敦煌：地球物理方法在地热勘查中的应用

地大热能工程物探：目前，地热作为用途广泛的综合性矿产资源和潜力巨大的清洁能源，其勘探开发利用日益升温。地热勘探的目标是建立热构造模型、流体流动模型和贮集构造模型。为了查明贮集热水的场所、热水温度、压力及性质和贮集层供给的热水量，最终构建以下模型来达到地热勘查的目的:

(1) 热构造模型：热源位置和种类（包括火山分布、火山活动史和岩浆活动）、地下温度分布；

(2) 流体流动模型：地下流体流动构造（各地层、断裂透水情况）、流体性质；

(3)贮集构造：贮集层的种类、位置、形状（包括基岩构造、断裂构造、多孔质裂隙岩体分布构造、火山岩分布）。

区域地质及热储情况

研究区位于敦煌市城区至鸣沙山一带，构造位置属敦煌盆地五墩深凹西南边部，区内地层由新至老，主要有第四系（Q）、新近系（N）、中生界侏罗系（J）、太古宇—古元古界敦煌岩群（Ar Pt D）。第四系（Q）为一套河湖相松散沉积物，无胶结，据钻孔揭露，敦煌盆地南边缘厚度250～300m，水温17℃～23℃，地温梯度1.5℃～2.0℃/100m，为良好盖层；

新近系（N）为一套滨海相碎屑岩沉积，地表无出露，据钻孔揭露，敦煌盆地底部第四系地层之下普遍伏有新近系地层，厚度300m左右，岩性主要为浅桔红色泥质砂岩、泥质粉砂岩和泥质砂砾岩等，为第一热储层，在一定条件下起到盖层作用，热储具有孔隙度大、渗透率高、水量较大的特点，但水温较低，为主要的热储层；中生界侏罗系（J）为一套浅海相碎屑岩夹灰岩和火山岩沉积，地表无出露，据太阳温泉酒店地热井揭露，厚度大于1400m，下伏于新近系之下，岩性主要有上统粉细砂岩、泥质粉砂岩、砾岩和中下统粉细砂岩、砾岩、泥岩、粉砂岩，为第二热储层；

太古宇—古元古界敦煌岩群（Ar Pt D）为一套中深变质碎屑岩夹大理岩及多层中基性火山岩，厚度大于2882m。分布于研究区南侧三危山一带，地层呈近东西向展布，亦是敦煌盆地基底的组成部分。岩性特征为一套深变质的杂岩，主要岩性有片麻岩、斜长角闪岩、透辉石岩、石英片岩、大理岩和黑云母石英片岩等，推断为第三热储层，水量极贫乏，以干热岩为主。

地球物理方法选择依据

研究区地热资源类型上属于中低温沉积盆地型，地热田常沿大型导热构造呈带状分布。这些构造及其所控制的地层结构在深部区域往往比较复杂，综合利用多种方法从不同角度来研究同一对象能更好地接近实际，获得对地下构造更全面的认识。

根据收集到的以往测井资料，新近系地层电阻率值为5～50Ω·m，并且电阻率值主要出于40Ω·m以下，电性特征为稳定的低阻值，侏罗系地层相对新近系地层显著升高，在有测井数据地段显示电阻率值为50～130Ω·m，电性特征为变化范围较大的中低阻值，详见表1。

表1 电性参数统计表

在运用可控源音频大地电磁测深、磁法测量和土壤氡浓度测量对研究区地热进行综合勘查后，综合地球物理成果资料，利用Encom PA对研究区可控源反演剖面和化磁极异常进行三维展示，。由三维展示图可以看出，由磁法推断的断裂F1和F2的深部延伸情况可由可控源反演剖面确定，断裂呈北西走向，F1断裂倾向往南逐渐变缓，F2为近垂直断裂，F1和F2断裂控制了局部构造的发育，在断裂两侧，存在A区和B区两处高磁异常，推测A区为侵入岩引起，B区与结晶基底隆起有关，因此可以推测夹于其间的新近系地层为地热资源有利区域。

通过对地热研究区进行综合地球物理研究，获得以下结论：

(1）通过对所收集的各种资料及多种物探方法数据进行分析处理，建立了区内地球物理资料—地质资料推断解释依据。综合推断解释了F1、F2、F3三条隐伏断裂构造。

(2）经过反演处理，并结合地质、钻探、物探、测井等资料综合分析，推断出了第四系底板埋深、第三系底板埋深。

研究区地球物理三维成果图

(3）综合分析可控源反演剖面、磁异常边界识别结果和氡浓度异常，并进行三维结果展示，F1断裂倾向往南逐渐变缓，F2为近垂直断裂，断裂呈北西走向，F1和F2断裂控制了局部构造的发育，是良好的热水运移通道，在断裂两侧，A区侵入岩与B区结晶基底隆起为地热提供了良好的储存环境，因此可以推测夹于其间的新近系地层为地热资源有利区域。