松潘甘孜地区地热资源的地球物理勘探研究

【摘要】：地热是一种洁净的可再生的资源，它埋藏于地下或出露地表，可用于采暖、供热、洗浴甚至医疗等方面。它是继煤炭、石油和天然气之后又一开发前景极为广阔的地下自然能源。松潘甘孜地区的地热资源丰富，如何有效勘探，既是一个重要的学术技术问题，更是一个社会经济发展问题。论文从松潘甘孜地区的地热资源特点和地热的地球物理分析入手，重点研究解决地热的地球物理勘探问题。 论文从野外调查入手，结合前人研究成果，对松潘甘孜地区地热资源的分布与形成演化机制进行了分析。根据地热类型、控温构造、地球物理方法等，将松潘甘孜地区的地热分为三个区：Ⅰ区为金沙江断裂带和甘孜—理塘断裂带控制的中低温地热资源区；Ⅱ区为鲜水河断裂带控制的中低温地热资源研究区；Ⅲ区为马尔康北西向断裂带、龙门山北东向断裂带和岷山—雪山—虎牙—火炮岭锯齿状断裂带控制的低温地热资源研究区。认为热储层分布主要由构造带或岩体控制。并绘制了松潘甘孜地区热传导和热储构造模式。 地热以异常高温为特征。论文研究了温度对岩石波速、强度、电阻率、磁化强度、热导率、地下水矿化度等的影响，研究了地下水和地热水的视电阻率特征。随着温度的升高，岩石波速、强度、电阻率、磁化强度和热导率等表现为非线性降低；随着矿化度的增加电阻率也表现为非线性降低。为松潘甘孜地区地热资源的地球物理方法研究打下深厚的理论基础。通过对在鲜水河、汶川观音庙地热田和甘孜卓德地热田采集的54个水样的电阻率随温度变化的研究，为利用电磁法勘探、评价地热奠定了物理基础。利用温度与电阻率的关系，为应用电阻率预测地层温度，并深入探讨二者在地热资源勘查中的应用。 以康定榆林宫地热田和雅拉河中上游地热田的勘探为例，研究了地热群构造、热储层的产出部位、热水运移通道等对勘探方法选择的影响。重点研究了电磁勘探在这两个地热田的应用，并对其有效性进行了全面分析探讨。 在地质情况和勘查目的明了的情况下，电（磁）法是最有效的地热田勘探方法。对于埋藏深度小于100米的地热体，宜使用直流对称四极电测深法或大功率激电法勘探；对埋藏深度较大（100米至500米）的储热体，宜使用大功率激点法或高频大地电磁法勘探；对于储热体埋藏很深的地方（大于500米），主要使用可控源音频大地电磁测深法和音频大地电磁测深法；在探测储热埋藏更深（大于2km），当然在时间允许，场地条件好的情况下，还可使用大地电磁测深法进行地热资源勘查。在电磁勘探数据的解释中，应注意岩石构造、孔隙流体矿化度等对电阻率的影响，以避免解释出现严重偏差。 论文研究总结了松潘甘孜地区地热的分布和有效的地球物理勘探方法，为该地区地热的勘探开发提供了重要的基础资料和有效的地球物理方法技术支持。 本文的创新点如下： （1）本文通过地球物理勘查，结合地热类型、控温构造，首次将松潘甘孜地区地热分为Ⅰ区为金沙江断裂带和甘孜—理塘断裂带控制的中低温地热资源区；Ⅱ区为鲜水河断裂带控制的中低温地热资源研究区；Ⅲ区为马尔康北西向断裂带、龙门山北东向断裂带和岷山—雪山—虎牙—火炮岭锯齿状断裂带控制的低温地热资源研究区来研究。其中Ⅰ区和Ⅱ区属中低温地热区，是我们研究的重点。 （2）利用地球物理勘查成果，首次提出了松潘甘孜地区的热传导模式和热储构造模式。大气降水，包括雪山融水，通过断裂带和破碎带，下渗到热源附近，经过交换储存到储热层，最后部分溢出地表的过程。 （3）首次在研究区使用电阻率预测地层温度的地热勘探技术，在研究中指出该技术受地层矿化度、岩石20℃时的电阻率ρ0取值和岩石的温度系数α取值的影响，但在松潘甘孜地区的地热资源研究中是特别有效的。 （4）通过地球物理方法在该区的应用，提出电（磁）法是本区地热勘查地球物理最有效的方法。并根据探测热储层深度的不同使用不同的电（磁）法。