褶皺束主要特點是背斜褶皺狹長緊密，兩側(cè)向斜寬緩，兩翼不對稱（東陡西緩或東緩西陡），形成典型的“隔擋式”構(gòu)造形跡，背斜軸線多扭擺彎曲呈“S”型，軸面傾斜多變，構(gòu)造分支多、斷層多、背斜軸部高點多。觀音峽背斜軸線呈NNE-近NS向展布，背斜巖層傾角東緩西陡，具典型的川東高陡背斜特征[4-7]。

2.2 斷裂構(gòu)造

觀音峽背斜從地形上被嘉陵江和長江分割為三段。北段發(fā)育辣子園斷層（區(qū)內(nèi)長約30km，走向N20°-30°E、傾角80°-90°、傾向以南東為主）和白廟子斷層一部分。中段發(fā)育白廟子斷層（長22km，走向35°-5°、傾角60°-80°、傾向南東）和中梁山斷層（又稱涼風埡斷層，西支長9km，走向N10°E、傾角55°-65°、傾向南東；東支長4.5km，走向N10°E、傾角45°-55°、傾向南東）。南段發(fā)育王帽山斷層（分東西兩條，間距4-8km，南北走向，傾角分別為50°和70°，呈對沖擠壓逆沖性質(zhì)）。

2.3 地層

觀音峽背斜及周邊地帶，除白堊系、第三系地層缺失以外，從第四系到二疊系地層均有出露，地層總厚>3400m。背斜核部由二疊系組成，翼部由三疊系、侏羅系地層組成，寬緩向斜由侏羅系地層組成。

侏羅系主要為砂泥巖地層，總厚度大于1000m。三疊系須家河組厚度約400m，主要為長石石英砂巖（夾頁巖和煤層）。三疊系雷口坡和嘉陵江組共厚達400-600m，主要為灰?guī)r和白云巖。三疊系飛仙關(guān)組厚度約500m，主要為泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r及微晶灰?guī)r。

2.4 熱儲構(gòu)造與地熱水循環(huán)

根據(jù)區(qū)域地熱資料，嘉陵江組第二、四段為本區(qū)內(nèi)的主要熱儲層，嘉陵江組一段及雷口坡組為次要熱儲層，而須家河組～侏羅系地層為本區(qū)內(nèi)的熱儲蓋層，飛仙關(guān)組是本區(qū)內(nèi)的下部熱儲隔水層。

區(qū)內(nèi)由嘉陵江和雷口坡組碳酸鹽巖構(gòu)成的熱儲層，在背斜兩翼及其傾沒端分別呈帶狀和環(huán)帶狀連續(xù)延展。在橫向上則呈傾角不等，形態(tài)相近的單斜展示，其上覆蓋層和下伏隔水層也與之平行延展，形成兩翼相對封閉、互不干擾、要素齊全的單斜儲熱構(gòu)造（除傾沒端外）。

如圖2所示，觀音峽背斜熱儲構(gòu)造從橫截面上分為兩種形態(tài)，即單槽型（對應(yīng)“一山一槽兩嶺”）和雙槽型（對應(yīng)“一山二槽三嶺”），單槽型僅分布在長江以南。地熱水運移方向主要是由北向南。

2.5 剖面形態(tài)與地熱水循環(huán)。

3 熱儲構(gòu)造電性特征

截止目前，該背斜兩翼已先后施工了19口地熱井，其中東翼13口、西翼6口，成功16口，平均出水量達到2071m3/d。本研究選取其中15個溫泉鉆孔為研究對象，收集相關(guān)井孔柱狀圖及測井、大地電磁法資料，并補充實施了部分溫泉井的大地電磁法工作，數(shù)據(jù)采集使用加拿大Phoenix公司生產(chǎn)的V8多功能電法儀，反演使用成都理工大學(xué)地球探測與信息技術(shù)重點實驗室研發(fā)的MTsoft2D軟件。為了便于對比分析，大地電磁剖面統(tǒng)一采用TE&TM聯(lián)合快速松弛法反演成圖。

3.1 熱儲構(gòu)造層電阻率分布特征

對所選取15個溫泉井的大地電磁法電阻率剖面進行對比分析，針對區(qū)內(nèi)主要熱儲層嘉陵江組以及主要蓋層須家河組的電阻率分布進行統(tǒng)計，得到觀音峽背斜主要熱儲層、蓋層電阻率特征（表1）。

（1）根據(jù)觀音峽背斜主要電性層電阻率統(tǒng)計結(jié)果結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料可知，觀音峽背斜電性特征總體上電阻率呈低-中-高分布，與地質(zhì)構(gòu)造存在很好的對應(yīng)關(guān)系。侏羅系地層主要巖性以砂泥巖為主，其完整電阻率值范圍為96～316Ω·m，表現(xiàn)為低阻；須家河組地層主要巖性以厚層砂巖為主，其完整電阻率值范圍為530-1350Ω·m，表現(xiàn)為中阻，地層厚度284-782m；嘉陵江組地層主要巖性以灰?guī)r、白云巖為主，其完整電阻率值范圍為1800-12000Ω·m，表現(xiàn)為高阻，地層厚度395-731m。