李進(jìn)安，葛曉東，于春莉

(內(nèi)蒙古自治區(qū)第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院，呼和浩特 010050)

0 引言

地?zé)嶙鳛橐环N綠色可再生能源，在世界能源構(gòu)成中占據(jù)了重要地位。2017年國(guó)家發(fā)展改革委印發(fā)《地?zé)崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》，目前正在設(shè)計(jì)的深部探測(cè)計(jì)劃把地?zé)岱旁诹酥匾恢?。地?zé)豳Y源能夠改善人民生活質(zhì)量，提高綠色環(huán)境效益，已被廣泛應(yīng)用于發(fā)電、旅游、供暖、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域，是太陽(yáng)能、核能、石油、煤炭等以外的另一種清潔能源[1]，對(duì)減少燃煤等能源消耗，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。地?zé)豳Y源勘查開發(fā)利用已在北京、天津等城市獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益[2- 3]，同時(shí)也帶動(dòng)了內(nèi)蒙古地區(qū)地?zé)峥辈榈臒岢薄?/p>

烏蘭哈達(dá)地區(qū)是內(nèi)蒙古高原南部迄今發(fā)現(xiàn)的唯一全新世有火山噴發(fā)的地區(qū)，這使得該地區(qū)具有極高的科學(xué)研究、考察及旅游觀光價(jià)值。同時(shí)，地?zé)豳Y源勘查與開發(fā)顯得尤為重要，當(dāng)?shù)卣种匾暎⒁褜?duì)火山地質(zhì)遺跡保護(hù)與地?zé)豳Y源開發(fā)進(jìn)行了科學(xué)合理的規(guī)劃。

地?zé)嵋话惴譃闊釋?duì)流型和熱傳導(dǎo)型兩種，我國(guó)地?zé)岫鄬儆谥械蜏貍鲗?dǎo)型地?zé)醄4- 6]。在地?zé)峥辈橹?，常用的勘查方法有多種，包括遙感測(cè)量、化探測(cè)量、地面測(cè)與調(diào)查、重力測(cè)量、航空磁法測(cè)量、電磁法測(cè)量、鉆探等。本文對(duì)地面地質(zhì)測(cè)繪和可控源音頻大地電磁測(cè)深法在烏蘭哈達(dá)地區(qū)地?zé)豳Y源勘查中的應(yīng)用效果進(jìn)行分析討論。

1 勘查區(qū)概況

1.1 地理位置

烏蘭哈達(dá)地區(qū)位于內(nèi)蒙古烏蘭察布市察哈爾右翼后旗中部，北距白音查干鎮(zhèn)約20km，烏蘭哈達(dá)有集寧—二連浩特的鐵路，二連浩特—廣州的G55高速公路及國(guó)道208線經(jīng)過(guò)，至周圍各旗縣也分別有公路相連，交通便利。

1.2 地形地貌

烏蘭哈達(dá)地處內(nèi)蒙古高原腹地，為低山丘陵與溝谷洼地相間，地形起伏較大，總體趨勢(shì)是東高西低。該區(qū)地貌類型可劃分為3種成因類型，5種形態(tài)類型，詳見(jiàn)表1。

表1 地貌類型劃分表

1.3 地質(zhì)構(gòu)造概況

烏蘭哈達(dá)地區(qū)古生代地層區(qū)劃屬于華北地層大區(qū)，陰山地層分區(qū)；中、新生代地層區(qū)劃屬于大興安嶺—燕山地層分區(qū)，陰山地層小區(qū)。

據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)及鉆孔資料，烏蘭哈達(dá)地區(qū)地表廣泛分布第四系粉砂及黏土層，厚度達(dá)幾十米。深部地層由新到老為新近系寶格達(dá)烏拉組(N2b)厚度約300 m，巖性為紅色泥巖；漢諾壩組(N1h)厚度約200 m，巖性為灰黑色玄武巖；薊縣系比魯特組(Jxb)厚度約2150 m，石英砂巖、石英巖及變礫巖；太古界灰白色大理巖和石英巖。

烏蘭哈達(dá)地區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈且頻繁，勘查區(qū)內(nèi)有華力西晚期、燕山早期侵入的巖漿巖，喜山期也有強(qiáng)烈的火山巖噴發(fā)。華力西晚期侵入巖大面積分布在烏蘭哈達(dá)南北兩側(cè)地區(qū)，巖性為灰白色花崗閃長(zhǎng)巖(γδ4)和鉀長(zhǎng)花崗巖(γ4)。燕山早期侵入巖為肉紅色鉀長(zhǎng)花崗巖(γ5)，主要分布于烏蘭哈達(dá)北部，喜山期火山巖分布在烏蘭哈達(dá)南部。

該地區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要分布有康保復(fù)背斜、吉棍塔拉—當(dāng)郎忽洞盆地、土牧爾臺(tái)褶斷帶等構(gòu)造如圖1所示。同時(shí)，該地區(qū)存在F1斷裂帶呈北西向展布，傾向北東，寬度400～1500 m，該斷裂被新生界覆蓋，為推測(cè)斷裂帶。受本區(qū)域構(gòu)造影響，尤其F1斷裂帶的存在為本勘查區(qū)地殼深部熱源上導(dǎo)提供主要通道。

圖1 烏蘭哈達(dá)地區(qū)構(gòu)造綱要圖

1.4 地?zé)岬刭|(zhì)條件

烏蘭哈達(dá)勘查區(qū)南北兩側(cè)地貌為低山丘陵，均有基巖出露，中間地面高程相對(duì)較低，為山傾斜平原、河谷洼地、臺(tái)地地貌。該地區(qū)受F1深大斷裂帶構(gòu)造控制，雖然下部地層為薊縣系基巖老地層，巖石致密堅(jiān)硬，但由于斷裂構(gòu)造裂隙的存在使得該地層構(gòu)成了本地?zé)崽镏饕獰醿?chǔ)層，屬于受斷裂構(gòu)造控制的帶狀熱儲(chǔ)。該區(qū)域分布新近系寶格達(dá)烏拉組紅色泥巖地層，泥巖特征表現(xiàn)為孔隙度小且地層熱導(dǎo)率低，起到保溫隔熱作用，為本區(qū)域提供很好的蓋層條件。該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)頻繁，尤其F1深大斷裂帶的存在，形成了以斷裂構(gòu)造裂隙為主的帶狀熱儲(chǔ)型地?zé)崽铮掖瓜驑?gòu)造裂隙較發(fā)育，有利于地殼深部熱源上導(dǎo)，使地下深部地?zé)崃黧w涌入熱儲(chǔ)層。

2 地面地?zé)岬刭|(zhì)測(cè)繪

通過(guò)地?zé)岬刭|(zhì)測(cè)繪工作，圈定勘查區(qū)內(nèi)地質(zhì)界線，了解區(qū)內(nèi)基巖出露分布情況。同時(shí)，采用測(cè)溫儀對(duì)區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行分層測(cè)溫，根據(jù)分層測(cè)溫成果數(shù)據(jù)繪制同標(biāo)高地溫等值線，仍然可以看出烏蘭哈達(dá)地區(qū)西北部的井溫高于其他區(qū)域1～2℃，與斷裂走向一致。

3 可控源音頻大地電磁測(cè)深及成果解譯

本次可控源音頻大地電磁法(CSAMT)測(cè)深工作以烏蘭哈達(dá)地區(qū)F1深大控制斷裂帶為重點(diǎn)開展，勘查使用的儀器為V8電法工作站，垂直于F1斷裂帶布設(shè)了6條測(cè)深剖面。通過(guò)分析可控源解譯成果，驗(yàn)證了深大斷裂存在的真實(shí)性，對(duì)勘查區(qū)地層的電性特征有了進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)，根據(jù)地下各個(gè)巖層的電性特征劃分了地下各巖層的接觸關(guān)系。其中L02線深度—電阻率等值線斷面如圖2和圖3所示。

由圖2和圖3可見(jiàn)，有兩處電阻率橫向變化梯度帶，分別為10號(hào)點(diǎn)和74號(hào)點(diǎn)處，推斷認(rèn)為是F1斷裂帶的兩側(cè)。在10號(hào)點(diǎn)左側(cè)，上部200 m以上表現(xiàn)為低電阻率值，200 m以下電阻率值逐步抬升；在74號(hào)點(diǎn)右側(cè)，存在大范圍的高電阻率異常，非常接近地表，高值異常區(qū)埋深僅100 m左右。分析認(rèn)為圖2剖面所顯示的低電阻率異常在淺層深度200 m以上主要由寶格達(dá)烏拉組泥巖及漢諾壩組玄武巖引起，其余地段主要由薊縣系比魯特組的石英砂巖、石英巖及角山變礫巖引起，高電阻率異常是侵入花崗巖體的反映。

綜合解譯資料進(jìn)行分析研究，推斷地層與電性層有以下對(duì)應(yīng)關(guān)系：新生界地層電阻率相對(duì)較低，第四系沖洪積地層電阻率30～50 Ωm，寶格都烏拉組泥巖地層電阻率40～80 Ωm，漢諾壩組玄武巖電阻率50～150 Ωm；元古界比魯特組石英砂巖、石英巖、變粒巖電阻率30～300 Ωm；太古界烏拉山群大理巖、石英巖電阻率500～1300 Ωm；侵入巖電阻率大于1000 Ωm。

圖2 L02線深度-電阻率等值線斷面圖

圖3 L02線推斷電性層斷面圖

4 鉆探成果

烏蘭哈達(dá)地?zé)峋甖K03井深2006.8 m。根據(jù)測(cè)井曲線及巖屑錄井成果綜合對(duì)比分析，劃分本井實(shí)際鉆遇地層為：第四系粉砂質(zhì)黏土層，厚度0～30 m；新近系上新統(tǒng)泥巖及砂礫巖，厚度30～300 m；新近系中新統(tǒng)玄武巖，300～505 m；薊縣系石英砂巖、石英巖、蝕變巖及角閃變粒巖，厚度505～2006.8 m。根據(jù)鉆遇地層資料與可控源音頻大地電磁測(cè)深地質(zhì)解譯成果進(jìn)行比對(duì)分析，結(jié)論基本一致，驗(yàn)證了可控源音頻大地電磁測(cè)深地質(zhì)解譯成果的可靠性。該井取水段為480.0～2006.8 m，最大涌水量為1019.28 m3/d，出水溫度29 ℃，地?zé)崃黧wpH 7.28，總礦化度為1.72 g/L。

5 結(jié)論

(1)本次在綜合研究收集的重力、航磁及已有地?zé)岬刭|(zhì)資料基礎(chǔ)上，通過(guò)地?zé)岬刭|(zhì)測(cè)繪、可控源音頻大地電磁測(cè)深等調(diào)查方法對(duì)烏蘭哈達(dá)地區(qū)進(jìn)行地?zé)峥辈?，認(rèn)為該區(qū)域具備地?zé)豳Y源形成的“熱源、通道、儲(chǔ)層、蓋層”等重要條件，具有較好的區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)背景和地?zé)豳Y源勘查前景。

(2)利用可控源音頻大地電磁法(CSAMT)進(jìn)行地?zé)豳Y源勘查，通過(guò)鉆探驗(yàn)證CSAMT解譯成果，推斷地層巖性和斷裂構(gòu)造與實(shí)際情況相一致，認(rèn)為該方法在烏蘭哈達(dá)地區(qū)的應(yīng)用效果較好，對(duì)勘查地?zé)崽锔鼮橛欣?/p>

(3)ZK03地?zé)峋悄壳盀跆m哈達(dá)地區(qū)唯一成功實(shí)施的一眼地?zé)崽讲山Y(jié)合井，是一次提高和突破，證實(shí)了該地區(qū)以斷裂破碎帶控制的帶狀型熱儲(chǔ)層。該區(qū)熱儲(chǔ)層均為薊縣系老地層，基巖富水性弱，勘查以斷裂構(gòu)造裂隙為主的帶狀熱儲(chǔ)地?zé)崽锔挥刑魬?zhàn)性，為進(jìn)一步分析烏蘭哈達(dá)及其周邊地區(qū)地?zé)豳Y源的勘查與開發(fā)利用提供依據(jù)，并奠定了基礎(chǔ)。