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1、沈阳市沈北新区地热资源勘察工程物探勘查工作报告北京市地质矿产勘查开发总公司2012年9月报告名称：沈阳市沈北新区地热资源勘察工程物探勘查工作报告实施单位：北京市地质矿产勘查开发总公司项目负责：张秉书 报告编写：王 允 杜丽娜 李 晨 何 祎 参加人员：丁连靖 陈文军 牛燕义 王 建 王立志 曹 梁报告审核：徐光辉 凃晓芳总 工：王得利总 经 理：付 刚提交单位：北京市地质矿产勘查开发总公司提交日期：2012年9月目 录1 前 言11.1 项目来源11.2 工作任务及目的11.3 任务完成情况22 区域地热地质概况32.1 自然地理交通概况32.2 区域地质概况42.2.1 大地构造位置42.2
2、.2 地层62.2.3 构造72.3 区域地热地质概况82.3.1 导热、导水通道92.3.2 热储盖层92.3.3 热储层93 地球物理勘查方法技术113.1 勘查区地层地球物理特征113.2 工作方法技术113.2.1 重力勘探123.2.2 磁法测量123.2.3 可控源音频大地电磁测深123.2.4 氡气测量123.2.5 微动测深123.2.6 大地电场岩性探测134 工作部署及实施154.1 工作布置及工作量154.2 工作实施174.2.1 测地工作174.2.2 重力勘探194.2.3 磁法测量214.2.4 可控源音频大地电磁测深234.2.5 氡气测量264.2.6 微动测
3、深264.2.7 大地电场岩性探测304.3 工作质量评述304.3.1 执行标准及其作业依据304.3.2 测地质量评价304.3.3 重力勘探质量评价304.3.4 磁法测量质量评价334.3.5 可控源音频大地电磁测深（CSAMT）质量评价344.3.6 氡气测量质量评价344.3.7 微动测深质量评价345 地球物理勘查方法解释推断355.1 大桥勘查区（区）勘查方法解释推断355.1.1 大桥勘查区简介355.1.2 重力勘探成果解释355.1.3 磁法测量成果解释375.1.4 CSAMT勘探成果解释385.1.5 氡气测量资料解释405.1.6 微动测深资料解释405.1.7大地
4、电场岩性探测资料解释445.1.8 综合解释推断455.1.9 勘探地热井位置选择475.1.10 井孔结构设计及出水量、出水温度预测485.2 怪坡勘查区（区）勘查方法解释推断495.2.1 怪坡勘查区简介495.2.2 重力勘探成果解释495.2.3 磁法测量成果解释515.2.4 CSAMT勘探成果解释525.2.5 氡气测量资料解释535.2.6 微动测深资料解释535.2.7大地电场岩性探测资料解释555.2.8 综合解释推断555.2.9 勘探地热井位置选择575.2.10 井孔结构设计及出水量、出水温度预测575.3 七星山勘查区（区）勘查方法解释推断585.3.1 七星山勘查区
5、简介585.3.2 重力勘探成果解释595.3.3 磁法测量成果解释615.3.4 CSAMT勘探成果解释625.3.5 氡气测量资料解释645.3.6 微动测深资料解释645.3.7大地电场岩性探测资料解释695.3.8 综合解释推断705.3.9 勘探地热井位选择725.3.10 井孔结构设计及出水量、出水温度预测735.4 马全沟勘查区（区）勘查方法解释推断745.4.1 马全沟勘查区简介745.4.2 重力勘探成果解释745.4.3 磁法测量成果解释755.4.4 CSAMT勘探成果解释765.4.5 氡气测量资料解释775.4.6 微动测深资料解释775.4.7大地电场岩性探测资料解
6、释795.4.8 综合解释推断795.4.9 勘探地热井位选择805.4.10 井孔结构设计及出水量、出水温度预测816 结论与建议826.1 结论826.2 建议83附图1 沈北新区地热资源勘查工作实际材料图（总幅）附图2 沈北新区大桥勘查区（区）地热资源勘查工作实际材料图附图3 沈北新区怪坡勘查区（区）地热资源勘查工作实际材料图附图4 沈北新区七星山勘查区（区）地热资源勘查工作实际材料图附图5 沈北新区马全沟勘查区（区）地热资源勘查工作实际材料图附图6 沈北新区大桥勘查区（区）布伽重力异常等值线平面图附图7 沈北新区大桥勘查区（区）磁力T等值线平面图附图8 沈北新区地热资源勘查-1综合剖面
7、解释推断成果图附图9 沈北新区地热资源勘查-2综合剖面解释推断成果图附图10 沈北新区地热资源勘查-3综合剖面解释推断成果图附图11 沈北新区地热资源勘查-4综合剖面解释推断成果图附图12 沈北新区地热资源勘查-5综合剖面解释推断成果图附图13 沈北新区地热资源勘查-6综合剖面解释推断成果图附图14 沈北新区地热资源勘查-7综合剖面解释推断成果图附图15 沈北新区大桥勘查区（区）地热资源勘查工作成果图附图16 沈北新区怪坡勘查区（区）布伽重力异常等值线平面图附图17 沈北新区怪坡勘查区（区）磁力T等值线平面图附图18 沈北新区地热资源勘查-1综合剖面解释推断成果图附图19 沈北新区地热资源勘查
8、-2综合剖面解释推断成果图附图20 沈北新区地热资源勘查-3综合剖面解释推断成果图附图21 沈北新区地热资源勘查-4综合剖面解释推断成果图附图22 沈北新区地热资源勘查-5综合剖面解释推断成果图附图23 沈北新区地热资源勘查-6综合剖面解释推断成果图附图24 沈北新区怪坡勘查区（区）地热资源勘查工作成果图附图25 沈北新区七星山勘查区（-1区）布伽重力异常等值线平面图附图26 沈北新区七星山勘查区（-2区）布伽重力异常等值线平面图附图27 沈北新区七星山勘查区（-1区）磁力T等值线平面图附图28 沈北新区七星山勘查区（-2区）磁力T等值线平面图附图29 沈北新区地热资源勘查-1综合剖面解释推断
9、成果图附图30 沈北新区地热资源勘查-2综合剖面解释推断成果图附图31 沈北新区地热资源勘查-3综合剖面解释推断成果图附图32 沈北新区地热资源勘查-4综合剖面解释推断成果图附图33 沈北新区地热资源勘查-5综合剖面解释推断成果图附图34 沈北新区地热资源勘查-6综合剖面解释推断成果图附图35 沈北新区地热资源勘查-7综合剖面解释推断成果图附图36 沈北新区地热资源勘查-8综合剖面解释推断成果图附图37 沈北新区地热资源勘查-9综合剖面解释推断成果图附图38 沈北新区地热资源勘查-10综合剖面解释推断成果图附图39 沈北新区地热资源勘查-11综合剖面解释推断成果图附图40 沈北新区地热资源勘查
10、-12综合剖面解释推断成果图附图41 沈北新区地热资源勘查-13综合剖面解释推断成果图附图42 沈北新区地热资源勘查-14综合剖面解释推断成果图附图43 沈北新区七星山勘查区（区）地热资源勘查工作成果图附图44 沈北新区马全沟勘查区（区）布伽重力异常等值线平面图附图45 沈北新区马全沟勘查区（区）磁力T等值线平面图附图46 沈北新区地热资源勘查-1综合剖面解释推断成果图附图47 沈北新区地热资源勘查-2综合剖面解释推断成果图附图48 沈北新区地热资源勘查-3综合剖面解释推断成果图附图49 沈北新区地热资源勘查-4综合剖面解释推断成果图附图50 沈北新区地热资源勘查-5综合剖面解释推断成果图附图
11、51 沈北新区地热资源勘查-6综合剖面解释推断成果图附图52 沈北新区马全沟勘查区（区）地热资源勘查工作成果图附图53 沈北新区地热资源勘查工作成果图（总幅）附表1 大桥勘查区（区）大地电场岩性探测推断赋水层埋深表附表2 怪坡勘查区（区）大地电场岩性探测推断赋水层埋深表附表3 七星山勘查区（区）大地电场岩性探测推断赋水层埋深表附表4 马全沟勘查区（区）大地电场岩性探测推断赋水层埋深表1 前 言沈北新区是沈阳重点推进的四大发展空间之一，是综合配套改革的试验区、新型产业的集聚区、生态市建设的先行区和和谐社会的示范区。2011年，沈北新区按照市委、市政府做出的“在沈阳北部再造一座生态沈阳城”的战略部
12、署，拟依托得天独厚的地理环境及地热资源优势，提出开发和利用地热资源，用清洁、环保的新型能源来部分代替传统能源，以期更好的为沈北新区的建设服务。1.1 项目来源2011年6月，为查清沈北新区地热资源赋存情况，沈阳北尚地热开发有限公司委托沈阳志诚招投标有限公司对“沈阳市沈北新区地热资源勘察工程”项目进行公开招标，该项目拟对沈阳市沈北新区分区块进行地热资源勘查工作，以查明沈北新区地热地质条件，并最终确定勘探地热井位置，为后期开发地热资源提供依据。经过竞标，北京市地质矿产勘查开发总公司中标。受沈阳北尚地热开发有限公司委托，北京市地质矿产勘查开发总公司在沈阳市沈北新区开展地热资源勘查工作。本次勘查工作采
13、用重力勘探、磁法测量、可控源音频大地电磁测深、氡气测量、微动测深、大地电场岩性探测以及水文地质调查等方法，通过面积性勘探、剖面测量以及点测等方式对沈北新区地热资源赋存状况进行探查，为该区开发地热资源提供依据。按照项目要求，勘查工作分4个勘查区进行，并分别开展物探勘查工作，具体实施情况如下：区为大辛二勘查区，经调整暂不实施；区为大桥勘查区，布设物化探剖面30.8 km；区为怪坡勘查区，物化探工作面积为12.2 km2，布设物化探剖面17.15 km；区为七星山勘查区，细分为-1和-2两个小区，共计物化探工作面积为67.2 km2，布设物化探剖面76.2 km； V区为马全沟勘查区，物化探工作面积
14、为11.2 km2，布设物化探剖面15.65 km。本次勘查工作面积累计为90.6 km2，累计布设物化探剖面139.8 km。1.2 工作任务及目的 本次勘查工作旨在利用现有先进的地球物理勘查（物探）手段，结合以往的地质、水文地质及物探资料，综合解译推断，查明工区地热地质条件，在条件较好地段确定勘探地热井位置，进行钻探勘查施工，以期详尽地了解该区地热资源赋存特征，为开发利用地热资源提供可靠的技术支撑。具体工作任务如下：利用物探勘查手段查明各勘查区内断裂构造的发育情况及其空间展布特征，并确定其位置及其控制规模；了解地层时代及其空间分布规律，并查明各时代地层的组合、岩性及埋深；查明含水层分布规律
15、及埋藏深度；查明各勘查区热储层的岩性及顶板埋深、热储盖层的岩性特征及其组合特征；通过综合分析各勘查区所属范围内的地热地质条件，选择地热地质条件优越、供热方便的地点作为勘探地热井的最佳井位。提交沈阳市沈北新区地热资源勘察工程物探勘查工作报告。1.3 任务完成情况我公司于2011年10月进入沈阳市沈北新区勘查区展开物探工作，截至2012年6月，在4个勘查区共完成物化探测网布设90.6 km2，物化探剖面布设139.8 km，重磁勘探面积90.6 km2，重磁勘查剖面137.2 km，可控源音频大地电磁测深（CSAMT）剖面138.65 km，氡气测量剖面58 km，微动测深点54个、大地电场岩性探
16、测点88个，达到设计要求并取得预期成果，圆满完成了工作任务。通过对多种物探方法采集数据的整理、处理与分析，结合区域地质资料进行了综合解释推断，取得如下成果：推断了各勘查分区的地层组合及埋深、断裂位置及其空间展布形态；基本查明各勘查分区内热储层与热储盖层的组合特征和分布情况；基本查明各勘查分区地热资源分布特征，在各分区划分了地热资源钻探勘查远景区；在各勘查分区内选择地热地质条件较好部位确定了勘探地热井井位，其中，在大桥勘查区（区）、怪坡勘查区（区）、七星山勘查区（区）各确定了井位2处，在马全沟勘查区（V区）确定井位1处，并设计了相应的钻井深度及井身结构，预估了出水温度及出水量。2 区域地热地质概
17、况2.1 自然地理交通概况沈北新区（原新城子区）地处沈阳市区北郊，位于大连、沈阳、长春、哈尔滨“东北城市走廊”中部，南靠沈阳市区，北隔辽河、万泉河与铁岭市、法库县相望，东与抚顺市、铁岭县毗邻，西接辽西走廊，与新民市、于洪区相连。是连接吉林、黑龙江和内蒙古三省区的黄金通道和“东北城市走廊”的枢纽重地。坐标介于东经 12316至12348，北纬4154至4211之间（图2-1）。长大铁路、哈大专客，沈哈、沈环高速公路，101、102、203国道穿境而过，沈北新区距沈阳桃仙国际机场仅90分钟车程，交通十分便利。 沈北新区总面积852 km2，总人口28万人。图2-1 勘查区交通位置示意图沈北新区共有
18、国省干线公路三条，总长度84km，县级公路9条，总长27km，乡级公路15条，总长155km，形成了以国省干线为骨架，县乡公路为支线、村级公路为补充的四通八达的公路网。沈大、沈哈高速公路连结成网，并在境内设有4个出口。国、省、市、区、乡五级公路四通八达，沈阳至哈尔滨、沈阳至承德、沈阳至明水、沈阳至平岗等4条过境国、省级公路干线同区乡级公路形成了密集交错、四通八达的交通运输网。长大铁路贯穿境内，南下可抵辽南沿海及关内，北上可达长春、哈尔滨及中俄边境口岸，详见图2-1。沈北新区地势平坦、开阔，平均海拔为58 m；全区地势自东向西倾斜，东高西低，东部属丘陵地貌，中部属黄土堆积平原，西部属辽河冲积平原
19、。沈北新区属于北温带大陆性季风气候，四季分明，年平均气温7.5，年降水量672.9mm。沈北新区内有辽河、蒲河等7条河流绵延流过。蒲河是浑河右岸主要支流，发源于铁岭县横道河子乡想儿山，从东北流向西南。经棋盘山水库，穿长大、沈山两条铁路，经新城子、于洪区。蒲河在区内主要流经过的村庄有河南村、大桥村、佟古家子村、前坟村及新华村，沿河建有蒲河公园及景观大道。2.2 区域地质概况2.2.1 大地构造位置沈北新区大地构造位置上位于中朝准地台（，一级构造单元）内，跨两个二级构造单元，即胶辽台隆(1)和华北断坳(3)。勘查区西部（区、区）位于华北断坳内的下辽河断陷（1 3，三级构造单元）内，勘查区东部（区、
20、区）则位于胶辽台隆的铁岭-靖宇台拱（1 1，三级构造单元）内（图2-2）。铁岭-靖宇台拱为古陆核，早元古代时期局部地区有地槽形堆积，经辽河运动形成结晶基底，中、上元古代有燕山型沉积，古生代全区隆起，中生代时期处于活化阶段，有断陷盆地形成和岩浆活动，新生代时期沿浑河断裂有玄武岩喷发和煤盆地形成。华北断坳为新生代的强烈坳陷区，NE向断裂及断块运动控制着华北断坳的内部差异及其发展。区域范围内主要涉及一个三级构造单元，即下辽河断陷，下辽河断陷是郯庐断裂带北段形成的中新生代大陆裂谷型断陷盆地，中生代前属稳定地块；中生代后进入大陆边缘活动带阶段；早白垩世形成隆坳相间的构造格局，老第三纪时进入了大陆裂谷发育
21、的主要时期；渐新世末期，由于区域构造应力场的改变，导致裂谷夭亡，盆地经历了短期的准平原化；新第三纪以来辽河断陷整体下沉坳陷，范围进一步扩大。图2-2 勘查区大地构造位置简图图2-3 勘查区新构造运动分区图从新构造运动来看（图2-3），勘查区东部（区、区）为辽东上升隆起区，勘查区西部（区、区）位于下辽河-辽东湾下降区。 2.2.2 地层从已有资料来看，沈北新区位于沈北中、新生代坳陷内，处在新城子-虎石台向斜上，分析勘查区东南零星出露的地层，并结合钻孔资料了解到沈北新区分布有太古界、元古界及新生界等。1）太古界（Ar）勘查区内的太古界（Ar）的岩性为花岗片麻岩及片岩，属深度变质岩系，分布于勘查区南
22、部地区和勘查区内的西北部和东南部。2）元古界（Pt）勘查区内的元古界为蓟县系雾迷山组，本组地层分为下、中、上三个层位，下部层位岩性以深灰色中厚层白云岩、碎屑白云岩、燧石条带白云岩为主；中部岩性主要为灰黑色、灰白色中厚层石英砂岩、长石石英砂岩夹板岩、白云岩及燧石条带白云岩；上部为深灰色中厚层燧石条带白云岩，夹少量石英砂岩及板岩。总厚度大于3210m。该组岩溶裂隙较为发育，赋水性好，是沈北地区主要的热储目地层。3）新生界老第三系（E）勘查区内的新生界老第三系主要发育有古新统木梳屯组和渐新统洋河组，新第三系发育有上新统邱家屯组，新第三系上覆第四系。老第三系古新统木梳屯组岩性分上下两层，下部为白色砂岩
23、、细砂岩、石英细砂岩及紫红色页岩；上部为深灰色安山岩夹薄层砂岩、深灰色玄武岩夹玄武质凝灰岩。老第三系渐新统洋河组岩性为含细砾泥质砂岩、砂质页岩、砂岩及夹杂色页岩。新第三系（N）新第三系上新统邱家屯组岩性为紫色砂岩、杂色砾岩、砂砾岩、紫褐含砾砂岩、页岩、砂质页岩和灰绿色砾岩。第四系（Q）第四系广泛分布，勘查区大部分地区被第四系覆盖，岩性为粉砂土、粉质砂土、砂及砂砾土等。4）岩浆岩沈北新区岩浆岩比较发育，在勘查区东南发育有有海西期花岗岩；第三纪安山质玄武岩见于懿路、文官屯等地。玄武岩遍布勘查区，为第三系含煤建造的下限。2.2.3 构造沈北新区所处区域地质构造复杂，断裂较为发育，据统计，区域上有长度
24、大于50km的断裂26条。按断裂的走向可分为近东西向、北东向、北北东向和北西向四组，其中以北东向和北北东向的断裂最为发育。按断裂的活动时代可以分为前第四系断裂、早更新世断裂、中更新世断裂、晚更新世断裂和全新世断裂。区域内主要的北东向断裂有郯庐断裂带、金州断裂、浑河断裂、鸭绿江断裂和医巫闾山西侧断裂等。郯庐断裂带包括郯庐断裂辽东湾段（营潍断裂）、下辽河段、沈阳-开原段（依兰-伊通断裂）。近东西向的断裂有开原-赤峰断裂，北西向的断裂有海城河断裂和柳河断裂等。勘查区内部断裂也较为发育，主要有东西向、北东向、近南北向三组。近东西向懿路-靠山屯断裂规模较大，分布于勘查区北部杨士屯一带，属逆断层性质，倾向
25、向北，倾角24。北东向断裂分布于新城子、造化一带，规模较大，它可能是区域上王纲堡-新城子断裂和永乐-清水台断裂的组成部分。在马孤家子一带有近南北向的断裂分布，规模不大，长度不足5km。图2-4为勘查区基岩地质构造图，从图上可见，对沈北新区地区影响比较大的断裂主要为依兰-伊通断裂，即郯庐断裂的沈阳-开原段。依兰-伊通断裂长度约800 km，走向约40，切割超岩石圈，在地表断续出露，表现为明显的槽地，因受北西向断裂的影响而分段清楚。勘查区附近发育的依兰-伊通断裂的沈阳段，由两条倾向相向的断裂组成，即王纲堡-新城子断裂和永乐-清水台断裂，王钢堡-新城子断裂倾向南东，永乐-清水台断裂倾向北西。1:50
26、万图2-4 勘查区基岩地质构造图可见，依兰-伊通断裂沈阳段（王纲堡-新城子断裂和永乐-清水台断裂）断裂规模较大，延伸长，切割深，纵贯整个勘查区，是勘查区最主要的构造，对沈北新区的地质构造有重要的影响，对地热资源的赋存和开发利用有积极的意义，在其影响下，勘查区内还发育有一组北东向的伴生断裂或者其它小型断裂，因此查清断裂所在位置、控制规模及其空间展布特征是本次地热资源物探勘查的重点之一。2.3 区域地热地质概况沈北新区的地热勘察工作，可追溯到1983年大桥煤矿在-415m矿洞中发现地热水（出水温度达30），经省水文总站、沈阳矿务局对其进行评价后，开始对该地热水进行开发利用（主要用于洗浴）；1998
27、2003年先后在大桥煤矿外围及天成（民企）公司院内开展了地热勘察及钻探验证工作。在天成公司院内002号钻孔中，打出地热水（42，300m/d）；20052006年，北京市地质工程勘察院在沈北道义盆地地热勘察中，在虎石台治安村蓟县系雾迷山组白云岩中打出地热水（治安1号井），该井终孔深度为2116m，出水温度达60.0，出水量为1360m/d；2008年辽宁省物测勘察院对沈阳市新城子盆地地热资源开展了物探普查工作，钻凿新城子道树子地热孔（新城子1号井），在蓟县系雾迷山组白云岩中打出地热水，该井终孔深度为2500m，出水温度达62左右，出水量为1200m/d左右；2011年11月于沈北新区虎石台街道
28、治安村北钻凿成功另一眼地热井（治安2号井），该井终孔深度2556m，出水量1400m3/d，出水温度72。从已有成功钻凿的深井资料来看，沈北新区的地热资源属于沉积盆地型中低温地热资源，该类型地热资源主要靠地层来增温聚热。地壳深部的热能以深大断裂为主要通道向上运移传导、对流，在向上运移的过程被具有隔热保温的地层阻挡，热能聚集在赋水条件较好的岩层裂隙中，就形成了地热资源，因此沉积盆地型中低温地热资源的赋存一般要具备导热通道、热储盖层和热储层三个基本地热地质条件。2.3.1 导热、导水通道勘查区断裂构造发育，依兰-伊通断裂沈阳段（王纲堡-新城子断裂和永乐-清水台断裂）断裂规模较大，延伸长，切割深，纵
29、贯整个勘查区，是勘查区最主要的构造，对沈北新区的地质结构有重要的影响，在其作用下，勘查区内还发育有一组北东向的伴生断裂或者其它小型断裂，纵横交错的断裂，组成了一个很好的导热、导水通道网络。2.3.2 热储盖层形成地下热水的另一个重要地质条件是具有良好的热储盖层。一般热储盖层的岩性较为致密，具有隔断热储层与浅部冷水的联系，保持地下热水温度的作用。勘查区热储盖层主要为第四系、第三系和蓟县系上部地层，各时代地层的地热增温率虽不高，但累计了千余米的厚度，其增温效果是比较理想的，隔水性和保温性能良好，因此为勘查区内赋存的地热资源提供了很好的热储盖层条件。2.3.3 热储层从已有地热井揭示地层情况看，勘查
30、区内拟钻地热井将钻遇第四系、第三系和蓟县系地层，其中蓟县系雾迷山组是较好的赋水地层，其岩性以硅质白云岩为主，岩溶裂隙发育，赋水性好，且埋深适中，上有良好热储盖层，地热井的出水温度和出水量均比较理想，因此适宜选择蓟县系雾迷山组作为本区的主要热储目的层。综上所述，勘查区具备良好的导热、导水通道，较好的热储盖层条件和适宜的热储层，因此勘查区大部分地区具备开发地热资源的地热地质条件。但也应注意到在相同地区，2008年于新城子颇家屯钻凿的新城子2号井（完井深度2810m）和2010年于尚小屯东北蒲河大道北侧钻凿的唐都井（完井深度2860m）均未成功钻凿出地热水来。反映出本区断裂、构造既有一定的发育，又有
31、发育不均匀的特征，这也是本次勘查工作的难点和重点。3 地球物理勘查方法技术3.1 勘查区地层地球物理特征勘查区大面积被第四系所覆盖，因此，岩石物性参数仅依据区域重磁资料及临区钻孔资料收集所得，见表3-1。工区及周边地区地层主要有：第四系、第三系和蓟县系，表内的统计结果显示，各时代地层之间均存在一定的物性差异，这为在勘查区内采用重力勘探、磁法测量、可控源音频大地电磁测深、氡气测量、微动测深等物探方法进行前期勘查提供了较好的地球物理前提。表3-1 勘查区各时代地层物性参数统计表地层时代岩性密度（103kg/m3）电阻率（*M）波速特征常见值（m/s）磁性界系新生界第四系亚粘土、砂土1.6-1.8低
32、阻低速1000无磁性第三系泥岩、砂岩、页岩2.1-2.45低阻较高速2000无磁性3.2 工作方法技术 按照勘查设计要求，本次勘查工作投入的物化探方法主要有重力勘探、磁法测量、可控源音频大地电磁测深（CSAMT）、氡气测量、微动测深及大地电场岩性探测等。3.2.1 重力勘探重力勘探是以地壳中不同岩、矿石间的密度差异为基础，通过观测和研究地表重力场的变化规律来查明基岩起伏及地质构造的方法。前已述及，本区各时代地层存在密度差异，因此可以采用重力勘探了解基岩的起伏状态、构造的展布形态以及断裂展布位置等。布伽重力异常对基岩面起伏的反映十分直观，而且重力梯度带与热流的主要通道断裂的关系非常密切，因此可以
33、通过求取重力梯度异常的方法研究断裂，圈定地热勘查靶区。3.2.2 磁法测量磁法测量是以不同岩、矿石间的磁性差异为基础，通过观测和研究地表磁场的变化规律以查明磁性地质体分布特征的方法。磁力高区常常表征着岩浆岩、变质岩的存在。对地热资源开发而言，无论是岩浆岩还是变质岩，岩性均较为致密，富水性较差，在井位的选取和热储目地层的选取上，一般均规避这类地层，故通过磁法测量手段可以查明磁性地质体分布情况，在钻井设计时尽量避开，可降低风险。3.2.3 可控源音频大地电磁测深可控源音频大地电磁测深法是以有限长接地电偶极子为场源，在距偶极中心一定距离处同时观测电、磁场参数的一种电磁测深方法。本次勘查采用赤道偶极装
34、置进行标量测量，同时观测与场源平行的电场水平分量Ex和与场源正交的磁场水平分量Hy，然后利用电场振幅Ex和磁场振幅Hy计算阻抗电阻率s；观测电场相位Ep和磁场Hp，用以计算阻抗相位；用阻抗电阻率s和阻抗相位联合反演计算反演电阻率参数；最后利用反演的电阻率绘制成果图进行地质推断解释。3.2.4 氡气测量所谓氡气测量，就是用氡气仪测量土壤中氡气的浓度。在断裂发育地段，氡气可沿断裂或破碎带运移至地表，在土壤中形成氡气异常，通过测量土壤氡气在平面上的强度差异，再结合其他物探方法，可以判定断裂构造的存在和位置。3.2.5 微动测深微动探测视勘探目的不同，可分为单点微动探测（测深）和微动剖面探测二种。采用
35、空间自相关法-SPAC法从微动记录中提取瑞雷波并计算各台阵的瑞雷波频散曲线，用个体群探索分歧型遗传算法（FGA），由相速度频散曲线反演地下S波速度结构。反演计算前先给定初始模型，即层数以及各层S波速度及层厚的范围（上限和下限），再从给定范围中求得S波速度结构的最优解。获得各微动中心点的面波频散曲线后，用下式直接计算Vx，可将相速度频散曲线（Vr-f曲线）转换成视S波速度Vx随深度的变化曲线(VxH曲线)，再通过插值、光滑计算，最终可获得视S波速度彩色剖面。式中：Vr为瑞雷波速度；ti为周期。视S波速度Vx是既不同于相速度Vr也不同于S波速度Vs的面波物性参数，具有速度量纲。因为避免了反演过程中
36、设置初始模型、反演结果选取等人为因素的影响，微动剖面结果能更客观、直观地反映地层的岩性及构造变化。3.2.6 大地电场岩性探测大地电场岩性探测技术是20世纪90年代发展起来的一种新物探方法，它是通过接收日地空间中的电磁波在地下不同深度介质界面所产生低频反射电磁场信息，判断与识别地下介质界面一种方法。比如在岩性界面、断层、油气层、含水层等部位，大地电磁测深曲线均会有所显示，从而达到找油、找水的目的。该方法具有垂直分辨率高的特点，尤其对地下薄层及条带状含油气、含水层具有独到的鉴别能力。勘探深度可达一万米以上，而且仪器使用简单，不受任何地形、地物的影响，很适合城市建筑密集区的地质勘查。其原理简述如下
37、：大地电场岩性探测所接收信号为各个介质界面反射到地面的电磁场信号（Hn、En）。由于大地本身具低通滤波的作用，相当于“低频窗口”，使得在各个地质界面所产生的新的低频反射波信号几乎无衰减地被检波器所接收，据此，白瑞（burrell）首先假定水平 N层均匀介质作为地质模型（见图3-1），推导出低频电磁波在均匀水平介质中传播时低频截至频率（fc）的计算公式为：fc=k/h2式中: k=9.4105，电阻率（m），h深度（m），fc频率（Hz）。从上式中可知，截止频率（fc）与h成反比关系，即随着h的增大 fc将明显降低，也就是说深部地层岩性分界面脉冲电磁波的频率很低；截止频率（fc）与电阻率（）成正
38、比，地下地层岩性的电阻率为高阻层时，其截止频率将升高。图3-1 N层水平介质示意图假设h=2000m电阻率增量d=0.1m时可求得：dfc=kd/h2=0.0235Hz。由此可知，只要能分辨出微小的截止频率变化，就能识别出电阻率发生微小变化的深部地层岩性。4 工作部署及实施4.1 工作布置及工作量本次勘查工作严格按照勘查设计分勘查区施工。部分测线因实际地形、地理条件限制在允许范围内做微量调整，基本保证了各条测线的方向和长度，圆满地完成了设计的工作量。本次勘查工作采用的方法有重力勘探、磁法测量、可控源音频大地电磁测深、氡气测量、微动测深及大地电场岩性探测等。共完成重磁勘探面积90.6 km2，I
39、II区完成面积12.2 km2；-1区完成面积27.8 km2，-2区完成面积39.4 km2； V区完成面积11.2 km2。共完成重磁剖面各137.2 km，其中区完成30.8 km；区完成15.2 km；-1区完成34.4 km；-2区完成41.8 km；区完成15.0 km。 共完成可控源音频大地电磁测深剖面33条，总长度138.65 km，完成测点总数2770个。其中区测点601个，剖面总长30.3 km；区测点344个，剖面总长17.15 km；-1区测点736个，剖面总长36.2 km；-2区测点781个，剖面总长39.35 km；区测点308个，剖面总长15.65 km。氡气测
40、量剖面18条，总长度为58 km，完成测点总数为1153个。其中区测点243个，完成12.0 km；区测点335个，完成17.0 km； -2区测点269个，完成13.3 km；区测点306个，完成15.7 km。 共完成微动测深点54个、大地电场岩性探测点88个。其中区完成微动测深点16个、大地电场岩性探测点20个；区完成微动测深点5个、大地电场岩性探测点10个； -1区完成微动测深点11个、大地电场岩性探测点19个；-2区完成微动测深点17个、大地电场岩性探测点29个；区完成微动测深点5个、大地电场岩性探测点10个。 为配合上述工作，累计完成物化探测网布设90.6 km2，完成物化探剖面布
41、设139.8 km。物探勘查实物工作统计参见表4-1，各勘查分区物探勘查实物工作统计参见表4-2，各方法实际位置见实际材料图（附图1）。表4-1 物探勘查实物工作完成情况表项目号工作项目单位完成工作量1物化探测网布设km290.62物化探剖面布设km139.83重力勘探面积km290.64磁法测量面积km290.65重力勘探剖面km137.26磁法测量剖面km137.27可控源音频大地电磁测深km138.658氡气测量km58.09微动测深点5410大地电场岩性探测点88表4-2 各勘查分区物探勘查实物工作统计表勘查区工作项目单位实际完成工作量区大桥勘查区物化探剖面布设km30.8重力勘探剖面
42、km30.8磁法测量剖面km30.8可控源音频大地电磁测深km30.3氡气测量km12.0微动测深点16大地电场岩性探测点20区怪坡勘查区物化探测网布设km212.2物化探剖面布设km17.15重力勘探面积km212.2磁法测量面积km212.2重力勘探剖面km15.2磁法测量剖面km15.2可控源音频大地电磁测深km17.15氡气测量km17.0微动测深点5大地电场岩性探测点10区七星山勘查区物化探测网布设km267.2物化探剖面布设km76.2重力勘探面积km267.2磁法测量面积km267.2重力勘探剖面km76.2磁法测量剖面km76.2可控源音频大地电磁测深km75.55氡气测量km
43、13.3微动测深点28大地电场岩性探测点48区马全沟勘查区物化探测网布设km211.2物化探剖面布设km15.65重力勘探面积km211.2磁法测量面积km211.2重力勘探剖面km15.0磁法测量剖面km15.0可控源音频大地电磁测深km15.65氡气测量km15.7微动测深点5大地电场岩性探测点104.2 工作实施4.2.1 测地工作本工程中的测地工作主要是指采用GPS仪器来直接或间接的布设物化探测线，采集各物探方法的测线、测点坐标信息。为保证测量精度，本次测地工作采用华测X90型高精度GPS进行实时动态（RTK）测量。华测X90型高精度GPS主要用于精密大地测量和精密工程测量。这类仪器主
44、要采用载波相位观测值进行相对定位，定位精度高。实时动态（RTK） 测量系统，是GPS 测量技术与数据传输技术的结合，是GPS 测量技术中的一个新突破。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS 测量技术，其基本思想是：在基准站上设置1 台GPS 接收机，对所有可见GPS 卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS 接收机在接收GPS 卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测成
45、果的质量和解算结果的收敛情况，实时地判定解算结果是否成功，从而减少冗余观测量，缩短观测时间。RTK测量系统一般由以下三部分组成：GPS 接收设备、数据传输设备及软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成，它是实现实时动态测量的关键设备。软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能。RTK 测量技术除具有GPS 测量的优点外，同时具有观测时间短，能实现坐标实时解算的优点，因此可以提高生产效率。实时动态定位如采用快速静态测量模式，在15 km 范围内，其定位精度可达12 cm ，可用于城市的控制测量。本次RTK测量的GPS 接收设备采用华测x90高精度双频一体化RTK接收机，其为28通道双频GPS接收机，集成双频GPS接收机、双频测量型GPS天线、U
