大地电磁测深法在阜阳市地热资源可行性勘查中的应用

薛小建 陈海波

摘 要：大地电磁测深法是研究地壳岩石圈至上地幔构造的一种地球物理深部探测方法。它是以天然交变电磁场为场源的频率域电磁测深法，利用大地电磁测深法反映地质体的电性差异，可以确定具有不同电性特征的地质体的空间展布。在本次地热资源勘查中，利用大地电磁法解译断裂带的走向和产状、地层结构界线（热储及盖层）、松散层厚度、基底分布，圈定地热异常区，取得了一定的成果。

关键词：大地电磁;地热资源;电性差异

1 绪论

阜阳市是安徽西北部轻工业及农业大市，区位优势明显，是带动安徽西北部经济发展的关键地区。近年来随着城市建设和旅游业的发展及国家提倡开发利用环保绿色能源，市政府多次主动向省国土资源主管部门提出要求勘查并开发利用地热资源，主要用于人体洗浴保健、农业开发和室内取暖等方面。勘查开发地热资源是阜阳市经济建设的迫切需要[1]，过去大地电磁测深法在地热资源勘查中取得了很多成绩[3-4]，因此在阜阳地区投入此方法是可行的。

2 区域地质概况及地球物理特征

2.1 地层

勘查区区域地表皆被第四系覆盖，上第三系较均匀分布全区。据已有资料显示：其下伏地层水平及垂向变化均较大。地层分布情况可总体概括为四层，自上而下分别为：第一层由第四系和上第三系组成，其下部的馆陶组构成第一热储层组。第二层由下第三系和白垩系组成，构成下伏热储层的盖层，其中下第三系為弱热储层组（第二层热储组）。第三层由寒武—奥陶灰岩组成，构成第三热储层组。第四层为基底，由变质岩组成。

2.2 构造

勘查区分布的断裂主要为阜阳断裂和插花断裂，这些断裂对第一、第二热储层的分布没有明显的控制作用，可以产生一定的热传导效应。断裂构造对第三热储层组的分布有明显的控制作用，可以直接成为导热、导水通道。该区处于淮河台坳的南缘及江淮台隆北缘，尤其东南部明显表现为台隆特征，霍邱群变质岩埋深仅为700m左右。根据已有成果，阜阳断裂对地热资源的分布有十分明显的控制作用，基底构造及断裂构造都有利于地热资源的分布和形成。

2.3 地球物理特征

2.3.1 物性特征

皖西北地区太古界变质岩系底层因其埋深大，较少开展物性调查工作，本区物性资料综合借鉴霍邱、涡阳等几个邻近地区的物性资料。新生代地层总体呈低密度低电阻率无磁，可引起相对重力低异常;中生代地层总体呈中等密度低电阻率无磁，可引起相对重力高异常;古生代—中元古代浅变质岩、沉积岩总体呈中高密度中等电阻率无（微）磁性，能够引起相对重力高异常;早元古代—太古代变质岩系总体呈高电阻率高密度中等磁性，可引起区域重力高与正磁综合物探异常。

2.3.2 区域重力场特征

根据区域重力特征显示，区域重力整体呈现低的特征。工区西边有一重力低闭合圈，对应李寨凹陷区;在勘查区北部、东南部都存在明显的重力梯级带，均为断裂构造的反映;阜阳深大断裂的东部重力高异常为古老基底抬升隆起的反映。

3 工作布置及数据质量评价

3.1 数据质量评价

本次野外工作布设大地电磁测深剖面6条（图1），其中4条东西向测线，点距200m线距2km。2条南北向测线，点距200m线距1km。累计完成剖面长度41.49km，大地电磁物理工作点146个。

3.2 数据质量评价

本次项目质检点为6个，质检点详细结果见表1。

4 工作成果及推断解释

4.1 成果剖面特征描述

从图2二维反演断面图来看：纵向上该区域分层明显，第四系覆盖分层清晰，横向上电阻率变化明显，东西向上呈现两端高中间低的特征，南北向上呈现南低北高的特征，结合该区域地质资料认为这些电阻率的变化特征是该区域的构造所引起的。

4.2 成果推断解释

由于第四系和上第三系，以黏土、细砂为主，电阻率较低且与下覆地层电阻率差异较大。我们主要以相对低电阻率划分覆盖层厚度（图3）;向下电阻率表现为中等电阻率划分为馆陶组地层（热储层），厚度在500m左右;下覆地层为相对中高电阻率;异常高电阻率部分为老变质岩地层或老变质岩地层隆起。

以4线为例绘制了查区的地质模型（图4），其中查区内推断的北东向断裂构造可能是为查区内主要的热流通道，而老变质岩地层为隔水层，热储层为馆陶组地层。很好地对应于亳—阜盆地封闭型中热储类型。

综合六条剖面分析后，得到查区覆盖层厚度并在此基础上圈定地热靶区。覆盖层厚度总体表现为西厚东薄，厚度在1000m左右。我们根据上述地热模型圈定了三个地热靶区。这几个靶区具有上部被巨厚不透水的盖层覆盖，周边受断裂控制。热储层多产状平缓，呈层状，分布较稳定，下部有大地热流传导等特点。

最终在剖面4设计了一个钻孔。经钻孔验证，在深度为1500m处见水，水温40℃～55℃，井口日出水量在1000m3左右。

结论

本文从研究区的地层、构造等地质资料为出发点，介绍了大地电磁法在阜阳城区地热资源勘查中的应用情况，由反演电阻率剖面图推断区内的断裂及储热层的埋深及厚度，经钻孔验证证明大地的磁法勘查在阜阳寻找地热资源方面是可行的。

参考文献：

[1]官煜，黄多成.安徽省阜阳市城区地热资源[C].地温资源与地源热泵技术应用论文集，2008（2）：61-65.

[2]陈乐寿，刘国栋.大地电磁测深研究[M].北京：地震出版社，1984.

[3]黎雪梅，聂瑞平，王连成.MT在天津地热勘查中的应用及主要成果[J].地质调查与研究，2010，33（1）：76-80.

[4]张里恩，陈少锋.MT法在地热勘探中的应用[J].石油地球物理学报，2004，39（增刊）：66-71.

作者简介：薛小建（1988— ），男，汉族，安徽合肥人，本科，工程师，长期从事地球物理勘查工作。