在地?zé)豳Y源勘查中,物探工作是其重要組成部分。地?zé)豳Y源勘查應(yīng)視情況采用綜合物探方法進(jìn)行,以避免采用單一方法在深度、廣度、精度方面的影響。因?yàn)閱我?a href="http://kaichele.cn/t/物探方法.html" >物探方法有時(shí)具有多解性,如高溫熱水和蝕變礦物都能引起低阻,高溫熱流體視電阻率低,但視電阻率低的地方不一定都有高溫熱流體等;而通過(guò)綜合物探可獲得地質(zhì)構(gòu)造條件、熱儲(chǔ)賦存范圍、地下水補(bǔ)給關(guān)系及空間位置等資料。為了更好地查明地?zé)崽?/a>的地質(zhì)條件、熱儲(chǔ)特征、地?zé)豳Y源量,評(píng)價(jià)開(kāi)采技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件,在地?zé)?/a>資源勘查中對(duì)綜合物探工作應(yīng)給予足夠的重視。

 

  1 物探方法分類簡(jiǎn)介

 

  目前,地球物理勘探方法很多,根據(jù)工作空間的 不同,可分為地面物探、航空物探、鉆井物探及測(cè)井等。

 

  測(cè)井是應(yīng)用地球物理方法來(lái)研究鉆孔地質(zhì)剖面,解決地下地質(zhì)技術(shù)問(wèn)題的一門技術(shù),包括視電阻率、側(cè)向、自然電位、自然伽瑪、密度、聲波、中子、產(chǎn)狀、井徑、井斜、井溫、水文流量、核磁共振、微測(cè)井、伽瑪能譜、壓力、感應(yīng)、成像測(cè)井等幾十種方法。

 

  地震是以研究地震波在地殼內(nèi)的傳播規(guī)律,達(dá)到查明地下地質(zhì)構(gòu)造和尋找有用礦藏的勘探方法。近年來(lái),地震技術(shù)發(fā)展很快,有反射波法、透射波法、 折射波法地震,有二維、三維地震,有高分辨率、微地震,有淺層、深部地震等,處理方法較多,不但精度高、速度快,而且處理手段靈活多樣。 電法是以研究地下各種巖層電性的差異為依據(jù),尋找和勘探礦藏、探測(cè)地下水、解釋地質(zhì)構(gòu)造等,有電測(cè)深法、自然電場(chǎng)法、充電法、電測(cè)剖面法、瞬變電磁法、電偶源頻率測(cè)深法、電磁測(cè)深法(頻率、大地)、感應(yīng)法及高密度電法等。

 

  重力和磁法除傳統(tǒng)方法外,還有高分辨率、高精度重力和磁法物探方法。重力資料多用于區(qū)域構(gòu)造單元的劃分、斷裂構(gòu)造空間展布的確定及盆地基底起伏及其性質(zhì)的研究工作。利用磁法可探測(cè)礦藏,確定隱伏巖漿巖體的分布、厚度及與斷裂帶的關(guān)系,確定水熱蝕變帶位置。 遙感可得到衛(wèi)星圖像或航空?qǐng)D像,通過(guò)對(duì)不同種類、不同比例尺、不同時(shí)相的航空航天遙感圖像(如MSS衛(wèi)片、TM衛(wèi)片、SPOT衛(wèi)片、側(cè)視雷達(dá)片、國(guó) 土衛(wèi)星彩紅外片、航空像片等)進(jìn)行地質(zhì)解譯,判斷地貌、地層、地質(zhì)構(gòu)造,尋找礦藏和探索水文地質(zhì)條件,還可判斷地面泉點(diǎn)、泉群和地?zé)?/a>溢出帶。

  各種物探方法從空中、地面、地下不同角度組成了立體陣容,這種特殊的組合方式?jīng)Q定了物探方法必須要綜合考慮、分析和研究解釋。

 

  2 地?zé)?/a>物探評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用

  地?zé)峥碧?/a>中,幾乎所有的物探方法都可以考慮部署的(表1)。但是,不同的地?zé)崽?/a>,由于地質(zhì)條件、熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、成因類型、地?zé)?/a>液體的化學(xué)成分等不同,其物探異常的客觀反映也必然有所差異,對(duì)物探方法的選擇和異常現(xiàn)象的解釋也有所不同,不能照搬某一種模式,而應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,合理地選擇適合勘探區(qū)的物探方法組合系列,才能使所獲成果達(dá)到預(yù)期的目的。并且在新的地?zé)崽?/a>勘查中,綜合物探工作應(yīng)優(yōu)先開(kāi)展。下面從幾個(gè)方面探討一些物探方法的應(yīng)用。

 

  2.1 地表

 

  地表和近地表溫度測(cè)量可直接反映地溫場(chǎng)變化,對(duì)于熱異常區(qū)內(nèi)標(biāo)繪出對(duì)流傳熱帶極為有效,特別還能夠圈定出斷裂帶,有助于確定開(kāi)采孔位置。在地形比較平坦,其他方面較一致時(shí),采用地表1m深溫度測(cè)量就比較有效。熱異常值、等值線反映也較清楚,一般呈帶狀及片狀分布。

 

  熱紅外波段(TM6波段)遙感資料反映的是與地表溫度高低相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度不等的熱紅外輻射,通過(guò)TM6所接收到的地面各處熱輻射大小可以求出地表溫度的高低及分布。如通過(guò)對(duì)TM6進(jìn)行一系列處理后,在泰安市東南部和東部的覆蓋區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了3處環(huán)型構(gòu)造,即山口-丘家店環(huán)型構(gòu)造,顯冷異常;岱道庵-鳳臺(tái)環(huán)型構(gòu)造及橋溝西羊婁環(huán)型構(gòu)造,顯暖異常,地溫梯度

 

  3～12℃/100m,已有熱水井證實(shí)。

 

  2.2 淺層孔隙型熱儲(chǔ)

 

  淺層孔隙型熱儲(chǔ)與低阻異常關(guān)系密切,如羊八井和朗久熱田是以孔隙型熱儲(chǔ)為主的層狀熱儲(chǔ),地 熱流體的電阻率均較低,一般在3Ωm左右,含熱水砂礫也僅在10～20Ωm之間 。而地表冷水的電 阻率則高于地?zé)崃黧w幾十倍。其余巖石電阻率均比地?zé)崃黧w高出幾十甚至數(shù)百倍。但并不是所有的低電阻一定代表地?zé)釁^(qū),如巨野地區(qū)Q+N地下水礦化度高,此時(shí)的低電阻異常就不是地?zé)釋?。因?實(shí)際工作中還需要通過(guò)其他物探手段加以區(qū)別。

 

  淺層孔隙型熱儲(chǔ)與下部地層有關(guān),并且受連通性和補(bǔ)給關(guān)系影響。當(dāng)深部熱水向上補(bǔ)給時(shí),溫度升高,當(dāng)淺部冷水向下補(bǔ)給時(shí),溫度降低。如梁寶寺地區(qū)新生界(Q+N)地層水向下補(bǔ)給,在長(zhǎng)期低溫下降水流作用下,能形成一定范圍的低溫、低梯度負(fù)異常。

 

  2.3 基巖裂隙型熱儲(chǔ)

 

  基巖裂隙型熱儲(chǔ)情況較為復(fù)雜,深部裂隙型熱儲(chǔ)可通過(guò)研究斷裂構(gòu)造達(dá)到尋找基巖裂隙型熱儲(chǔ)的目的。而許多淺部地?zé)崽?/a>也與斷裂構(gòu)造有關(guān),因熱水只有沿?cái)嗔褞仙拍茉跍\部形成熱田。利用物探方法不僅能夠分析構(gòu)造,而且能夠探測(cè)水及其溫度、地層滲透率、水的補(bǔ)給關(guān)系等。

  另外,還可以收集天然地震資料分析找出活動(dòng)性斷層,因?yàn)榈卣鸹顒?dòng)是保持地下水能在地層裂縫中流動(dòng)的重要原因。而且熱水只能從深部沿?cái)嗔褞仙拍茉跍\部形成熱田,所以找到活動(dòng)斷裂就能確定熱水的通道和熱儲(chǔ)位置。

 

  2.4 巖性解釋及含水層的確定

 

  電法、地震可以進(jìn)行巖性解釋及地層劃分,但精度較低,而測(cè)井方法由于測(cè)井參數(shù)多,并且通過(guò)鉆孔地質(zhì)資料標(biāo)定,每個(gè)測(cè)井鉆孔都能詳細(xì)地劃分巖性地質(zhì)剖面和地層時(shí)代界面。同時(shí)電法、地震資料解釋成果同測(cè)井成果相結(jié)合,可在剖面及平面上進(jìn)行連續(xù)追蹤①。 許多測(cè)井參數(shù)對(duì)含水層物性響應(yīng)良好,曲線特征明顯,界面反映清楚。如自然伽瑪曲線和自然電位曲線可以確定泥質(zhì)含量,伽瑪曲線確定巖石密度,中子孔隙度曲線確定地層孔隙度、含氫指數(shù),超聲成像確定裂隙、產(chǎn)狀,流量測(cè)井確定地下水流量,流速、流向測(cè)井確定地下水流速流向。通過(guò)物探資料綜合分析、沉積環(huán)境研究還可判斷砂體延伸方向和水流方向。

 

  2.5 巖漿巖

 

  大部分熱田區(qū)及其圍巖的巖性比較復(fù)雜,各類 巖石間磁性差異性較明顯。其中,花崗巖等酸性巖漿巖類巖石的磁化強(qiáng)度較弱,而安山巖等火山巖類巖石磁化強(qiáng)度較大,沉積巖類巖石一般無(wú)磁性。一般熱田區(qū)的磁異常比較弱。不同巖石間的密度差異也很明顯,花崗巖等侵入巖類巖石密度較小。在熱田區(qū)開(kāi)展重力尋找?guī)r漿巖也是有一定效果的。通過(guò)對(duì)測(cè)井資料的綜合分析,可了解巖漿巖的賦存形態(tài)及侵入規(guī)律。目前,地震解釋巖漿巖也取得了較好的效果,巖漿巖達(dá)到一定厚度后能夠與其圍巖區(qū)分?？傊?各種方法緊密結(jié)合可較好地確定巖漿巖巖性、空間形態(tài)及分布變化規(guī)律。如巨野地區(qū),根據(jù)物探、地質(zhì)資料分析認(rèn)為,巖漿經(jīng)早期形成的區(qū)域性大斷裂上升以巖床、巖脈的形式侵入到石炭二疊紀(jì)地層,使原沉積巖層的厚度、結(jié)構(gòu)遭到破壞。現(xiàn)在該區(qū)鉆孔測(cè)井溫度已經(jīng)達(dá)到63℃,根據(jù)地溫梯度推測(cè)深部溫度更高。

 

  2.6 孔隙度

 

  根據(jù)測(cè)井讀數(shù)和巖石孔隙流體性質(zhì)之間的關(guān)系,可以計(jì)算巖石孔隙度。并且通過(guò)測(cè)井計(jì)算的泥質(zhì)含量校正,可將視孔隙度轉(zhuǎn)化為有效(含水)孔隙度。計(jì)算孔隙度的參數(shù)較多,如聲速、密度、中子、微 電阻率等,還可利用兩種或兩種以上參數(shù)交會(huì)圖計(jì)算孔隙度,如密度-中子交會(huì)圖、聲速-中子交會(huì)圖等。 地震也可分析孔隙度。地震波的傳播速度受孔隙度的影響,當(dāng)孔隙中含有水時(shí)速度增加,含氣時(shí)速度減小。利用地震波的折射可確定地下速度的分布情況,推測(cè)熱儲(chǔ)的大小和孔隙率。

 

  2.7 構(gòu)造

 

  測(cè)井曲線可以確定鉆孔所見(jiàn)構(gòu)造,在平面上的構(gòu)造變化及空間形態(tài)變化主要由地震、電法、重力等控制。測(cè)井產(chǎn)狀圖提供了巖層的傾向、傾角和所要研究井段地層的主要傾斜方向,據(jù)此進(jìn)行地質(zhì)解釋可以判斷出一個(gè)地區(qū)的構(gòu)造形態(tài)。例如巨野地區(qū)西區(qū)鉆孔的測(cè)井產(chǎn)狀資料顯示地層主要傾斜方向大致向E,傾角大約5°～12°,走向近SN,經(jīng)與物探、地質(zhì)資料綜合分析,該區(qū)為“呈走向大致SN,向E傾的單斜構(gòu)造”。 根據(jù)對(duì)重力異常等值線的局部密集、同向扭曲等特點(diǎn)可以推斷基底斷裂與熱田隱伏構(gòu)造。電測(cè)深可用以圈定熱田范圍,定性和定量解釋熱儲(chǔ)的賦存部位、空間形態(tài)、基巖埋深和儲(chǔ)熱層厚度等,聯(lián)合剖面可確定熱田區(qū)隱伏斷裂的位置與傾向。 根據(jù)測(cè)井產(chǎn)狀資料分析,可判斷向斜或背斜。如巨野勘探區(qū)位于西部的117號(hào)孔顯示了該孔基巖地層大致E傾,且褶曲的軸向應(yīng)為SN向,同一時(shí)代的地層應(yīng)為西高東低。位于東部的224號(hào)孔方位頻率圖顯示的情況與117號(hào)孔相反,但褶曲的軸向相 同。這說(shuō)明,兩孔之間有一個(gè)向斜存在(已證實(shí))。

 

  2.8 地層對(duì)比及地層產(chǎn)狀分析

 

  地層層位的確定正確與否是計(jì)算熱資源儲(chǔ)量及其生產(chǎn)利用的關(guān)鍵之一,采用以地質(zhì)、測(cè)井為主,配合地震、電法等手段對(duì)比分析,能夠可靠地確定各地層的層位、平面變化規(guī)律及含水層宏觀結(jié)構(gòu)類型。目前,由于大多數(shù)地?zé)徙@孔較深,特別是超深地?zé)峋?/a>采樣取芯困難,很少采取巖樣,依靠巖屑錄井判斷地層,因此地層劃分主要靠測(cè)井參數(shù)取得。 繪制地質(zhì)構(gòu)造圖和進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算,需要地層產(chǎn)狀資料。地面只能觀測(cè)到部分地層產(chǎn)狀,地?zé)崽锎蟛糠衷谛碌貙痈采w區(qū),鉆孔取芯只能量取巖芯傾角,傾向靠推斷確定,而產(chǎn)狀測(cè)井不僅提供了鉆孔的系統(tǒng)頂角、方位角和巖層的傾角、傾向資料,地震、電法將根據(jù)確定的等高線及地層變化趨勢(shì)推斷地層產(chǎn)狀。因此,測(cè)井、地面物探有機(jī)的結(jié)合能夠描繪整個(gè)地?zé)崽锏漠a(chǎn)狀變化。

  2.9 溫度、水位、水量 直接反映深部地溫場(chǎng)狀況的方法是鉆孔測(cè)溫,一般隨深度增加溫度升高,遇含水層時(shí)則出現(xiàn)異常。通過(guò)測(cè)溫資料可以分別算出淺部、深部及平均地溫梯度,確定地溫異常區(qū)和儲(chǔ)熱導(dǎo)熱層、隔熱層。根據(jù)地溫梯度和特定深度溫度等值線圖,可以推測(cè)更大深度的地層溫度。鉆井參數(shù)儀的系列參數(shù)也可應(yīng)用于這方面的研究。

 

  自然電位測(cè)井曲線對(duì)滲透性地層具有明顯反映,運(yùn)用這一特點(diǎn)可劃分滲透與非滲透性地層,同時(shí)反映地層水礦化度的變化情況。流量測(cè)井可在一個(gè)鉆孔中揭露多個(gè)含水層,測(cè)定各含水層的分層流量、水位、厚度等。

 

  3 結(jié)論

 

  物探具有簡(jiǎn)單、快速、參數(shù)多、反映地質(zhì)信息量 大的優(yōu)點(diǎn),是客觀存在的地球物理性質(zhì)的綜合反映。在圈定各種類型熱儲(chǔ)范圍、探索熱儲(chǔ)的賦存規(guī)律及研究熱水活動(dòng)的關(guān)系等方面,積累了許多經(jīng)驗(yàn),并在已開(kāi)發(fā)的熱田中取得了顯著的地質(zhì)效果。但是,物探資料存在多解性,因此,要根據(jù)不同地?zé)崽锏膶?shí)際情況,合理地使用物探方法,結(jié)合地質(zhì)等其他資料,綜合分析研究。同時(shí),也應(yīng)認(rèn)識(shí)到地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)的高投入性、高風(fēng)險(xiǎn)性,重視前期的物探勘查工作,以減少投資風(fēng)險(xiǎn)提高綜合效益。