临清坳陷西部任县凸起基底电性结构研究及 地热开发建议

河北省任县地区地热资源具有储量丰富、埋深适宜、开发潜力大等优点。本文应用大地电磁测深法(MT法)对临清坳陷西部任县凸起深部地层结构进行探测研究,共布设了5条MT剖面,获得了216个测深点。通过对大地电磁测深点的处理及反演,获得了任县周边区域4km以浅电性结构模型。阻抗张量分解结果表明任县凸起浅部一维特征明显,深部二维特征增强,主构造方向以近南北向为主。任县凸起4km以浅电性结构差异明显,从浅到深电阻率逐渐升高,具有纵向分层结构,据此将研究区地层从上到下划分为第四系、第三系、石炭系-二叠系、寒武系-奥陶系,并勾画出各层顶、底面起伏情况。结合区域地质资料,认为任县地区地热开发有利区域位于研究区南东侧,目的层位以基岩裂隙岩溶热储为佳。     

兴蒙、吉黑地区岩石圈电性结构特征

采用具有国际先进水平的二维连续自动反演技术对收集的MT资料进行了二维反演和综合解释。得到了不同地区MT剖面的二维电性结构断面。通过二维反演断面发现了松辽盆地的东西边界较陡,而南部边界较缓的电性结构;发现在火山地区12～30km深度普遍存在低阻物体,为解释火山地区深部存在岩浆囊提供了依据。另外,于桦南—饶河重新实施的MT剖面,其二维反演断面也较清楚地揭示出:剖面西段为高阻特征且具有稳定的岩石圈厚度(80～90km),该区段对应佳木斯地块;剖面中部具有明显的电性梯度带,该梯度带为确定佳木斯地块的东界位置及其深部结构形态提供了依据;剖面东段则揭示了佳木斯地块以东地区浅部为逆冲推覆体,深部为多个高阻块体与低阻条带相间的电性结构。     

大地电磁测深法在银川盆地地热资源调查评价中的应用

为进行地热资源调查,以银川盆地西部斜坡区为研究对象,通过2条大地电磁测深剖面51个测点的二维偏离度、构造走向等进行分析和计算,并采用非线性共轭梯度二维反演方法对TM模式的数据进行反演,获得了大地电磁测深剖面二维反演电阻率模型。反演结果表明,研究区4 km以浅电性结构单元可分为三层,分别为低阻层—中高阻层—低阻层,推断研究区自上而下依次为第四系、古近系—新近系和奥陶系。根据区域地热地质资料,研究区内最为有利的热储层为新近系红柳沟组,其次为古近系清水营组和新近系干河沟组。通过本次大地电磁测深调查,圈定了研究区有利地热资源储藏范围,证实了大地电磁测深法在沉积盆地地热资源勘查中具有一定的适用性。     

大地电磁测深法在冀中坳陷深部碳酸盐岩热储调查评价中的应用

地热资源作为一种清洁能源,在“双碳”背景下,其开发和利用越来越受到重视。为了探查渤海湾盆地的冀中坳陷深部碳酸盐岩的热储条件,笔者等利用3条大地电磁测深剖面,进行了数据处理、分析和反演,获得可靠的二维电阻率模型和电阻率等深度平面图。分析研究区深部电性结构特征及主要断裂构造特征,同时根据基底隆起形成的高阻异常对深部碳酸盐岩分布和埋深进行了推断,并对冀中坳陷深部碳酸盐岩热储进行评价,以圈定地热异常远景区。分析认为：① 研究区电性结构可以被划分为5层,其中第5电性层为高阻标志层,对应深部碳酸盐岩基底;② 据此圈定了3类深部地热远景区：基岩埋深小于4000 m,如高阳低凸起地热远景区、黑龙口低凸起地热远景区（徐水凹陷）和河间潜山地热远景区（饶阳凹陷）,基岩埋深4000~5000 m,如雁翎潜山地热远景区（霸县凹陷）,基岩埋深5000~5500 m,如肃宁潜山地热远景区和留路潜山地热远景区;③ 大地电磁测深方法适用于冀中坳陷深部碳酸盐岩热储远景区的探查。深部热储远景区的圈定,可为后期的地热资源评价和开发利用建立基础。     

济源-开封坳陷西南部电性结构研究及地热资源远景区预测

应用大地电磁测深(MT)法对济源-开封坳陷西南部深部地层结构和隐伏断裂进行探测研究,共布设了4条MT剖面,获得了84个测深点。通过对大地电磁测深数据的处理、分析和反演,获得了研究区内6 km以浅的二维地电结构模型。结合以往地震和区域地质资料,地层由上至下依次划分为第四系-新近系、古近系、三叠系、二叠系-石炭系、下古生界-元古界。推断了老鸦陈断裂F1与推断断裂F2的位置、产状,其中F1断裂西侧缺失古近系沉积,二者可能对新生代地层沉积厚度有明显的控制作用。认为研究区内有利热储层位应为新近系馆陶组及断裂交汇处附近的三叠系地层。     

松潘-阿坝地区深部电性特征

针对青藏高原东部特殊的“三角形”区域——松潘-阿坝地区,通过两条测线的MT资料分析和反演,对其深部电性特征进行了揭示,发现松潘-阿坝区中深层构造较为稳定,层状特点明显,地下电性横向变化小,具有稳定地块的特点.这里存在壳内低阻层,厚度近10~20km;深部(岩石圈地幔内部)的电性结构也有两种类型:高阻异常区和具有幔内低阻层的次高阻异常区,全区岩石圈厚度在120km左右,其四周由深断裂与邻区接触.该区深部电性特征不同于龙门山隆起的电性结构,也不同于西秦岭构造带,后者具有高阻基底,岩石圈厚度或更薄或加厚.     

“大塘坡式”锰矿床电法勘探找矿标志与应用效果分析

研究区位于贵州松桃锰矿区,该区锰矿产出于南华裂谷盆地形成过程中的次级拉张、断陷盆地。收集整理的岩石物性资料表明:研究区深部总体呈现为高阻-低阻-高阻的三层电性结构,含锰岩系位于第二电性层、第三电性层的过渡带,确定了电法勘探中的锰矿找矿标志。横跨成锰槽盆的音频大地电磁反演结果显示:成锰槽盆深部电性特征为高阻-低阻-高阻三层电性结构特征,与岩石物性分析结果一致。依据锰矿找矿标志对反演结果进行了地质解释,解释结果与钻井资料揭示的深部结构吻合,验证了反演解释的正确性。     

广域电磁法在郑州地区深部地热资源勘查中的应用

应用广域电磁法对郑州地区深部寒武-奥陶系岩溶型热储进行探测研究,共布设了4条NNE向广域电磁测深剖面,获得了415个测深点。通过对广域电磁测深数据的处理、分析和反演,获得了研究区内4000 m以浅的二维电性结构模型。综合区域地质资料,地层由新到老依次划分为第四系-新近系、三叠系、二叠系-石炭系、奥陶系-寒武系、元古界。推断了新郑-太康断裂、大隗镇断裂、张庄断裂、推断断裂F4和李粮店断裂的位置、产状等信息。其中,新郑-太康断裂为新郑凸起与薛店-尉氏南次凹带的分界断裂,控制了三叠系沉积。基于地层和断裂分布特征,推断了7个深部寒武-奥陶系岩溶型热储的有利部位,认为位于新郑-太康断裂的DR1热储部位成热条件最好。     

中条山铜矿某工区激发极化法三极测深及其三维反演效果

文章简单描述了时域激电法原理、技术和测区地质概况及岩(矿)石电性特征.单极-偶极装置测深电阻率和充电率二维反演模型能够有效地圈定电性体在纵向和横向的分布特点,依据二维测深数据进行三维反演可获得电阻率和充电率异常曲线图,推测了不同深度范围内断裂和主要岩性分界,极化体空间分布位置和走向,钻探验证见铜矿化于划分的激电异常带,激电二维测深及其数据三维反演取得了较好的地质效果.     

安徽铜陵矿集区大地电磁数据三维反演及其构造格局

安徽省铜陵地区是我国著名的矿集区之一,是长江中下游成矿带的重要组成部分。为研究其深部结构,SinoProbe-03项目部署了6条大地电磁剖面。通过数据维性分析,表明该区深部2D/3D构造特征明显,进行3D反演是必要的。通过挑选适当的测点和频域数据,设计合理的参数,利用WSINV3DMT程序,进行了大地电磁3D反演研究,得到了铜陵矿集区3D电性模型;利用模型响应与实测数据的拟合对比对反演结果进行了评价,表明所选反演模型整体可被接受,但部分区域精度低。该结果的剖面切片与2D反演模型相比,整体结构一致,局部存在差异;利用不同深度、不同方向的空间切片,讨论了该3D反演模型的电性结构及其所揭示的铜陵矿集区构造格局,浅部的局部电性差异大于深部;平面的电性分布显示了一定的分区特征;垂向电性分布显示出一定的分层特征;高阻体的分布代表着侵入岩的活动范围;深部的低阻区反映了该段下地壳未受到大规模岩浆的扰动。     

雄安新区地热地质模型探究：来自地球物理的证据

雄安新区内地热资源丰富，区内有牛驼镇地热田、容城地热田和高阳地热田，地热资源开发利用较早，但是对其深部热源机制仍未形成统一观点。为了研究雄安新区内地热田深部热源机制，在新区及外围进行了深反射地震和长周期大地电磁探测，对取得的同剖面的深反射地震和大地电磁数据进行处理和综合解释，探明了研究区从地表至莫霍面范围内地质构造和电性结构。下地壳结构在深反射地震剖面与大地电磁剖面上有很好的对应关系。电阻率低值区对应着在深反射地震剖面上存在一系列反射同相轴，且同相轴可以延续到莫霍面，电阻率高值区对应着在深反射地震剖面上无明显连续反射同相轴，尤其是在莫霍面之上呈现地震反射近似"空白区"。结合区域地热资料构建了研究区深部地热地质模型，对新区内深部地热机制进行了解释。该模型为"二元"生热模型，其热源包含两个部分，深部地幔热源和地壳放射性元素衰变生热。放射性元素衰变生热占地表热流的接近30%，而幔源热流在地表热流中的占比可达约70%。在牛驼镇下方，莫霍面以上，由于地幔热物质上涌造成下地壳上隆，幔源岩浆底侵作用于下地壳形成了局部热异常，该热异常具有低速高导的地球物理特征，认为是牛驼镇地热田和容城地热田的深部热源；以区域断裂为热通道，大地热流由深部向上传导、扩散到牛驼镇凸起和容城凸起顶部，对碳酸盐岩储水层进行加热，形成地热储层；上覆新近系沉积地层是良好的热盖层。     

A MT survey in the Amiata volcanic area: A combined methodology for defining shallow and deep structures

This paper describes a magnetotelluric (MT) survey carried out on the western edge of the Amiata geothermal region (Tuscany, Italy). In order to enhance the resolution of subsurface conductivity along the survey line and to define the deep features related to geothermal system heat recharge a continuous profiling method was used The standard wide-band MT data were collected at 28 sites, and 130 high frequency telluric-magnetotelluric (TMT) soundings were carried out at sites adjacent to the main wide-band sites. To tackle the problem of high electrical noise in the area the wide-band data were recorded simultaneously at two sites of the profile (local remote) and at a third far remote and electrically quiet site.Two-dimensional (2D) inversion of both TM and TM-TE data was performed, taking into account topographic and coast effects. The inversion results were able to define both shallow and deep resistivity anomalies whose structural significance is in good agreement with information derived from other geophysical data.Of particular geothermal interest is the evidence of a large conductive anomaly at a depth ranging between 2 and 4 km within the deep metamorphic basement. This anomaly could indicate the presence of a hitherto unidentified deep reservoir that is in communication with the reservoir exploited at present in the Amiata area.     

2D inversion of the magnetotelluric data from Mahallat geothermal field in Iran using finite element approach

The natural-field magnetotelluric (MT) method has proven very useful for mapping the geothermal fields as resistivity sections. The depth of investigation of the MT method is sufficiently large to penetrate deep into the upper crust. MT soundings along two transects across Mahallat geothermal field in Iran were carried out to determine the crustal structure in the region. The selected MT profiles in the region cross over the hydrothermally altered zones and different geological structures. Data were acquired along two profiles crossing the Mahallat hot springs with a total of 28 MT stations in a frequency range of 8,000 to 0.008 Hz. Spacing between stations was kept 500 m for a good resolution. We have used the code MT2DInvMATLAB for inversion using the method of finite elements for forward modeling. Apparent resistivity and phase data of transverse electric (TE), transverse magnetic (TM), and TE + TM modes along each profile were modeled. The geothermal fluid reservoir is resolved at 1,000 to 3,000 m depth and the geothermal resource is estimated to be located at 7,000 m or deeper.     

共和盆地壳内部分熔融层存在的地球物理证据与干热岩资源区域性热源分析

新生代以来,共和盆地及其周缘造山带无火山、岩浆活动,印支期隐伏花岗岩体岩浆余热与放射性元素衰变生热等难以构成共和盆地干热岩资源的主要热源,而共和盆地又为一高温地热异常盆地.目前已基本探明了共和县恰卜恰与贵德县热水泉干热岩体2处,圈定出干热岩勘查目标靶区16处.区域重力和区域航磁调查、区域天然地震成像、盆地尺度天然地震背景噪声层析成像勘查,以及超高分辨率重力异常、电阻率与Rayleigh波群相速度线性反演结果均表明共和盆地下伏发育有壳内部分熔融层,进而构成地处板内环境、高热流区共和盆地干热岩资源的区域性热源.盆地尺度MT勘查结果表明,共和盆地西盆地壳内部分熔融层埋深15~35 km,东西向长约41 km,南北向宽约34 km,厚度2~12 km.综合分析认为,该部分熔融层熔融程度最高可达4%~7%,15 km深处温度约为574℃,主体位于贵南南山推覆体系与共和准推覆体系深部主拆离滑脱推覆界面之下,兴海大型复合推覆体系主拆离滑脱推覆界面之上.挽近地质时期深构相、多层次、近水平展布的韧性拆离滑脱推覆构造界面的连续动态剪切摩擦生热,可能是部分熔融层形成的主要因素.      

大地电磁测深法在福建漳州地热区的应用

为了研究漳州地区深部构造和热源条件,在天宝、漳州、龙海一线进行了大地电磁测深测量工作。通过对大地电磁测深结果的分析和解释,表明在漳州地区龙海—浮宫一带上地幔高导基底明显上隆,在壳内10—13km深处具有明显的高导层,地表覆盖层电阻率很低。根据这些情况并结合地质资料推断,这一带地下存在着温度较高的热源及地下水补给条件,在地下水深循环和热对流良好的断裂交汇区,有可能形成水温较高的地热田。     

粤北地区乳源-潮州MT剖面深部电性结构及地学意义

为了揭示粤北地区岩石圈深部结构、深大断裂性质及花岗岩分布规律等科学问题,布设了乳源-潮州宽频带大地电磁探测剖面。由二维反演得出的电性结构,讨论了粤北地区岩石圈导电性结构特点。沿剖面存在3个花岗岩分布区,呈现不同的类型,可能代表不同的成因模式。沿剖面划分3条北东向断裂带:吉安-四会断裂、赣江断裂于韶关东形成宽度近20km的低阻区域,其间形成断陷盆地;河源-邵武断裂带,其两侧发育壳幔高导层并发育壳幔混合型花岗岩,深部电性结构复杂,可能为壳幔剧烈作用的场所;丽水-海丰断裂带,控制了燕山晚期花岗岩的分布。韶关、连平之间和龙川、丰顺之间50～150km存在2个巨大的低阻体,可能是地幔物质底侵作用的"通道";且底侵方向指向连平和龙川之间的区域,由于底侵作用力贡献,发育了一系列的壳内和上地幔高导层。粤北地区岩石圈从西向东逐渐减薄,从100余km减薄到60km,反映了太平洋板块对欧亚板块的消减作用。潮州100km深度以下的中-低阻特征,推断为太平洋板块俯冲作用留下的"洋壳"物质。     

北京小汤山地区第四系高氟地下水与地热水关系研究

北京小汤山地区第四系深层地下水氟含量普遍超标, 严重制约区域供水。在收集整理基础地质、水文地质、地热地质资料基础上, 开展第四系高氟地下水与地热水之间关系研究工作。研究表明: 小汤山地区位于复式背斜的核部区域, 该区热储层与第四系地层直接接触并形成水力“天窗”, 受构造应力影响在热储层发育大量张性裂隙, 加之上覆第四系盖层结构松散且厚度较薄, 导致该区成为地热富集带; 在高温高压环境下, 地热水中氟化物含量普遍较高, 地热水上涌同第四系深层地下水发生热流-冷流的混合作用, 导致第四系深层地下水中氟化物含量升高, 形成第四系高氟地下水。     

MT法在鄂尔多斯盆地北部地热资源勘查中的应用

鄂尔多斯盆地北部地热资源埋藏深、温度高、储量大、开发潜力大,合理地选择物探方法可以很好地确定靶区,圈定热储构造,更精准地为钻探提供依据.由于MT法探测深度的优势,其反演电阻率特征能很清晰地反映出地热田导水导热构造的分布、产状等特征.本研究利用前期ER01、ER02地热井测井成果,重新标定ER03地热井物探解释参数,划分出4 000 m深度范围内的热储层在水平和纵向上的分布规律,圈定地热异常范围和空间分布特点,确定地下热水的富水部位及有利的勘探井位,提出下一步工作的建议.     

西藏那曲大地电磁数据反演与电性结构分析

西藏地处青藏高原,地质构造复杂,新构造活动强烈。西藏境内蕴藏丰富的地热资源,已发现的地热资源储量居全国之首。青藏高原受南北向强烈挤压,构造活动频繁,随着地质应力的变化,产生了一系列构造带,西藏那曲观测区处于西藏北部的班公错—怒江深大断裂的次级构造带上,主要受控于一组近东西向的断裂和南北向断裂所构成的断裂带,据资料显示,观测区内新构造运动极为活跃,主要表现为深大断裂至今仍有继承性活动,为研究观测区深部电性结构,分析地热在观测区的空间分布特征及形成机理,共部署了3条大地电磁剖面。通过数据维性分析,揭示了观测区浅部主要呈现1D/2D构造,深部2D/3D构造明显,因此进行大地电磁数据2D和3D反演,同时获得观测区3km以浅2D和3D电性模型,十分必要,本文采用连续介质反演方法进行大地电磁法2D反演,采用REBOCC 3D反演代码进行3D反演,综合观测区水文地质调查结果,分析观测区2D和3D电性结构特征。研究结果表明,观测区2D地电结构横向电性梯度带为断层反映,纵向分层明显,高阻层间存在低阻层表明观测区深部地层构造复杂,观测区3D地电结构局部高阻体代表侵入岩活动范围,低阻区域反映了观测区地热的空间分布特征,观测区地热形成于次一级断裂,地热活动受断裂构造控制,由地表河流下渗形成。     

Magnetotelluric investigation on Björkö impact structure,west of Stockholm,Sweden

This paper describes the application of magnetotelluric (MT) method to investigate Björkö impact structure located at west of Stockholm, Sweden. This structure has formed in crystalline rocks ca. 1.2 Ga ago and located relatively close to the district heating infrastructure of the Stockholm region, as the largest district heating system in Europe. Since impact structures mostly contain fractured rock volumes in the form of breccia formations, the occurred brecciation zones in this region are more favorable potential targets for geothermal investigations. The main objective is evaluating the capability of the study area to have potential for geothermal resources by mapping the subsurface structure. To image electrical characteristic of underground layers, 1D and 2D bimodal inversions of TE and TM modes of MT data are performed. The results are also compared with the outputs of the inversion of the determinant data (yielding a direction-independent average of the subsurface conductivity) along the same profiles, proving good accordance of the outputs. The processed resistivity sections at depth along with measuring various rock physical properties across two drilled boreholes at Björkö and Midsommar islands localized two conductors at depths of 1 km and from 2.5 to 4.5 km, which may be attributed to be a potential zone for geothermal energy retrieval.