广域电磁法地热勘探应用效果

目前,深部地热勘探主要依赖于地球物理勘探手段,而深度大于1km地球物理方法较少。从高效、绿色、环保角度出发,一般选择电磁法中的大地电磁法和可控源音频大地电磁法进行深部地热勘探,但在深度和精度上仍然受较大的制约。广域电磁法作为新兴的电磁法,在理论和配套设备上更加完善,极大的解决了深度和精度的问题。本文简要阐述广域电磁法的原理及工作技术方法,通过其在甘肃地区的应用实例,结合重力、钻孔等资料,说明广域电磁法在深部地热勘探中的有效性及优越性。     

多种物探方法在胶西北金矿集中区深部勘探的效果分析

为了建立适合于山东胶西北深部金矿集中区地质—地球物理找矿模型,在已知地质剖面开展多种电磁勘探技术实验,同时优选出适用于胶西北强干扰区金矿集中区深部地球物理勘探方法。对比分析广域电磁法(WFEM)、大地电磁法(MT)、可控源音频大地电磁法(CSAMT)与频谱激电法(SIP)的勘探成果发现:相对于MT而言,广域电磁法具有分辨率高、数据精度高、抗干扰能力强和施工效率高等优势;相对于CSAMT和SIP而言,广域电磁法具有勘探深度大、抗干扰能力强、数据精度高等技术优点。多种方法揭示了剖面线2km内地层和岩体及断裂蚀变带空间分布特征,却未能提供深部内物性参数;反观广域电磁法成果,不仅展示了浅中部电阻率变化规律和特征,同时有效地反映了深部断裂蚀变带的变化特征。结果表明广域电磁法是本次综合物探研究工作中的有效勘探方法,同时为深部成矿预测和模型建立提供了准确的地球物理参数。     

综合物探技术在深部碳酸盐岩热储探测中的应用研究——以雄安新区为例

雄安新区地热资源潜力大,碳酸盐岩是雄安新区深部地热资源的有利储层,综合地球物理勘查方法是查明深部构造与碳酸盐岩热储特征地层结构的有效途径。本文针对深部碳酸盐岩热储勘查目标,提出了“面—线—点”分层次渐进式地球物理探测模式,先利用高精度重力和航磁资料研究碳酸盐岩分布范围及地层厚度、深大断裂分布、基岩起伏等信息,然后利用大地电磁开展热储地层低阻异常特征分析,再利用二维地震剖面精细刻画热储地层,分析地热田异常区速度结构和区域构造特征。根据重力、航磁、大地电磁、地震等地球物理方法在地热资源勘查的不同阶段勘探的精度及可靠性,以及施工成本、施工效率等因素,开展了地球物理方法探测深部岩溶热储经济适用性分析,并建议在碳酸盐岩地热勘探采用“重力+磁法+大地电磁”的地球物理勘探技术组合方式。     

广域电磁法深部找矿实验效果

介绍了广域电磁法的基本原理、特点及广域视电阻率的定义。在内蒙古自治区某银铅锌矿进行了实验勘探工作,解释和推断了地电异常,并和可控源音频大地电磁法的效果进行了对比。研究结果表明:广域电磁法可以用较小的发收距获得较大的探测深度,勘探效率和精度较高,用于寻找深部金属矿的效果明显。     

综合物探方法在滨海县月亮湾地热资源勘查中的应用

采用可控源音频大地电磁法和广域电磁法在江苏省滨海县月亮湾进行地热资源勘查,对可控源音频大地电磁法数据进行近场和过渡场曲线辅助校正和反演约束,获得滨海港地下地热资源电性结构信息,同时采用微动探测方法获得地下几何结构信息。综合分析3种地球物理资料进行解释结果,获得研究区地热模型,确定异常位置,随后钻井深度2 919 m,出水量2 171 m³/d,水温51℃,综合物探成果与地质及地热井资料高度吻合,说明运用综合物探方法进行地热勘查,提高了勘探结果的可靠性。     

广域电磁法理论及应用研究的新进展

矿产资源是国民经济发展的命脉,电磁法是寻找矿产资源的最有效方法之一,随着浅部资源的日渐枯竭,大深度高精度的电磁勘探是世界各国共同面临的技术难题,也是勘探地球物理学的研究热点。针对原有的人工源频率域电磁法深度浅、精度低等问题,从理论、方法、技术到应用,开展了系统研究,发明了广域电磁法。为频率域电磁法由粗放到精细的发展,跨越了一大步。由此形成了"大深度高精度广域电磁勘探技术与装备"成果,2018年荣获国家技术发明一等奖。广域电磁法为油气勘探、深部找矿、煤矿水害探测、地质灾害防治、压裂监测、城市物探等提供了全新的技术手段,有力地支撑了面向国家重大需求的"深地探测"战略。本专栏收集的论文,主要分布在固体矿产、页岩气和地热探测,压裂监测与航空物探应用等技术研究领域。本文重点围绕这些论文,对广域电磁法理论及应用研究进展加以讨论。     

广东省花岗岩地区水热型地热成藏要素及探测实例分析

花岗岩地热资源在广东省地热资源中占据重要地位。广东省内花岗岩分布广泛,具有良好的地热地质要素：构造位置上毗邻欧亚大陆板块边界,构造活动频繁,发育大量深大断裂;花岗岩放射性同位素含量高,使其具有较高的放射性衰变生热率;丰沛的大气降水为水体对流提供源源不断的热载体。结合花岗岩地热地质,探讨中深层花岗岩地热勘查中地球物理手段的适应性。以广州花都中深层花岗岩水热型地热勘探为例,展示了音频大地电磁法和广域电磁法结合运用于中深层花岗岩水热型地热勘查的有效性。     

黔北台隆区地热勘探中广域电磁法的应用效果

扬子准地台黔北台隆地热试验区电磁、人文干扰严重,制约了传统电磁法在该试验区的勘探效果。本文对试验区干扰源及岩层物性参数进行综合评估后,开展高精度大深度广域电磁法探测实验,进行二维连续介质带源反演,获得地下5 km地层电阻率分布特征,其中奥陶系下统湄潭组、寒武系下统金顶山组、明心寺组、牛蹄塘组低电阻层为试验区盖层,奥陶系下统花园组、桐梓组、寒武系娄山观组、石冷水组、高台组、清虚洞组、震旦系灯影组高阻层为储热层,同时也揭示了深部断裂构造对储热层的影响。广域电磁法成果揭示的电性层与钻井SZK1揭示的地层信息相吻合,表明在扬子准地台黔北台隆地热强干扰区,广域电磁法是一种有效的探测手段,丰富了黔北地热能源研究成果,为进一步推动黔北地热勘探提供地球物理参数。     

用广域电磁法勘查深层地热资源

使用广域电磁法勘查了江苏省仪征市捺山地区的深层地热资源,查明了工区的第一热水储层和第二热水储层,钻遇储层出水量大、温度高。勘查结果显示广域电磁法是一种高效的深层地热能资源地球物理勘查方法,具有深度大、分辨率高、野外数据采集快等优点,勘查深度超过1 500 m,是深层地热能资源勘查主要的地球物理勘查方法。     

广域电磁法在河洼多金属矿勘查中的应用

在辽宁河洼地区多金属矿近年来地质资源勘查认识的基础上,利用广域电磁法对该区成矿有利地质界面进行勘查,勘探深度及精度较以往工作有了较大提升,对该地区深部矿产资源勘查意义重大,为河洼地区多金属矿成矿理论研究、辽东地区金矿成矿模型建立等方面提供了较准确的地球物理依据。     

大地电场岩性探测在贵州地热勘探中的应用

通过与贵州沿河和平镇ZK1地热井的地球物理测井数据对比分析,大地电场岩性探测技术能较为精准的探测深部热储的埋藏深度和含水性。作为一种直接判断深部热储含水性的新方法,大地电场岩性探测技术解决了其他地球物理方法无法解决的深部热储含水性问题,降低了地热资源勘探的风险,特别在断裂控热地区,质测效果更好。可在今后的地热水资源勘探中大力推广。     

伊通盆地横头山火山机构综合地球物理探测

火山隐伏机构的研究对火山演化、火山地热勘探与开发具有重要的意义。本文选取伊通盆地内的横头山火山开展研究,采用航磁、大地电磁测深、可控源音频大地电磁测深等多种地球物理方法探测火山隐伏机构,揭示了横头山火山的形成时间和深部动力学过程,以及隐伏岩体的空间形态和构造环境,确立了一套针对隐伏火山机构的地球物理探测体系。研究表明：横头山火山形成于第四纪早更新世晚期,在压扭应力作用下,玄武岩岩浆由深部沿马鞍山断裂挤出地表,现阶段岩浆通道已经闭合,一部分岩浆停留在通道中;横头山火山隐伏部分与围岩存在较大磁性差异,地表磁异常面积为2.6 km²,沿马鞍山断裂北东向不均匀分布,埋藏深度小于1 000 m。     

广域电磁法在低阻覆盖区的应用与评价——以河南中牟为例

在分析和总结河南中牟含气页岩层电阻率等物理性征基础上,将广域电磁法勘探技术用于南华盆地低阻覆盖区页岩气探测,获得工作区地下5 km内地层电阻率分布规律和特征,查明了工作区的构造展布,同时揭示了以二叠系太原组、山西组以及上、下石盒子组为主要目的层的含气页岩发育特征。此次探测工作表明,在低阻覆盖区广域电磁法是获取南华盆地深部含气页岩埋深和分布范围的有效探测手段,可为后期有利区带评价、区块优选页岩气层提供地球物理参数。     

地热资源电磁法勘探现状及展望

地热资源作为一种储量丰富、无污染、持续稳定的可再生能源,正受到国际社会的普遍关注。电阻率与地热环境中的孔隙度、渗透率、含盐度、蚀变及温度等关键参数紧密相关,是表征地热属性最为灵敏的参数。作为获得地下电性结构的一种重要地球物理勘探方法,电磁勘探方法具有探测范围广、深度大、精度高且经济高效等特点,被广泛应用于地热资源勘探。本文主要对电磁探测在地热资源的应用与发展现状、地热电磁成像及地热要素电性特征等方面进行综合论述。然后,根据电磁勘探在地热区的应用实例,总结了电磁法在地热勘探中的适应性、有效性及准确性。最后,对地热资源混场源超宽频电磁数据采集、高精度反演成像及关键地热属性识别等前沿科学问题与方法技术进行了展望。     

高频大地电磁法有限元数值模拟

由于中深度工程地球物理勘探的迫切需要,以美国EH-4电导率成像系统为代表的高频率大地电磁法,在我国地球物理勘探行业的应用越来越广泛。其勘探深度在地下1000m以内,频率范围在10Hz～100kHz。这里研究了高频率大地电磁法有限元高精度,快速数值模拟。首先利用广义变分原理推导出电磁场的有限元方程,编制了双线性和双二次插值有限元程序,并进行了层状模型的验证性计算,然后对典型地堑模型的数值模拟结果进行了分析,得出了一些有意义的结论。     

大地电磁法在新疆阜康地区深层地下水矿化度评价中的应用研究

深层地下水勘查的地球物理手段一般包括可控源音频大地电磁测深、大地电磁测深和二维地震勘探等方法。本文以新疆阜康地区深层地下水为研究对象,采用大地电磁法对该区域深部咸水含水层进行识别和评价,探索建立深层地下水矿化度的推算方法。通过分析电阻率值分布特征,并结合地层岩性、孔隙度、地温梯度等影响地层电阻率的重要参数,建立了定量计算地下水矿化度方法。研究结果表明,利用大地电磁法推算深层地下水矿化度的技术勘查方法相对可行,评价结果与已有地下水矿化度资料较为符合。但同时大地电磁法属于粗放的电磁类勘查方法,对地下水矿化度特征进行的是定性分析,勘查精度无法满足地下水矿化度精细分层的需要,在精细勘查中需谨慎采用。研究结果以期给国内同行提供参考。     

综合电磁法在凤太二里河铅锌矿深部的找矿效果分析

二里河铅锌矿是凤太矿集区中具有代表性的重要铅锌矿床之一,近些年找矿方向转向已知矿体深部及外围。根据二里河地区地质、地球物理特征,结合多年在凤太地区的综合地球物理找矿工作,分析了回线源瞬变电磁法、电性源短偏移距瞬变电磁法及广域电磁法在二里河地区的实际应用效果,对3种方法的特点和适用性进行总结,认为：回线源瞬变电磁法、电性源短偏移距瞬变电磁法及广域电磁法在该地区深部找矿具有可行性;回线源瞬变电磁法对于圈定矿体水平位置具有较好的效果,电性源短偏移距瞬变电磁法对低阻异常较为敏感,广域电磁法分辨率较高,同时探测深度可达到2 500 m。此外针对二里河矿区的找矿工作,提出物探工作建议：采用以广域电磁法和电性源短偏移距瞬变电磁法为首选的综合电磁探测方法,同时应尽可能采用长剖面和面积性物探工作。     

综合物探方法在天津地区地热勘查中的应用

在常用物探方法分析天津地热勘查的基础上, 建立了适宜天津地区地热勘查的物探方法组合: 对砂岩孔隙型热储层, 宜采用重力勘探、人工地震勘探和大地电磁测深的物探方法组合; 对基岩岩溶裂隙型热储层, 宜采用重力勘探、磁法勘探、人工地震勘探和大地电磁测深的物探方法组合, 建立的物探方法组合在天津周良庄地区的实际应用中取得了良好效果, 同时探讨了深部地热勘查的有效物探方法, 大地面波(微动) 测深在深层基岩地层勘探中具有较好的效果。     

广域电磁法在胶西北金矿集中区深部探测中的应用研究

胶西北矿集区内的焦家与三山岛断裂带是著名的金矿成矿带,近年深部找矿成果显著,目前钻孔已揭露至4 006 m,以往的物探方法深部探测效果不佳,亟需有效的深部探测地球物理技术。将广域电磁法应用于焦家—三山岛断裂带已知剖面,断面揭示两大断裂带形成的低阻带特征明显,真实反映了地下电性分布,视电阻率高阻、中低阻的分布反映了玲珑花岗岩体及变质岩体的展布;同时断面清晰展示了两大断裂在深度4 km附近交汇,剖面为研究焦家—三山岛断裂之间的断裂特征提供了依据。应用试验表明,广域电磁法探测深度大,抗干扰能力强,在胶西北岩浆岩分布区探测低阻断裂带具有较好的效果,是该区5 000 m深度范围内很好的非震地球物理方法。     

西藏谷露地热田地热资源前景及勘探方向

西藏亚东-谷露裂谷带是新生代的活动构造带,具有构造活跃、地震频繁、热泉广布、大地热流高等特征,孕育了丰富的地热资源。已实现商业开发多年的羊八井地热田和羊易地热田正是位于亚东-谷露裂谷带的中部,而位于该构造带北部的谷露地热田地热资源前景和勘探方向还有待深入认识。为此,本文解析了地表地热构造,对比了羊八井地热模式,分析了谷露地热田的深部热动力学背景,并结合钻井试采资料揭示谷露地热田具有良好的地热资源前景。在此基础上,利用大地电磁和重力预测了谷露地热田的地热分布具有南北分带性,即北部和中部具有深部和浅部两个层次的地热储层,而南部地热储层则以浅部为主。为深入研究亚东-谷露裂谷带的地热系统模式及指导地热勘探开发提供了重要的地球物理依据。