地球物理勘探方法在地热研究中的应用

  地球物理勘探适宜于圈定地下深部热储的位置（G.邦特巴斯，易志新等译1988），其任务是确定与地下热水有关的地质构造，火成岩体的分布、规模和性质，查明各种断裂的方向和性质，查明第四系覆盖层各含水层的水文地质特征，判断地下热水的分布与埋藏状况等（北京大学地质地理系地热组，1972）。板块构造与地热分布有极其密切的关系（李春昱，1981）。因此，通过研究板块构造可以为地热资源的探测提供宏观上的指导。在地热研究中地球物理勘探方法分直接和间接测量温度、热储方法.

 

  直接方法是通过使用一定的仪器如温度计（电阻温度计、热敏电阻和热电偶等）、常温下测定岩石热导率的稳定平板热导仪（中国科学院地质研究所地热组，1978）、红外测温仪、热红外照相机、辐射仪等，直接测量地表、近地表和地下，如井、泉和钻孔的温度。红外测温作为一种地热普查方法在上世纪 70 年代属于高新技术。该技术在国外应用比较早，它利用常用光谱中的中红外（3-5Lm）和远红外（8-14Lm）对温度反应敏感来探测地热。该方法在某些地质体中有用，如地下热水到达地面且排放量相当可观时，可辨认出地热异常。在地面上用机载或星载红外测温仪接触（热敏电阻测温计）或非接触（如红外辐射测温计）方式测量地表或地下一定深度的温度，通常对于圈定热源位置更精确和迅速.测量地表的温度变化，对于标绘出热异常区内的对流传热带极为有效（Kappelmeyer O，1974，1979；Sabins，1978）。在合适的情况下，如果测到两个深度处的温度，中国地质大学（北京）工程硕士学位论文3就可以估算出热源强度（Sabins，1978）。红外探测技术具有速度快、探测面积广等优点，可作为大面积地热资源普查及了解热场分布概貌的有效手段（中国科学院地质研究所地热组，1978）。

 

  间接测量温度和热储的方法是基于过去数十年确定地球内部岩石物理量的地球物理测量技术和解释技术的完善，依据某些与温度相关的物理参数就可以判定出温度和热储的大小（G.邦特巴斯，易志新等译 1988）。间接方法通常有重力测量、地电测量、地磁方法和地震方法。

 

  (1) 重力测量法：在具有诸如蒸汽或温泉等地表显示的热异常区，常常伴随有负的布格异常（Ogawa，1977；Goldsmith and Paulsson，1978）。在详细了解地质构造后，采用重力测量方法（罗国平，2000）定量估计温度分布，重力测量结果有助于确定地热异常区内具有最大热量的位置和勘探孔、开采孔的选择。

 

  (2) 地电测量法：地电测量方法是一种比较简便的方法，该方法利用地下电阻率的分布确定地热异常区的温度和热储以及控热构造（李保国，2000）。自然电位法已用于不少地区的热异常研究中，研究表明自然电位异常与温泉和蒸汽排泄区位置对应得很好（Onodera，1974；赵聚林，1999；李百祥等，2000）。大地电磁测深法是上世纪 60 年代发展起来的一种利用不同天然电磁场和可控制的人工电磁场，了解地下深层不同深度介质的电性分层，用以推断控制地热孕育、发生、发展、储藏的构造以及了解地下热储的温度状况的方法。该方法若能与天然地震转换波法等配合使用，效果更好（中国科学院地质研究所地热组，1978）。

 

  Santos 等（1996）使用了音频大地电磁方法调查了葡萄牙一个地区的地热田。吴璐苹、石昆法等（1996）利用可控音频大地电磁法（CSAMT）对松山断裂型地下热水进行了勘探，认为 CSAMT 法勘探水资源工作效率高，勘探深度大，勘探环境适应范围宽，并在其专著（石昆法，1999）里系统地叙述了 CSAMT 法的基本原理和在地下热水等探测中的应用。另一种叫瞬变电磁法（TransientElectro-magnetic Methods，简称 TEM）的探测方法在云南腾冲地区的地热探测中得到应用（李文尧和廖忠，2002）。

 

  (3) 微震法：反射和折射地震法也已用于一些地区的热储勘探（Majer andMcEvilly，1979）。地热异常区内由于蒸汽和热水的上升流动，使地面产生微小颤动或震动，发生局部的蒸汽爆炸，即微震的增加（Ishii，1976）。因此用高精1 引 言4度微震仪探测可圈定热水上涌通道、分布范围等（李春昱，1981），还有可能圈定温度远高于 100℃的热储位置（G.邦特巴斯，易志新等译 1988）。