分析综合地球物理勘查技术在地热勘查中的运用

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[摘 要]本文简要介绍了地热资源的成因和分布情况，其中地热资源的成因主要包括放射性元素生热和地球的重力生热等，然后介绍地热资源的勘探方法，有遥感技术、电法勘探、重磁勘探和地震勘探等，最后分析了综合物探方法在地热资源勘探中的应用情况。其中在综合物探方法的组合上可以根据不同的地理位置和不同的资源类型进行选取。

[关键词]地球物理；地热勘探；综合物探方法

中图分类号：P624 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0390-01

目前，我国对地热资源利用的还比较少，并且度地热资源的利用主要限于地壳浅层的水热系统，在我国对地壳深部高温岩体所蕴含的巨大热能的开发利用仍处于探索阶段和实验阶段。因此，要加大对地热资源的勘探和开发，不但可以减轻能源短缺的压力，还可以对环境的改善作出巨大的贡献，本文对地热勘查中应用综合物理勘查技术的研究具有重要的现实意义。

一、地热资源的成因及分布

1、地热资源的成因

（1）放射性元素生热

放射性元素衰变时要产生热能。在构成地球的岩石和矿物中，存在着多种放射性元素，这些放射性元素并不能都成为地球内部的主要热源，其中只有满足以下3个条件的放射性元素才能认为是地球内部的主要热：一是放射性元素在构成地球的岩石中具有足够的丰度；二是放射性元素在衰变时能产生足够多的热量；三是放射性元素的半衰期要与地球的年龄相当。目前主要的生热放射性元素为铀、钍、钾3种。

（2）地球的重力生热

有关研究资料认为，大约45亿年前形成的原始地球是一个未曾分异、较为均质的低温尘埃、气体和陨石物质的“混合体”。它的主要成分为硅化物、铁镁氧化物，大体与球粒陨石的成分相当。这类原始物质聚集，体积收缩形成地球。地球收缩时所释放的重力势能和物质碰撞动能转换的热能也是一种长期有效的热源，其中部分热能从地表辐射到外空间，另一部分使地球加热。这是地球物质在重力作用下，向地心集中时势能转换成了热能。它在地球形成初期及以后核、慢分异过程中曾起过很大作用。

2、地热资源的分布

地热从地核向地壳传导的过程中会由于构造差异和岩性差异，使得地壳得到地核的热量是不均匀分布的。因此，地热资源一般集中分布在板块比较活跃的地带，如构造板块边缘地带和深大断裂带等。全球性的地热资源带主要有4个：环太平洋地热带、地中海-喜马拉雅地热带、大西洋洋中脊地热带、红海-亚丁湾-东非裂谷地热带。

二、地热资源的勘探方法

1、遥感技术

遥感技术是根据电磁波理论，应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息进行收集、处理，最后成像，从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。遥感技术通常使用绿光、红光和红外光下。种光谱波段进行探测。绿光段一般用来探测地下水和土壤的特性，红光段探测植物生长、变化及水污染等，红外光段探测土地、矿产及资源。遥感技术对地热资源进行勘探的效率很高。但是由于受很多因素的影响，勘探的精度不是很高。

2、电法勘探

电法勘探是以不同岩、矿石间的电性差异为基础，通过观测和研究天然电磁场和人工电磁场的空间与时间分布规律进行地质勘查和找矿的一种物探方法，在地热勘查中电法勘探是一种比较简捷的方法，因此电法的应用最广泛。应用电法勘探可以探测与地下热水有成因关系的断裂构造位置，圈定地下热水分布范围，确定覆盖层厚度、热源的位置以及隐伏基岩岩性等。地热勘探过程中常用的电法勘探有很多，通常使用两种勘查方法，即可控源音频大地电磁测深法和高密度电法。

3、重磁勘探

重磁勘探是通过观测与研究天然重力场和磁力场的变化规律，以达到圈定盆地边界、寻找深大构造断裂、基岩坳陷中的凸起构造以及地下热水存在的有利部位。重磁勘探对地热勘查前期工作及地热田远景评价工作均能起到重要的作用。

4、地震勘探

地震勘探是以不同岩、矿石间的弹性差异为基础，通过研究人工激发地震波的运动学和动力学特征来解决地质问题的。二维地震剖面在确定断裂位置、产状及性质相对较准确，特别是有明确的标准反射波对应已知地层层位时，推断更为准确。

三、综合物探方法在地热资源勘探中的应用

应用于地热资源勘探的方法有很多，如遥感技术、电法勘探、磁法勘探、地震勘探等，但是地热资源勘探应采用综合物探方法进行，以避免采用单一方法在深度、广度、精度方面的不足，而且单一物探方法有时具有多解性，如高温热水和蚀变矿物都能引起低阻，高温热流体视电阻率低，但视电阻率低的地方不一定都有高温热流体，而通过综合物探可获得地质构造条件、地热赋存范围、地下水补给关系及空间位置等资料，因此，为了更好地查明地热田的地质条件、热储特征、地热资源量，评价开采技术和经济条件，在对地热资源勘探时，应以综合物探方法为主。

1、综合物探方法的组合

（1）不同地理位置综合物探方法的选取

一是在城市地热资源勘探中，通常采用可控源音频大地电磁法和地震方法组合。这两种方法都各有缺点，但如果两者结合可以形成互补的优势，利用可控源音频大地电磁法探测范围广，效率高和成本低等，但探测深度较浅而且存在深层屏蔽。通过地震勘探方法可以实现勘探深度达和精度高，但其缺点是成本费用高和效率较低，尤其是在后期的处理过程中比较慢和勘探过程将二者结合，能大大提高精确程度和经济效益。

二是在平原地形中，通常会选用遥感和高密度电法对地热资源进行勘探，但是北方平原地势平坦，且平原面积广阔，正好和遥感、高密度勘探方法的特点相结合。由于地形因素的影响，遥感技术可以较快的圈定地热异常区域，但是精度不是很高，但高密度电法有很高精密度的特点，但也有不足之处，高密度电法勘探的区域只是一个倒梯形，在探测的过程中存在一定的盲区，越深勘探范围越小，但在平原上利用遥感技术可以很快的圈定出异常区域，从而实现精度高和成本低，还能提高经济效益。

（2）不同地热资源类型综合物探方法的选取

通常，地热资源都有其自身的特征，在地质勘探人员了解其特点之后，可以选用合适的物探方法，这样能提高勘探的效率和精准度。

裂缝型地热资源：裂缝型地热资源的地热异常，是由于通过深大断裂与地下深处热源相连通引起的。有地热资源存在的地方，由于地下水的运动，大地电磁一定会与周边没有地下水的地层有所不同。在裂缝型地热资源勘探过程中一般可以采用遥感、大地电磁或可控源大地电磁法。

承压型地热资源：是通过热的传递产生的地热异常。一般情况下这种地热资源在地下的埋藏较深。电法是在地热资源勘探中应用最广的一种勘探方法，精度会更高。在承压型地热资源勘探过程中一般可以采用地震勘探和重力勘探。

2、综合物探方法在某地区地热勘查中的应用

在松辽盆地的北部某地区，蕴藏丰富的地热资源，为了扩展地热资源的开发，在该地区运用了综合物探方法进行勘探，从而寻找有利区块布井，在勘查的过程中，主要运用的勘探方法有，重力勘探、磁力勘探和大地电磁身法，通过高精度的野外数据采集，并且结合当地的地质结构和物性特征的处理，从而进地热远景预测，进一步取得了较好的地址效果。

四、结语

综上所述，在地热勘查中运用综合物理勘查技术，可以有效的避免单一物探方法的局限性，从而提高勘探精度，随着我国勘探技术的提高，相信综合物探方法在今后的地热资源勘查中的会有更广泛的应用，并且勘探的精准度会有很大的提高，也会提高勘探的工作效率，进一步推动我国地热资源勘探的技术的发展。

参考文献

[1] 黄兆辉， 魏长洪， 李春辉. 综合物探方法在地热资源勘查中的应用[J]. 重庆科技学院学报（自然科学版）， 2011， 12（1）.