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CSAMT法在闽北地热勘查中的应用

更新时间:2009-03-28

近年来,可控源音频大地电磁法(CSAMT法)因其抗干扰能力强、探测深度大、横向分辨率高、受高阻层屏蔽作用影响小等优点,越来越多地被应用到地热勘查中[1-3]。福建省是地热资源大省(全省已发现200多处地热点[4-5]),但闽北地区已探明的地热资源较少。CSAMT法的成功应用,为闽北地区的地热资源勘探提供了经验。

1 CSAMT法简介

CSAMT法是20世纪80年代末兴起的一种地球物理新技术,它基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程组导出的水平电偶极源在地面上的电场及磁场,一般采用标量测量方式,只要在地面上能观测到2个正交的水平电磁场 (Ex,Hy)就可获得地下的视电阻率ρs。当地表电阻率固定时,电磁波的传播深度(或探测深度)与频率成反比。高频时,探测深度浅,低频时,探测深度深。因此可以通过改变发射频率来改变探测深度,从而达到变频测深的目的。

Zhang J.等人[23]报道了Nd∶GGAG晶体的生长和激光晶体性能,并获得了最高功率2.44 W、斜效率为28.8%的连续激光输出.Zhi Y.C.等人[24]利用Nd∶GGAG晶体获得了最高功率为5.7 W、斜效率为54.5%的连续激光输出,该晶体被动调Q激光最高功率为1.12 W,单脉冲能量为66.7 μJ,显示了Nd∶GGAG晶体在高效率激光领域的应用前景.Agnesi A.等人[25]研究了Nd∶GGAG晶体的锁模激光,其输出功率为65 mW,脉宽为3.7 ps.Nd∶GGAG 晶体作为一种优异的激光增益介质, 也可以在1.3 μm波段以锁模的方式实现激光输出[26].

2 测区地质概况

测区位于福建省建阳市北东部。区内地层出露较少,主要为第四系冲洪积层(Qal-pl)和下侏罗统梨山组(J1l)地层。

“毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论”(以下简称“概论”课)不仅有着鲜明的理论性和政治性,而且有着深刻的思想性和现实性。怎样在教学中体现理论联系实际的根本原则,怎样调动学生的主观能动性来有效地理解社会,这些都是“概论”课教学必须要面对和解决的重要问题。“概论课是集思想性、政治性、时代性于一体的课程,其教学内容紧跟时代,都是现实中的理论问题。因此,教学模式也应经常推陈出新,要把理论与生活实际紧密结合,唯有如此,才能提高思想政治理论课的时效性。”[1]而在“概论”课教学中巧妙运用时事新闻评论,可以有效地实现这种结合,取得较好的教学效果。

为了验证本区推断的断裂破碎带是否存在地下热水通道,在3线19号点 (桩号760)附近布置了一验证钻井ZK301。地热钻井 ZK301在钻至386.49m时涌水,398.07m处流量为23.52 t/d,孔口水温25℃ , 孔 底 水 温35.1℃。钻至831.53m时,孔口涌水,孔口水温达40℃,孔底水温50℃,最大涌水自流量1909.46t/d。完成放水试验三次降深,放水最大自流流量780.28 t/d,放水最小自流流量304.3 t/d,热水偏硅酸达40.08mg/L,氟含量达10.84mg/L。ZK301钻探揭露地下热水资源丰富,水量大,水温高,并证实了区域断裂高角度断层F13的存在。另外在2个出水点的深度位置在CSAMT法卡尼亚电阻率剖面图中均有低阻异常与之对应,但低阻异常面积较小,且阻值在400~700 Ωm范围内,并不是很低。

3 CSAMT法测量工作

整体上看13条测线的低阻异常区较少,面积较大的低阻异常区仅在5线、7线和8线的地表浅部出现,其它测线出现的低阻异常面积均较小;低阻异常的电阻率值都在50Ωm以上,且普遍在200Ωm以上。另外在3线、-2线和-3线距地表300~400m的深部有小面积次低阻异常出现。

(1)在地热勘查中,对区内构造断裂位置大致查明的测区,物探设计宜以标量CSAMT法扫面为主,CSAMT法测线以各断裂为中心布置,设计的测线线距和点距不宜过大。

4 CSAMT法成果分析

3.1 采用顶空固相微萃取结合气质联用技术,从紫红百香果果汁中鉴定出81种主要挥发性化合物,主要有酯类43种,醇类11种,醛类3种,酮类8种,萜烯类(含萜烯醇类)12种,其他成分4种,其中酯类化合物含量最高,它们是百香果果汁特征香气的主要贡献者。

本区CSAMT法勘探工作目标之一是北东向区域性大断裂F13。断裂切割深度大,断裂带中多见硅化等热液蚀变现象,为沟通岩浆岩深部热量提供了良好的通道。另一目标是南北向区域大断裂F38。断裂切割深度大,断裂带中多见硅化等热液蚀变现象,也为沟通岩浆岩深部热量提供了良好的通道。因此本区的测线主要布置在断裂构造F13和F38两侧。

从CSAMT法卡尼亚电阻率剖面图中等值线的横向变化上看,较明显的断裂破碎带异常主要出现在2线、3线、-3线和-4线。图1所示为2线和3线的CSAMT法综合剖面图。

  

图1 建阳测区2线、3线CSAMT法综合剖面图

(2)平面图分析。从各个标高卡尼亚电阻率平面图上看(如图2所示为标高-200m的平面图),断裂F12的电性异常较弱,反映的破碎程度可能较低,但中浅部的走向较为清晰;断裂F13的电性异常最明显,破碎程度最高,走向最清晰;从-5线的中部延伸至1线的尾部,与地质资料显示的位置差异较大,但走向基本一致;断裂F14的电性异常不太明显,可能反映了中等破碎程度,但走向较为清晰;而地质资料显示该断裂只延伸到1线首部;断裂F38的电性异常不太明显,可能反映了中等破碎程度,走向也不明显,与地质资料显示的位置差异较大。根据剖面图和平面图的分析,将推测的断裂F13及其周边位置划为异常区,作为本区最有可能寻找到地下热水通道的靶区。

2条测线中部标高-200m以下均出现非常明显的高低阻骤变异常带,但其水平位置与地表出露的2条断裂位置均有一段距离,推测可能是断裂F13的电性反映,断裂倾角由浅至深逐渐变大

  

图2 建阳测区标高-200m CSAMT法勘探综合平面图

5 钻孔验证结果

侵入岩广泛分布于测区,主要为似斑状中粒二长花岗岩(J3ηγ)、钾长花岗岩(K1ξγ)及花岗闪长岩(K1F)。其中似斑状中粒二长花岗岩(J3ηγ)大面积出露于测区北东部,钾长花岗岩(K1ξγ)主要分布于测区西南部,花岗闪长岩(K1F)主要分布于测区东南部。区内构造有北北东向、近东西向两组断裂构造,其中北北东向断裂构造(F12、F13、F14、F38)较发育,岩石普遍破碎、具较强硅化、叶腊石化、绢云母化、黄铁矿化蚀变、沿断裂构造有花岗岩(γ)、石英脉(q)侵入。

6 结论

本测区布置13条CSAMT法测线-5线~8线,其中-5线~4线的线距是300m,4线~8线的线距是400m,各测线点距都是40m。供电点位于测区西南方,离最近的-5线收发距约为8km;离最远的8线收发距约为12km,供电电极距约为2km。工作频率最低为0.125Hz,最高为8533.333Hz,共50个频点。

(1)剖面图分析。本区CSAMT法测量工作获得的13条测线的卡尼亚电阻率剖面图,纵向上看分层大致相同,基本上可分为3层:地表浅部的中高阻层,厚度基本在200m上下;中部的中低阻层,厚度基本在200m~400m范围内;深部的高阻层,厚度很大,延伸至标高-1000m以下。

(2)闽北地区的背景场电阻率值普遍较高,呈现出高阻异常,地热异常虽然也是表现为低阻异常,但基本在200Ωm以上。本区的地下水异常在地表浅部表现为不规则片状低阻异常,呈横向分布;在深部表现为夹在电阻率从高阻到低阻的骤变带中的线条状低阻异常,呈纵向分布。

(3)本区的导水断裂异常表现为纵向延伸的高阻到低阻的骤变异常带,在深部高电阻率值背景下表现尤为突出,这有可能是闽北地区地热通道的典型电性特征之一。

(4)在CSAMT法地热勘探中,断裂破碎带可能在卡尼亚电阻率剖面中表现为直上直下的高阻到低阻的骤变异常带。而在CSAMT法隐伏区找矿勘探中,这种等值线“挂面”形态经常被当作静态效应的影响结果被处理掉。可见在勘探目标体不同时,资料处理过程的重点也不一样,在CSAMT法地热资源勘查的资料处理过程中,要尽量不使用或少使用静态校正。同时,地下水反映出的低阻异常面积较小,在进行曲线平滑或滤波处理时要谨慎对待。

对某型电台进行测量,可测量的互调发射频率为fc=|ft±fj|、fc=|2ft±fj|、fc=|3ft±fj|、fc=|2ft±2fj|和fc=|2fj±ft|.在以下图示中,虚线表示直接利用测量数据得出的互调发射抑制比,实线表示采用式(22)的方法对处理后得出的互调发射抑制比.根据3.1节测量链路配置的原则,固定衰减器1的衰减量为0dB,固定衰减器1的衰减量为10dB,定向耦合器耦合度为20dB.

1910年夏,俄国派以波波夫为首的考察队前往唐努乌梁海进行详细考察,在途中成员奥古斯图斯焚毁了唐努乌梁海西南边境察布齐雅勒达坝的界牌⑥ 樊明方.唐努乌梁海历史研究〔M〕.北京:中国社会科学出版社,2007.第215页。,然后俄国政府开始公然提出乌梁海是“有争议地区”,无视历史上中俄条约的规定,为以后侵占唐努乌梁海制造根据。1911年初,俄国出现大量有关唐努乌梁海的书籍和报刊,歪曲事实,鼓吹侵占唐努乌梁海。

参考文献

1 朱国器,何军,王同庆.CSAMT在柳州沙塘地区地热资源远景评价的应用.工程地球物理学报,2010;7(2):138-144.

2 张作宏,王军成,戴康明.CSAMT法在沿海围垦区地热勘查中的应用.物探与化探,2014;38(4):680-683.

3 马为.CSAMT在镜泊湖玄武岩覆盖区深部地热勘查中的应用.工程地球物理学报,2015;12(4):450-454.

4 孔祥儒,刘士杰,张建军,等.福建东部地区大地电磁测深研究.地球物理学报,1991;34(6):724-735.

5 邓国泉,程云涛.CSAMT在福建贵安地热勘查中的应用.物探与化探,2011;35(6):751-753.

 
周仕新
《能源与环境》 2018年第02期
《能源与环境》2018年第02期文献

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