吳冀明, 汪永輝,哈文

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局332地質(zhì)隊(duì), 安徽黃山 245000）

0 引言

地?zé)崾翘N(yùn)藏于地下的重要地質(zhì)資源，可以作為熱源、水源和礦物資源加以利用，作為一種新型能源，與傳統(tǒng)能源相比，具有易開(kāi)采、可循環(huán)及無(wú)污染等許多優(yōu)點(diǎn)，有著廣泛的應(yīng)用前景。由于地下深處地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，很難根據(jù)地表有限的地質(zhì)信息判斷地下深處的情況，在開(kāi)發(fā)地?zé)崴{(diào)查前，做足做細(xì)地球物理勘探工作，挖掘深部信息，是做出正確判斷、降低勘查風(fēng)險(xiǎn)的必要手段。

黃山地區(qū)先后在黃山風(fēng)景區(qū)，歙縣結(jié)竹營(yíng)，黟縣打鼓嶺等地發(fā)現(xiàn)多處地?zé)狳c(diǎn)，有的已經(jīng)開(kāi)采利用多年，更多地?zé)狳c(diǎn)尚處于勘探開(kāi)發(fā)階段，黃山地區(qū)具有良好的地?zé)豳Y源勘查前景。

太陽(yáng)城地區(qū)首度開(kāi)展地?zé)峥碧焦ぷ鳎裱绕詹楹笤敳榈脑瓌t，首先展開(kāi)面積性高精度磁測(cè)，大致了解含水構(gòu)造的分布特征，然后針對(duì)有前景的含水構(gòu)造開(kāi)展對(duì)稱(chēng)四極電阻率測(cè)深，高頻大地電磁和音頻大地電磁（AMT）等了解含水構(gòu)造的剖面產(chǎn)出狀態(tài)規(guī)模大小及向下延伸情況。

1 工區(qū)地質(zhì)概況

區(qū)域上調(diào)查區(qū)夾持于北東向黃土嶺-潛口深大斷裂（F1）與雄村-屯溪斷裂之間。前者將前震旦紀(jì)地層分為強(qiáng)變質(zhì)與弱變質(zhì)兩個(gè)區(qū)域，后者構(gòu)成前震旦紀(jì)地層與中生代地層的分界線(xiàn)。查區(qū)內(nèi)岀露地層絕大部分為新元古代牛屋組地層，南部邊界有侏羅紀(jì)洪琴組地層出現(xiàn)。根據(jù)最新的地質(zhì)理論，牛屋組地層為遠(yuǎn)處推覆過(guò)來(lái)的外來(lái)地體，逆淹在中生代地層洪琴組之上，形成蓋層，構(gòu)成熱儲(chǔ)藏形成的有利條件。

根據(jù)收集到的以往物性資料，工作區(qū)內(nèi)巖石、含水?dāng)嗔褞щ娦蕴卣魅缦拢孩倥Ｎ萁M千枚巖電阻率較高，常見(jiàn)值為1000～1500Ω·m；②洪琴組砂礫巖電阻率常見(jiàn)值為300～500Ω·m；③碎裂巖電阻率為幾十歐姆·米；④地?zé)釡厝獢嗔褞щ娮杪首畹蛢H為幾歐姆·米，宏觀上，以低阻線(xiàn)狀異常為特征。圍巖與含水構(gòu)造帶電阻率差異明顯，構(gòu)成電法勘探的必要前提。

基性脈巖磁化率較高，常見(jiàn)值為800×4π×10-6～1200×4π×10-6SI，牛屋組砂質(zhì)千枚巖為300～600，洪琴組砂礫巖為100～300，碎裂巖、硅質(zhì)巖磁化率較低僅幾十，石英脈、灰?guī)r最低僅n×4π×10-6SI，甚至是負(fù)值，顯示弱磁性或反磁性特征。鑒于不同地層巖礦石具有不同的磁化率，因此根據(jù)高精度磁測(cè)成果可以初步分辨不同地層以及構(gòu)造破碎帶的分布形態(tài)。

2 幾種物探方法簡(jiǎn)介

2.1 高精度磁法測(cè)量

高精度磁測(cè)是一項(xiàng)較為成熟的物探勘查技術(shù)，廣泛運(yùn)用于資源勘探，基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查和工程地質(zhì)調(diào)查等，近幾年的理論研究和實(shí)踐表明，高精度磁測(cè)資料在解釋斷裂構(gòu)造中可發(fā)揮很大作用[4]，雖然有些地層磁性微弱，但發(fā)生斷裂形成破碎帶時(shí)，由于斷面兩盤(pán)發(fā)生了明顯的錯(cuò)位，會(huì)產(chǎn)生一定的異常和磁化率的變化，使用高分辨率（0.1nT）的質(zhì)子磁力儀，可以有效記錄磁異常的微弱變化，甄別出3000m深度30m短距的斷層，對(duì)于埋深淺的斷層解釋能力會(huì)更強(qiáng)。應(yīng)用地球物理的方法主要作用是圈定含水破碎帶和熱儲(chǔ)水層的分布，是勘查地?zé)峥瞻讌^(qū)的常用手段[1]。

磁法勘探的優(yōu)點(diǎn)是輕便快捷和高效，適合面積性工作，快速鎖定目標(biāo)靶區(qū)，缺點(diǎn)是無(wú)法了解斷裂破碎帶的剖面產(chǎn)狀，埋深及延伸情況。

2.2 電阻率測(cè)深

電阻率法是以地殼中巖礦石的電阻率差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，觀測(cè)和研究人工電場(chǎng)的變化和分布規(guī)律，進(jìn)而進(jìn)行找礦和解決構(gòu)造水文工程地質(zhì)問(wèn)題。對(duì)稱(chēng)四極測(cè)深是電阻率法的一種，是通過(guò)對(duì)稱(chēng)改變供電極間距達(dá)到測(cè)量不同深度地層電阻率的方法，電阻率測(cè)深法是尋找淺層水資源的常用方法，該方法的優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)比較穩(wěn)定，干擾因素少。缺點(diǎn)是勘探深度淺，只適合尋找淺層地?zé)帷?/p>

2.3 大地電磁法

近年來(lái)大地電磁法作為一種主要的物探方法成功用于地?zé)峥辈檠芯恐衃2～3]，取得了良好勘探效果，大地電磁法是利用太陽(yáng)風(fēng)、雷電等天然電磁場(chǎng)垂直入射到地下，不同介質(zhì)產(chǎn)生不同的電磁響應(yīng)，來(lái)研究地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)、斷裂及其分布特征[4]，依據(jù)接收電磁波的頻段不同，又可以細(xì)分出高頻大地電磁法（HMT）音頻大地電磁（AMT）和低頻大地電磁法（MT），勘探深度可達(dá)數(shù)千米。根據(jù)趨膚效應(yīng)，大地電磁場(chǎng)的變化周期越長(zhǎng)，電磁能量在傳播過(guò)程中損耗越小，因而穿透得越深[5]，也就是從高頻到低頻，勘探深度越來(lái)越大，觀測(cè)時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，工作效率越來(lái)越低，只有根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ黝l率和工作方法，才能做好優(yōu)質(zhì)高效并舉。

天然源大地電磁法的優(yōu)點(diǎn)是勘探深度大，裝備輕便，低成本高效率。缺點(diǎn)是深處信號(hào)比較弱，容易遭受工業(yè)游散電流的影響，消除干擾比較困難。

幾種物探方法各有其自身的優(yōu)勢(shì)和不足，幾種方法配合使用，可以相互補(bǔ)充，相互驗(yàn)證，最大限度排除多解性，有效降低勘探風(fēng)險(xiǎn)。

3 異常解釋

3.1 太陽(yáng)城磁異常特征

圖1為太陽(yáng)城磁異常等值線(xiàn)圖，根據(jù)磁異常的特征，推斷了四條斷裂帶，分別命名為CF1～CF4，其中CF1、CF3為兩條北西向斷層，分布在太陽(yáng)城至北海路以及胡家墩至雀山路一帶，CF2、CF4為兩條近南北向的斷層，分布在胡家墩至下資以及井塢至北海路一帶，兩條北西向的斷層（CF1、CF3）將太陽(yáng)城磁異常分成三個(gè)區(qū)，即CF3東北一側(cè)為正值異常區(qū)，磁異常以正值為主，CF1、CF3之間為正負(fù)異常過(guò)度區(qū)，CF1西南一側(cè)為負(fù)值異常區(qū)，推斷正值低緩異常區(qū)由牛屋組砂質(zhì)千枚巖引起，局部的高值異常與隱伏巖體巖脈有關(guān)，負(fù)值異常下方為中生代沉積巖分布區(qū)，中間過(guò)渡帶的正負(fù)相間異常可能與構(gòu)造破碎帶有關(guān)。

推斷兩條西北向的斷層依據(jù)是斷層兩側(cè)磁性差異明顯，且東北一側(cè)的磁性強(qiáng)于西南一側(cè)，推斷兩條近南北向斷層的依據(jù)是線(xiàn)性負(fù)值異常特征，兩條斷層均穿過(guò)負(fù)磁異常中心。

尋找地?zé)豳Y源主要是要了解查區(qū)深大斷裂的分布情況，依據(jù)磁異常特征我們劃分了四條斷裂帶，通過(guò)地質(zhì)考察，CF1和CF4確實(shí)存在，CF1為張性斷裂，富水性好，CF4為平推斷層，富水性不是太理想，CF2、CF3有待進(jìn)一步勘查。實(shí)踐證明采用高精度磁測(cè)劃分?jǐn)嗔哑扑閹?，鎖定目標(biāo)靶區(qū)是有效的。

3.2 太陽(yáng)城視電阻率異常特征

利用磁法成果可以了解含水?dāng)嗔褞У钠矫嬲共继卣?，卻無(wú)法了解斷層的剖面產(chǎn)出狀態(tài)和延伸情況，需要電法剖面來(lái)進(jìn)一步證實(shí)斷層的存在及并刻畫(huà)破碎帶的剖面特征。為此，我們?cè)谔?yáng)城附近穿過(guò)CF1斷層布置了電法剖面DP1（見(jiàn)圖1）

圖2為常規(guī)對(duì)稱(chēng)四極測(cè)深視電阻率反演成果斷面圖，從圖中可以看出1440點(diǎn)以北電阻率較低，而該點(diǎn)南側(cè)電阻率相對(duì)偏高，說(shuō)明在1400點(diǎn)附近存在斷層，斷層岀露位置與磁測(cè)推斷的CF1基本吻合，從而進(jìn)一步證實(shí)了CF1的客觀存在，并且該斷層傾向北東，傾角約60°～70°向下延伸至海拔-200m以下。

圖2 屯溪太陽(yáng)城DP1線(xiàn)視電阻率測(cè)深反演成果斷面圖Fig.2 Apparent resistivity sounding inversion results secition DP1 across Taiyangcheng, Tunxi

圖3為高頻大地電磁測(cè)深卡尼亞電阻率反演斷面圖，圖中顯示在480點(diǎn)處存在北東向低阻斷層，斷層下延伸至海拔-1000m以下，斷面圖-200m以上部分和電阻率測(cè)深斷面圖相似，說(shuō)明電阻率測(cè)深和大地電磁測(cè)深的數(shù)據(jù)都比較可靠，大地電磁測(cè)深較常規(guī)電阻率測(cè)深勘探深度更大。

圖3 屯溪太陽(yáng)城DP1線(xiàn)HMT測(cè)深卡尼亞電阻率反演斷面圖Fig.3 HMT sounding Cagniard resistivity inversion section DP1 across Taiyangcheng, Tunxi

圖4為音頻大地電磁卡尼亞電阻率反演斷面圖，圖中依然顯示在480點(diǎn)處存在北東向低阻斷層，斷層下延伸至海拔-1800m以下，斷面縱向中間層（-200至-800m）處高阻層依然存在，淺部相對(duì)低阻從橫向看，依然是西南段高而東北段低，和前面的常規(guī)電阻率以及高頻電阻率基本相似，說(shuō)明音頻大地電磁測(cè)深中部和淺部電阻率異常特征和高頻大地電磁及常規(guī)電阻率法基本相似，從而證實(shí)了音頻大地電磁的數(shù)據(jù)可信度較高，可以采用。

圖4 屯溪太陽(yáng)城DP1線(xiàn)AMT測(cè)深卡尼亞電阻率反演斷面圖Fig.4 AMT sounding Cagniard resistivity inversion section DP1 across Taiyangcheng, Tunxi

根據(jù)音頻大地電磁卡尼亞電阻率斷面異常特征，從縱向上，我們可以將剖面從上到下分為四個(gè)電性層：

第一層為低阻層，從地表到地下-200m，厚度約300余m，為第四系浮土層加風(fēng)化半風(fēng)化的牛屋組千枚巖；

第二層為高阻層，從海拔-200m至海拔-800m，厚度約為600m，為新元古代牛屋組千枚巖地層；

第三層為低阻層，從海拔-800m至海拔-1400m，厚度600m，為侏羅系洪琴組含礫砂巖、粉砂巖；

第四層為中阻層，為海拔-1400至海拔-1800m，厚度400m以上，推斷為古生代灰?guī)r或酸性巖體。

從橫向上看，在480點(diǎn)淺部到880點(diǎn)深部存在一條寬約160m的相對(duì)低阻帶，低阻帶傾向北東，下延深度在2000m以上，為一條深切割的斷裂破碎帶，在720點(diǎn)下方，距地表約1000～1200m處，出現(xiàn)明顯的低阻U字型異常，其異常特征為典型的斷裂特征[6]。

由于皖南山區(qū)雨量充沛，地下水資源豐富，破碎帶含水的可能性極大，地下1200m處的含水破碎帶，按照正常的地?zé)嵩鰷靥荻?，該處地下水的溫度較地面起碼高處2°～30°，如果深部巖體存在，水溫還可以上升，碎裂千枚巖和砂礫巖也有利地下水進(jìn)行深循環(huán)，因此該地段存在地?zé)豳Y源的可能性較大。

3.3 主要成果

通過(guò)面積性的高精度磁測(cè)，圈出了兩條北西向的斷層和兩條近南北向的斷層，通過(guò)地質(zhì)水文勘查，認(rèn)為CF1斷層具有地?zé)峥辈榍熬啊?/p>

通過(guò)電阻率測(cè)深法，大地電磁法了解CF1斷層的剖面產(chǎn)出狀態(tài)及延伸情況，認(rèn)為CF1斷層向北東方向傾斜，傾角60°～70°，向下延伸2000m以上，720點(diǎn)下方1200m處，存在低阻閉合異常，可能與地?zé)醿?chǔ)藏有關(guān)。

4 結(jié)論

采用綜合物探勘查手段，在屯溪太陽(yáng)城地區(qū)尋找地?zé)豳Y源，初步查明了該區(qū)域含水構(gòu)造分布特征以及不同地層的縱向分布特征、熱水儲(chǔ)藏的剖面形態(tài)。為下一步的地?zé)峥碧脚c開(kāi)采提供了重要依據(jù)。

實(shí)踐證明綜合物探技術(shù)在本地區(qū)查找深部地?zé)豳Y源中發(fā)揮了不可替代的作用，取得了明顯的勘探效果。