物探在寻找地下热水中的应用及其需要注意的问题

该文是对以前工作的总结，刊登在《中国地球物理学会年刊2002》p153,地震出版社.北京.2002物探方法在寻找地下热水中的应用及其需要注意的问题-----以陕西渭北地区为例雷宛肖宏跃(成都理工大学成都610059）在陕西省渭河地区，受渭河大断裂控制，渭河以南（包括西安地区）第四纪覆盖相当厚，大多数地区超过4000m；而渭河以北地处旱塬（渭北塬），第四纪覆盖相对较薄，通常在2000米以内。渭北塬下伏奥陶系灰岩，灰岩中岩溶发育，地下热水较为丰富。勘探表明，该区岩溶热水的形成与出露是受压扭性断裂与张扭性断裂的双重控制。由于张性断裂有着良好的张开程度，地下热水常沿这类断裂流动、排泄。压性断裂面是受主压应力作用的结构面，也是受应力最大的结构面，因此断裂深、规模大。压性结构面的两侧，岩石挤压强烈，岩石结构致密。当地下热水在深部向排泄区水平径流时，遇到阻水的压性断裂，改变径流条件，形成地下热水的富集，致使其沿着张性断裂或压性断裂的相对启开部分向上运移。在压性断裂与张性断裂交汇处，岩石破碎，裂隙发育，形成热水上升的良好通道。所以地下热水的出现，是张性断裂与其主干压性断裂联合作用的结果。因此，应用物探方法在该区寻找地下热水的实质就是寻找控制地下热水的构造，而多数物探方法对构造，特别是开启性的断裂构造反映明显。1．几种适宜的物探方法(1)高精度磁法：灰岩的磁性虽相对较弱，但当发生断裂形成断层及破碎带后，由于断面两盘发生了较为明显的相对位移（通常为十几~几十米）以及破碎带的存在，会引起磁异常的变化。目前使用的MP-4高精度质子磁力仪（其分辨率达0.1nT），可以有效地记录磁异常的微弱变化。在渭北塬地区，采取合理的方法技术，消除各种干扰，可获取可靠的弱异常，其特征通常表现为正负伴生的线状低值异常带。同时，高精度磁法的轻便、快速、成本低等特点，使得在给定区域内寻找“靶子”（断裂及其破碎带）取得明显的效果。(2)高分辨率地震勘探：第四纪与灰岩之间以及第四纪内部地层间普遍存在有速度差异和波阻抗差异，高分辨反射波法地震勘探可高精度地连续追踪标准反射层，细致反映构造，不仅能够探测断裂的确切位置，而且还能查明断裂的产状、形态、断距、破碎带宽度等一系列重要参数，为布井提供准确的位置和深度。(3)瞬变电磁法：它通过研究断电后大地二次场随时间的衰减特征达到解决地质问题的目的，有较大的探测深度和对低阻体有较强的分辨率。在剖面测量中，由于采用了多测道测量，实际上完成了每个测点的测深测量，从而整理出多种剖面图及测深图，所获信息丰富。由此确定的断裂破碎带及富水性，准确性相当高。综上所述，经过多种物探方法在渭北塬地区寻找地下热水工作的试验，我们确定了“以高精度磁法在工区扫面，高分辨率地震勘探在重点地段做剖面，瞬变电磁法在重点部位测深和确定富水性”的物探方法综合使用工作模式，各种不同性质的物探方法相互验证、相互补充，极大地减少了单一方法的多解性，快速、经济，成功率达到90%以上。2．需要注意的问题及建议（1）渭北塬地区，奥陶系灰岩上部通常覆盖有一层含钙质结核和砾石的坚硬致密土层，该层分布不均匀，厚度不一（通常在十几米至上百米），其速度与灰岩的速度差异较小。在高分辨率地震资料处理和解释时，常常被认为是灰岩的顶板而引起井深的误差。该误差主要是对速度谱资料应用DIX公式求取层速度时产生。为解决这一问题，我们在实际处理和解释时，采用了补层加权法（WMOCB），使误差减少约20%，特别是当奥陶系灰岩埋深在1000米以内时，精度更高。（2）在渭北塬地区，地下岩溶水的特点之一即是它通常是热水（≥30°C），但是也有例外。为了解富水的断裂及破碎带中是否含的是热水，建议进行浅孔地温测量。它可以减少地表各种自然因素或人为因素的影响，数据可靠。孔数和孔距取决于上述物探方法确定的断裂破碎带影响范围，孔深在30～200m之间。该工作可与钻井工作同时进行，以节约成本。参考文献：杨宝俊等，《勘探地震学资料解释的基础与应用》，地质出版社，1996。注：本项目得到国家“西北特别找水计划”的资助。物探方法在寻找地下热水中的应用及其需要注意的问题雷宛肖宏跃(成都理工大学成都610059)TheApplicationandProblemofGeophysicalMethodsinExploringHeatGroundwaterLeiwanXiaohongyue