晁江琴 ，徐世光，趙志芳，余敏，鄧敏

(1.昭通學(xué)院， 云南 昭通市 657000；2.云南大學(xué)， 云南 昆明 650000； 3.云南地礦工程勘察集團有限公司， 云南 昆明 650041； 4.江西省地質(zhì)工程（集團）公司， 江西 南昌 330000)

0 引言

地?zé)嶙鳛橛猛緩V泛的綜合性礦產(chǎn)資源和潛力巨大的清潔能源[1]，對優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)具有重要意義，可助力“碳達峰、碳中和”目標實現(xiàn)，其勘探開發(fā)日益升溫。常規(guī)的遙感、水文地質(zhì)、化探等方法很難確定地?zé)崽锏纳畈刻卣骱蜔峥財嗔褬?gòu)造帶的深部空間展布，地球物理勘探在確定地?zé)崽锷畈刻卣骱蜔峥財嗔褬?gòu)造帶的深部空間展布方面成果顯著[5]。

研究區(qū)位于云南省富民盆地，熱儲層為震旦系上統(tǒng)燈影組（Z2dn），熱儲埋深大，直接采用鉆探進行地?zé)崽綔y風(fēng)險高，一般物探方法如重力勘探、磁法、常規(guī)電法、地震勘探、放射性勘探均不能確定大深度地?zé)崴谖恢肹2]。高頻大地電磁法（EH4）分辨率高，受地形影響小，成本低[3]，研究區(qū)熱儲層巖性為白云巖，巖石破碎，破碎含水地段電阻率低，并隨水溫升高，電阻率進一步降低，因此，采用EH4進行地?zé)峥碧绞怯行У腫4]。受觀測條件限制，直流電測深測點在EH4剖面工作成果基礎(chǔ)上選擇布置，以校驗和佐證EH4法探測成果。運用物探解釋地層剖面結(jié)合野外實地調(diào)查，研究盆地地溫場特征，查明地質(zhì)構(gòu)造及地層結(jié)構(gòu)，豐富盆地地?zé)岢晒?，開發(fā)地?zé)?，對緩解昆明地?zé)崽锼唤捣哂兄卮?意義。

1 地質(zhì)概況

富民盆地距昆明主城區(qū)23 km，地質(zhì)條件及地?zé)豳x存規(guī)律與昆明盆地相似，昆明盆地地溫梯度平均值為3℃/hm[5]。研究區(qū)內(nèi)深層熱儲層為燈影組地層，與昆明地?zé)崽餆醿右恢?，燈影組地層富水性強，埋深＞1000 m，具備地?zé)衢_發(fā)條件，熱水溫度約50℃[6]。盆地地層出露較齊全，以古生界為主，由老至新依次出露震旦系燈影組（Z2dn）、寒武系龍王廟組（∈1l）、雙龍?zhí)督M（∈2s）、奧陶系（O）、泥盆系（D）、石炭系（C）、二疊系陽新組（P1y）、峨眉山組（P2e）、侏羅系（J）和第四系（Q）地層，缺失志留系（S）、三疊系（T）、白堊系（K）和第三系（E）地層。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主，褶皺次之。斷裂主要有北西向斷裂（F1、F2）、近東西向斷裂（F4）和北東-南西向斷裂（F3），褶皺為北向斜。北西向F1、F2兩條斷裂由北向南貫穿全區(qū)，是區(qū)內(nèi)斷層集中、規(guī)模最大、影響范圍最廣的一組。F2斷裂北起三官山，南至永安，全長300 km，傾向南東，傾角為70°～80°，走向25°，呈S型，為逆 斷層，西邑一帶該斷層被第四系覆蓋，在盆地南部邊緣派生出F2-1永安斷層和F2-2小元寺斷層兩支次一級斷層，在永安，沿F2-1斷層出露地下熱泉（S7），水溫31℃，分析認為溫（熱）泉出露大多受到斷層、特別是規(guī)模較大斷裂的控制[7]，熱泉出露處處于斷層破碎帶，斷層可能溝通地殼深部熱源。

2 方法技術(shù)

鉆探是獲得深部地?zé)崃黧w資料的重要手段[8]，本次研究主要運用區(qū)域已有的鉆探資料并結(jié)合現(xiàn)場地球物理探測方法。在研究區(qū)開展了2條物探剖面探測，長約1.2 km，分別開展高頻大地電磁法（EH4）和直流電測深法工作。設(shè)計EH4剖面點距30 m，共39個物理觀測點；因工作區(qū)域地形起伏較大，森林較為密集，布置測線和供電極其困難，受觀測條件限制，直流電測深測點在EH4剖面工作成果基礎(chǔ)上選擇布置，共布置2個物理觀測點，以校驗和佐證EH4法探測成果。

2.1 剖面位置

EH4測量工作布設(shè)2條測線，200號測線方向為69°方向，長約600 m。100號測線為343°方向，長約540 m，如圖1所示。

圖1 EH4觀測點

2.2 異常限的確定

把野外采集的視電阻率數(shù)據(jù)分別求出對數(shù)值后，用SYSTAT11軟件按對數(shù)分組，對所采集的數(shù) 據(jù)（野外數(shù)據(jù)求對數(shù)值后）做正態(tài)分布統(tǒng)計，然后計算出參與統(tǒng)計數(shù)據(jù)的統(tǒng)計數(shù)、最小值、最大值、均值、中值、方差和標準差。EH4視電阻率異常上限采用均值減1～3倍標準差的反對數(shù)的方法確定。同時，由于區(qū)內(nèi)接近地表的低阻異常影響了深部低阻異常的統(tǒng)計，因此，將一小部分低阻異常刪掉后再進行統(tǒng)計，區(qū)內(nèi)100線X方向視電阻率ρs對數(shù)正態(tài)分布直方圖如圖2所示。異常限計算結(jié)果見表1。

圖2 研究區(qū)100線X方向EH4視電阻率ρs 對數(shù)正態(tài)分布統(tǒng)計直方圖

表1 研究區(qū)100線X方向EH4視電阻率ρs異常限計算

由以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)合實際情況，研究區(qū)100線X方向EH4視電阻率異常上限定為200 Ω·m。

100線Y方向視電阻率ρs對數(shù)正態(tài)分布直方圖如圖3所示。異常限計算結(jié)果見表2。

表2 研究區(qū)100線Y方向EH4視電阻率ρs異常限計算

圖3 研究區(qū)100線Y方向EH4視電阻率ρs 對數(shù)正態(tài)分布統(tǒng)計直方圖

由以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)合實際情況，研究區(qū)100線Y方向EH4視電阻率異常上限定為400 Ω·m。

研究區(qū)200線X方向EH4 視電阻率ρs對數(shù)正態(tài)分布直方圖如圖4所示。異常限結(jié)果見表3。

表3 研究區(qū)200線X方向EH4視電阻率ρs異常限計算

圖4 研究區(qū)200線X方向EH4視電阻率ρs 對數(shù)正態(tài)分布統(tǒng)計直方圖

研究區(qū)200線Y方向視電阻率ρs對數(shù)正態(tài)分布直方圖如圖5所示。異常限結(jié)果見表4。

表4 研究區(qū)200線Y方向EH4視電阻率ρs異常限計算

圖5 研究區(qū)200線Y方向EH4視電阻率ρs 對數(shù)正態(tài)分布統(tǒng)計直方圖

由以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)合實際情況，研究區(qū)200線EH4視電阻率異常上限定為400 Ω·m。

2.3 EH4低阻異常分布特征及解釋

2條EH4剖面采用100線Y方向和200線X方向圓滑系數(shù)均為0的視電阻率剖面圖進行分析（見圖6），其它方向剖面作為參考， EH4視電阻率異常分布特征及推斷結(jié)果見表5。

表5 物探EH4視電阻率異常分布特征及推斷成果

圖6 100、200測線異常分布

3 物探解譯地?zé)嵬茰y分析

3.1 物探綜合解釋

物探顯示研究區(qū)存在兩條明顯的斷裂構(gòu)造F1、F2（見表6），現(xiàn)場踏勘，F(xiàn)1斷裂為北東-南西向，F(xiàn)2為北西-南東向。2條物探剖面解釋地層結(jié)構(gòu)、埋深及厚度綜合結(jié)果統(tǒng)計見表7。

表6 推斷解釋斷層特征

表7 推斷解釋地層埋深及厚度統(tǒng)計匯總

3.2 地?zé)嵬茰y分析

3.2.1 地溫場特征分析

研究區(qū)選取11口未受地下水活動擾動的井溫數(shù)據(jù)進行地溫梯度計算[9]。計算公式為：

式中，負號表示垂向坐標，向地表為正；T為溫度，水溫與當?shù)囟嗄昶骄鶜鉁氐牟钪担?；z為深度，m。 以鉆孔經(jīng)緯度和地溫梯度值為X、Y、Z坐標（見表8），繪制盆地地溫梯度等值線圖（見圖7）。

表8 鉆孔情況統(tǒng)計表

圖7 盆地地溫梯度等值線

根據(jù)圖7可知，盆地內(nèi)部分地段存在地?zé)岙惓?，異常點主要有3處：

（1）在縣城南5 km的勤勞永安一帶（SHK4），地溫梯度3.02℃/hm；

（2）在大營種雞場一帶（SHK9），地溫梯度3. 64℃/hm；

（3）在富勤水泥廠（SHK6）附近，地溫梯度3. 46℃/hm。

3.2.2 熱儲層溫度估算

熱儲層溫度估算，采用地溫梯度法。大地?zé)崃鱭是表征由地球內(nèi)部向地表傳輸并散發(fā)的單位面積上的熱量，是基于地溫梯度與巖石熱導(dǎo)率計算得到的一個間接物理量。計算公式為：

式中，q為大地?zé)崃鳎琺w/m2；K為巖石熱導(dǎo)率，w/m·k（1 mcal/cm·s·℃=0.4187 w/m·k）；dT/dz為地溫梯度，℃/hm，負號表示垂向坐標，向地表為正；T為溫度，水溫與當?shù)囟嗄昶骄鶜鉁氐牟钪?，℃；z為深度，m。

聯(lián)合式（1），可得：

大地?zé)崃髟谝灰詡鲗?dǎo)為主的特定區(qū)域為定值，故對于每一地層有：

式中，K1、K2、K3、K4為不同地層熱導(dǎo)率（已知），G1、G2、G3、G4代表相應(yīng)地層地溫梯度。以此求各巖層地溫梯度，結(jié)合物探成果表，推算出各地層頂板溫度。以當?shù)囟嗄昶骄鶜鉁?5.8℃作為恒溫帶地溫基準，綜合結(jié)果見表9。

表9 熱儲層溫度估算

4 結(jié)果驗證

由EH4和直流電測深推斷結(jié)果進一步分析，地?zé)釤嵩磥碓从诖蟮責(zé)崃鳎瑹嵬ǖ罏镕2深大斷裂，淺層熱儲層為∈2s-∈1l，頂板埋深1300 m，推測溫度39℃；深層熱儲層為Z2dn，頂板埋深2300 m，熱儲溫度45℃，距離斷裂越近，溫度越高。在斷裂帶附近施工鉆孔，在2290 m至終孔之間成功打到熱水，水溫40℃，鉆孔結(jié)果與物探推斷結(jié)果基本 一致。

5 結(jié)論

（1）開展高頻大地電磁法（EH4）和直流電測深法在富民盆地查明了地層、斷層分布，圈定了熱儲層，進一步探明盆地地溫場平面展布特征，推算熱儲溫度，經(jīng)鉆探驗證，與物探推測結(jié)果基本吻合，證明綜合物探方法進行地?zé)峥碧绞怯行У摹?/p>

（2）富民盆地存在3處地?zé)岙惓｜c且異常點較分散，異常點1在縣城南5 km的勤勞永安一 帶，地溫梯度3.02℃/hm；異常點2在大營種雞場一帶，地溫梯度3.64℃/hm；異常點3在富勤水泥 廠ZK6號孔附近，地溫梯度3.46℃/hm，具備地?zé)衢_發(fā)條件。