曹學(xué)剛，程國(guó)強(qiáng)，李龍亮

（寧夏回族自治區(qū)地質(zhì)工程院，寧夏銀川750004）

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于銀川平原東側(cè)，鄂爾多斯盆地西緣逆沖構(gòu)造帶（又稱(chēng)西緣沖斷帶）西部邊緣部位。大地構(gòu)造位置屬柴達(dá)木—華北板塊Ⅰ級(jí)構(gòu)造單元、華北陸塊Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元、鄂爾多斯地塊Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元、鄂爾多斯西緣中元古代—早古生代裂陷帶Ⅳ級(jí)構(gòu)造單元。斷裂構(gòu)造以黃河斷裂為主，是銀川斷陷盆地與東部的陶樂(lè)—彭陽(yáng)褶沖帶的分界構(gòu)造，斷裂的物探及線性遙感影象特征明顯，總體呈北北東向延伸，斷面西傾。該斷裂錯(cuò)斷基底巖系和新生代地層，并控制黃河河床的展布，斷距近2800m，向北減至1300m。

研究區(qū)所在的區(qū)域地層屬華北—柴達(dá)木地層大區(qū)鄂爾多斯西緣地層分區(qū)，均被新生界覆蓋，主要展布第四系黃土、局部見(jiàn)有古近系清水營(yíng)組、新近系干河溝組地層。根據(jù)研究區(qū)附近鉆孔ZK1902、ZK301 揭示，新生界下伏多套中、古生界地層，由老至新依次為：奧陶系、石炭系、二疊系、白堊系。

2 大地電磁測(cè)深勘查

2.1 測(cè)線布置

研究區(qū)呈北東—南西向，根據(jù)構(gòu)造斷裂NE向展布特征，由北向南共設(shè)計(jì)了2 條MT 測(cè)線，測(cè)線編號(hào)分別為L(zhǎng)1、L2。L1和L2測(cè)線方向垂直構(gòu)造走向，測(cè)線方向?yàn)?140°，兩條測(cè)線相距 300m；L3 測(cè)線垂直 L1 和L2 測(cè)線，便于對(duì)比解釋?zhuān)瑴y(cè)線方向?yàn)?0°。其中L1線完成測(cè)點(diǎn)16個(gè)，L2線完成測(cè)點(diǎn)18個(gè)，L3線完成測(cè)點(diǎn)16個(gè)。3條測(cè)線點(diǎn)距100～200m 不等，重點(diǎn)區(qū)域點(diǎn)距100m，測(cè)線總長(zhǎng)5.10km。

2.2 數(shù)據(jù)采集

本次野外數(shù)據(jù)采集工作于2016年12月23日開(kāi)始，截止到2016年12月31日，超額完成了本次大地電磁測(cè)深的全部野外工作。野外數(shù)據(jù)采集期間共投入了3套加拿大鳳凰公司生產(chǎn)的MTU-5A 型大地電磁系統(tǒng)采集寬頻帶MT數(shù)據(jù)，配MTC-80磁探頭，頻率范圍定為0.0005～300Hz，該儀器是目前世界上最為先進(jìn)的寬頻大地電磁儀。

布極方式采用“十字形”布設(shè)，即水平方向的兩對(duì)電極和兩磁傳感器分別相互垂直敷設(shè)，其方位偏差采用羅盤(pán)控制，誤差小于1°。電極距為100m，由高精度RTK 控制，誤差小于10cm。同一方向兩電極極差在2mV 以?xún)?nèi)，電極入土埋深20～30cm，保持與土壤接觸良好，電極坑內(nèi)澆飽和鹽水，保證了電極接地電阻小于2kΩ。測(cè)點(diǎn)采集時(shí)間不少于2.5h，保證0.1Hz 以上數(shù)據(jù)質(zhì)量完全可靠。

2.3 數(shù)據(jù)處理

大地電磁測(cè)深數(shù)據(jù)處理一般分4 步：數(shù)據(jù)預(yù)處理、資料處理、定性分析、定量解釋。首先按照規(guī)范要求對(duì)所有測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)分級(jí)，有78%的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)質(zhì)量達(dá)到優(yōu)秀，22%的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)質(zhì)量為良好，數(shù)據(jù)質(zhì)量總體滿(mǎn)足要求，見(jiàn)圖1。

然后采用Robust 處理方法，SSMT2000 軟件對(duì)原始時(shí)間序列進(jìn)行統(tǒng)一處理。再通過(guò)GB 分解法對(duì)兩條測(cè)線所有測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行GB 分解，得知基底起伏情況，獲得研究區(qū)域構(gòu)造阻抗及走向等參數(shù)。處理后的可用頻點(diǎn)最低頻率均達(dá)到0.1Hz，有些測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)質(zhì)量甚至可以達(dá)到0.01Hz。

圖1 L2-13測(cè)點(diǎn)大地電磁測(cè)深視電阻率及相位曲線圖

3 物探成果電性解釋

3.1 推斷解釋依據(jù)

（1）巖石地層的電阻率與自身性質(zhì)和賦存物質(zhì)有關(guān)，松散的砂巖、礫巖孔隙度大、含水性強(qiáng)，阻值低于致密砂巖；粘土類(lèi)、泥巖表現(xiàn)為低阻；白云巖阻值中等或偏高，但在斷裂處或含水位置阻值會(huì)明顯低于圍巖；火成巖與變質(zhì)巖阻值為高阻。

（2）厚層、穩(wěn)定、巖性單一的巖層反映在電阻率斷面圖上為穩(wěn)定的電性層；薄層、變化大、不均勻的巖層反映在電阻率斷面圖上為透鏡體狀的電性層。

（3）當(dāng)電阻率等值線在小范圍內(nèi)有明顯梯度變化或某一處兩側(cè)電阻率存在明顯差異，可解釋為斷裂構(gòu)造或巖性界面。

（4）物探的解釋基于對(duì)大地電磁測(cè)深各條測(cè)線反演成果圖的對(duì)比分析，其中斷層的斷點(diǎn)位置以一維反演和阻抗相位反映的位置為主，斷層的傾角、地層的展布以二維為主，地層界面劃分為綜合解釋結(jié)果。

3.2 電性解釋

以L2線為例，見(jiàn)圖2，該剖面的視電阻率最小值約10Ω·m，最大值大于260Ω·m，整個(gè)剖面呈現(xiàn)的是低—高的兩層結(jié)構(gòu)。地面以下800m左右為第一層，視電阻率基本小于150Ω·m 之間，此層不穩(wěn)定，中間夾有低阻透鏡體。深度800～4000m之間為第二層，視電阻率大于150Ω·m。

圖2 大地電磁測(cè)深L2線反演成果圖

3.3 物探成果分析

研究區(qū)內(nèi)共布設(shè)了3條大地電磁測(cè)深剖面，大地電磁測(cè)深一維反演是單測(cè)點(diǎn)垂向反演，二維反演是測(cè)點(diǎn)結(jié)合相鄰測(cè)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)合反演，因此一維反演能夠較好地反映斷裂位置，二維反演能夠較好地反映斷裂傾角、地層展布情況等信息。通過(guò)對(duì)工作區(qū)內(nèi)大地電磁測(cè)深一維、二維反演成果圖分析，同時(shí)結(jié)合地質(zhì)和鉆孔資料推測(cè)工作區(qū)內(nèi)地層特征如下：

L1、L2 剖面反映出良好的層狀特征，第一電性層為石炭—第四系（C-Q），厚度800～1300m 左右，第二電性層為元古界—奧陶系（Pt-O），厚度2700～3200m左右。具體分層情況見(jiàn)圖3。

4 地?zé)岬刭|(zhì)條件綜合分析

研究區(qū)地處我國(guó)東西部?jī)纱蟛煌再|(zhì)構(gòu)造單元的銜接和過(guò)渡帶，屬我國(guó)南北地震帶和地?zé)釒П倍?，是鄂爾多斯周緣活?dòng)斷裂系的一部分。有利的大地構(gòu)造位置和強(qiáng)烈的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及豐富的深部水熱活動(dòng)，造就了研究區(qū)內(nèi)具備地?zé)豳Y源形成的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景。通過(guò)區(qū)域物探及礦產(chǎn)資源勘查揭示該區(qū)域有地?zé)豳Y源分布的跡象，在黃河主斷裂東側(cè)，推斷存在系列次級(jí)雁型斷裂組，可能控制地?zé)豳Y源的分布賦存規(guī)律。

根據(jù)大地電磁測(cè)深L1、L2、L3線解譯成果，同時(shí)結(jié)合研究區(qū)周邊鉆孔資料（煤田勘探井、任3井）可知，研究區(qū)內(nèi)有約1000～1300m 厚的石炭—第四系（C-Q），巖性以砂巖、粉砂巖、泥巖為主，構(gòu)成了良好的蓋層。其下伏地層為奧陶系，奧陶系在垂向上出現(xiàn)灰?guī)r、白云巖、頁(yè)巖互層或夾層的反復(fù)變化，造就了地?zé)崴纬珊唾x存較為有利的熱儲(chǔ)條件。推測(cè)石炭—第四系厚1000～1300m，石炭系下伏地層為奧陶系。根據(jù)工作區(qū)以往的地質(zhì)工作成果、物探資料及鉆井資料，并結(jié)合本次大地電磁測(cè)深成果，研究區(qū)的地?zé)豳Y源類(lèi)型屬于中低溫傳導(dǎo)型，下面對(duì)研究區(qū)地?zé)豳Y源形成條件進(jìn)行分析、總結(jié)如下：

表1 DRT-03井地層系統(tǒng)劃分及主要巖性

（1）蓋層是熱儲(chǔ)層溫度的重要保障條件之一。研究區(qū)石炭—第四系厚度約1000～1300m，巖性以砂巖、粉砂巖、泥巖為主，巖石熱導(dǎo)率低，構(gòu)成了良好的蓋層；

（2）奧陶系碳酸鹽巖溶洞、裂隙較為發(fā)育，構(gòu)成了較為有利的熱儲(chǔ)層。

5 應(yīng)用成果

根據(jù)大地電磁測(cè)深成果分析，先后在工作區(qū)設(shè)計(jì)勘探孔3 眼（DRT-03～DRT-05），根據(jù)鉆探成果，初步查明研究區(qū)地層層序及巖性特征（表1）。以DRT-03 井為例，該地?zé)崴?017 年12 月30 日前完成進(jìn)場(chǎng)、安裝和調(diào)試，歷時(shí)96d，成井深度1709.96m。最大井斜：1245m處，井斜為5.79°；自流量達(dá)1200m3/d，穩(wěn)定抽水流量達(dá)2746.056m3/d，水溫60.5℃。實(shí)施過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在617m深度，賦存有大水量[水量(1～1.5)×104m3/d]、低礦化度（5.6g/L）的深部地?zé)豳Y源，初步推斷是由深大斷裂控制的構(gòu)造—對(duì)流型地?zé)?，?duì)今后在該區(qū)域進(jìn)行地?zé)峥辈樘峁┯辛χ巍Ｍ瑫r(shí)，該井建成后，為天山海世界發(fā)展地?zé)豳Y源旅游產(chǎn)業(yè)及供暖提供保障。

6 結(jié)論

根據(jù)鉆探成果揭露地層，與大地電磁測(cè)深成果分析基本一致，證明大地電磁測(cè)深法在銀川平原黃河?xùn)|岸地?zé)豳Y源調(diào)查可行。對(duì)于查明鄂爾多斯盆地西緣熱儲(chǔ)地層和結(jié)構(gòu)空間分布狀況方面，取得較好的勘察效果。本區(qū)奧陶系呈高阻電性特征，與銀川盆地奧陶系低阻電性特征完全不同，二者處于不同構(gòu)造背景下的沉積演化模式。

由于勘察范圍限制，建議在銀川市濱河新區(qū)深部地?zé)犷A(yù)可行勘查，查清銀川濱河新區(qū)黃河?xùn)|岸斷層的展布規(guī)律和地?zé)豳Y源的分布特征及賦存規(guī)律；圈定地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用的范圍；為合理開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)工作區(qū)域內(nèi)的地?zé)豳Y源提供依據(jù)。