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[摘 要]寻找地热资源首先应查明形成地热三要素：即热储层埋深及厚度；盖层的性质及厚度；大型断裂的性质、规模及产状，解决上述问题的重要手段就是多种物探方法配合使用。
[关键词]辽宁沈阳 道义盆地 重磁测量 地热资源
中图分类号：R486 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0366-02
引言
在广泛覆盖的沉陷盆地区寻找地热资源，首先应查明形成地热三要素：即热储层埋深及厚度；盖层的性质及厚度；大型断裂的性质、规模及产状。而几种物探方法配合，是解决上上述问题的重要手段之一。前人勘查资料表明，道义盆地周围如大桥矿洞中，天成公司院内002井，新城堡村的新参1孔及小含屯ZK991孔等均见有地热水显示，并均有不同厚度的盖层（572～1557m不等）和热储层（中元古界碳酸盐岩层）。说明沈北地区具备寻找地热的基本条件。
在道义盆地地热勘查中，应用重磁测量，二维地震测量以及几种电法等综合物探方法相互配合，圈出了盆地的规模、形态，推断出盖层厚度及热储层的埋深，划出隐伏的主要断裂，为进一步进行地热勘查提供了资料，为探采井的孔位选择提供依据。依据物探资料布设的探采ZK1井，打出了地下热水，在沈北道义盆地地热勘查中，初步取得一定的成果，也验证了应用物探方法寻找地热资源的有效性。本文将简述道义盆地地热地质概况、地球物理特征及几种物探方法相互配合，从面到线、到点上取得初步成果与粗浅体会，仅供参考。
1 地质概况
道义盆地是新生界古近系断陷沉积盆地，是继承中元古代蓟县期大甸子海相沉积盆地之上，新生代早期受断裂构造作用而形成。
（1）盖层
第四系（Q）：表土厚30-110m不等。
新近系（N）和古近系（E）：由陆相碎屑和少量火山碎屑岩组成，总厚1000～2450m左右，沉降中心部位可能达3000m以上。
（2）基底
中元古界蓟县系：主要由铁岭组、洪水庄组及雾迷山组灰岩、白云岩及大理岩等碳酸盐岩（热储层），其次是板岩、石英砂岩等岩性。
太古界鞍山群：变质岩系及混合岩、混合花岗岩类，分布在中元古界之下政盆地域外的隆起区。
（3）构造
道义盆地为新生代断陷盆地，受区域断裂一郊庐断裂带控制，主体构造线为NNE向。
由于第四系覆盖均呈隐伏状态，仅从重磁测量结果明显的反映出来。
2 地球物理特征
由于区内均为第四系覆盖，收集的区域重力密度等资料，如见表1。
2.1 物性参数特征
从表1中看出：
（1）第四系新近系和古近系岩性为无磁、低密度、低电阻率的“三低”特性。
（2）中元古界的白云质大理岩破碎带（含水）其密度值较一般白云质大理岩明显偏低（仅1.6-2.25），其磁化率为0，视电阻率为30～60（Ω·m），其赋水性越好，水温越高，“三低”特征越明显，为地热勘查重点目的层。
（3）泥岩、页岩和玄武岩等电阻率偏高，是引起浅部视电阻率偏高的主要因素。玄武岩I磁性偏高，是引起局部磁场偏高主要因素。
（4）中元古界白云質大理岩为高密度低磁化的岩性。
（5）太古界变质岩系为高密，高磁、高电阻的所谓“三高”岩性。
2.2 球物理场特征
从1：2.5万重磁面积观测成果看出，道义盆地重力低明显，形态较完整，磁场表现低缓平静的负场值，盆地周边地带重磁场偏高，形成重力高和局部磁场较强，反映出盆地外缘相
对隆起的场貌特征。此外测区北部玄武岩凝灰岩埋藏较浅，因此磁场显示正磁异常。
测井资料显示，白云质大理岩破碎带（含水层）视电阻率仅为30～60Ω·m，为围岩的2%～5%，是较明显的低阻层。
3 物探方法应用与效果
3.1 重磁测量
目的是圈定盆地范围；了解盆地盖层厚度及古近系火山岩分布特征；确定断裂构造位置征；了解中元古界热储层埋深及起伏变化形态从重力测量的参数图（图1）上看出，圈出的盆地轮廓清晰，总体走向是北北东向，长12km，宽7.5km，其边缘主要为重力梯级带（或垂向二次导数零值线）。反映出盆地边缘受断裂构造所控制。
依据重磁测量的平面等值线及其导数曲线特征，进一步推断出断裂构造10余条，从而初步确定第四系覆盖下隐伏的断裂构造位置和基本构造格架，划分出盆地内次级相对凸起与
凹陷大致区域。测区北部面状正磁异常推断为浅部隐伏的火山岩的反映。从I1综合剖面上看出（图2），重磁曲线对应较好，划分出断裂及相对凸起与凹陷亦相当明显。由上看出，重磁.测量相互配合，在地热勘查中的应用，对了解盆地基底起伏形态、盖层厚度变化以及古近系火山岩分布特征、断裂构造划分等均取得较好的地质效果，为进一步开展地热勘查指出了方向。提供础性资料。
3.2 二维地震和可控制源主要任务是
查明勘探线-3000m以上、断距大于50m的断裂，阐述断裂的性质、产状等特征，病结合以往地质资料对区内地层进行解释以及推断构造韵含水性，为钻探工作提供依据。地震剖面推断成果：共推断断裂4条。盆地内划分出地层层序及厚度变化范围为：
Q 第四系 60-100m
E3 古近系上部（E3） 200-500m
E2 古近系中部（E2） 300-600m
E3 古近系下部（E1） 300--400m
中元古界雾迷山组（Jxw）为本次勘查的目的层也是储热层，其顶端埋深变化非常大，盆地边缘仅为300 m左右，最深处可达2500 m以下（见图2）
可控源完成3条剖面，推断组合断层6条。其中两条断裂为盆地边缘控盆断层，三条断裂为盆内断层。综合电法地质资料推断认为两侧控制盆地的断裂为主要断裂，延深较大，延长较远，具有较大规模。根据其电性特征推断，东部断裂带破碎程度较高，含水性较好，西部断裂带稍差一些。 3.3 大地层析电磁测深与大地电场岩性测深
（1）大地层析电磁测深，本方法以卡尼尔大地电磁理论为基础，以同步锁频采样的方式进行高频电磁测量。通过测定具有区域性的天然大地电磁场中高频成分的电分量和磁分量的瞬时变化率，来测定大地介质结构性变异及产生状态。实际测量中，首先获取的原始参EX和HY值，然后利用计算机程序换算出卡尼尔视电阻率和趋肤深度，同时绘成剖面视电阻率等值线图，在剖面位置2-5km之间，其低阻盖层厚度大于2000m，反映出古近系盖层厚度大，底界面在-2000m以下，在剖面位置5～7.5km之间部位，推断基底高阻层相对隆起，顶板深度在-1500m以上，断裂发育，基岩相对破碎，局部呈低阻带，故推断该处存有含水破碎带的可能性。
（2）大地电场岩性测深
其目的是：①在己有地质物化探工作的基础上，选择地热成矿条件好的靶区，详细查明地层深度、厚度和断裂构造的深度及厚度，尤其是蓟县系白云质岩性断裂破碎带的深度和厚度。②详细分析靶区的地层和构造特征，分析钻探施工的难点，研究出水点的深度和水量，找出最佳地热井井位。
岩性测深资料的地质解释，主要是依据测点上垂向视电阻率曲线特征，划分出若干个物性界面，再结合区域地层岩性特征，将物性界面对应相关的岩性地层界面，进而在按局部区段曲线跳动与变化特征，确定裂隙破碎带的深度与厚度。
依据岩性测深成果，在测定的4条剖面位置上，划分出古近系底界面深度在-1500～（-2000）m左右，其下部为中元古界白云质大理岩等岩性，厚度在750-800m，埋深在-1700～（-2500）m之间，其下部为太古界古老结晶基底。
3.4 钻孔成果与推断成果的对比
按物探综合推断结果布设的ZKl孔，设计孔深2300m，实际终孔深度为2100m。孔中取得资料简述如下：
第四系：70m，岩性以粘土细砂为主，其下为：
新近系+古近系中、上层：岩性以细砂岩、砂质泥岩、泥岩粉岩为主，至1000m，厚度930m。下为古近系下层，岩性以玄武岩、玄武质凝灰岩互层，至1500m，厚度500m。下为中元古界蓟县系，岩性以灰岩、白云质大理岩为主，次为石英砂岩、板岩等，至2100m终孔。
从I1线ZKl孔钻探成果与推断断裂关系简图（图3）看出，重磁推断的断裂（F7），地震推断断裂（ DF2 ）与可控源推断的断裂（KF），电磁测深的断裂（（F7）等4种方法推断断裂均有显示而重磁可控源和电磁测深推断的断裂相对靠近，为同一断裂破碎带的反映，地震推断的DF2断裂则相对距离稍远，可能与孔中一2000m左右的破碎带有关（如果DF2深部产状变缓）。
其次，从中元古界顶界面深度位置对比来看，地震推断该界面深度为1800m，与钻孔实际界面深度（1500m）相差300m；可控源在该处推断顶界面深度为1450m，与钻孔打到的实际深度仅差-50m。电磁测深推断该界面深度为1750m，与实际深度相差250m.这一结果说明，在无己知深部地质资料的所谓“盲区”，在难以确定已知标志层的情况下，物探推断结果，不同方法产生的误差是不同的。
再有，可控源在I剖面F2～F5断裂间底部有低阻电性显现，推断具有含水层存在；电磁测深推断在11剖面线上5000-7500m之间，基底高阻层相对隆起，顶界面在-1500m以上，断裂发育，基岩相对破碎，局部呈低阻带，推断有含水破碎带的存在，这与验证结果相当吻合，证明这两种方法推断含水破碎带效果明显。
4 结语
在沈北道义盆地的地热勘查中，通过6种物探方法相互配合，取得了一定的效果，得出以下几点初步的看法和体会：
①重磁测量相互配合，在较大比例尺面积测量工作中，特别是在广泛第四系覆盖下，重力圈定盆地边界以及划分盆地内次级凸起与凹陷等形态特征，效果较好，磁法在圈定盆地中的火山岩及隐伏岩体分布范围效果亦较明显。重磁配合推断断裂构造起到相互认证和补充的作用。因此重磁测量相互配合在地热勘查的前期工作及地热田远景评价工作均能起到重要的作用。
②二维地震剖面测量，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，一推断的更为准确。但在无深部地质资料的“盲区”内划分地层层位，误差相对较大，所以在资料缺乏的新区开展地震测量时，应尽量收集油田、煤田的深孔资料，对于推断准确性提高上，效果会更好些。
③可控源声频大地电磁法和大地层电磁测深，两方法配合重磁面积测量，在剖面上（即垂向断面上）划分断裂和岩性粗略分层，圈定深部含水层等方法，其地质效果亦相当明显。
④大地电场岩性测深方法的应用，应该在其他物探方法工作的基础上选择有利地段，與其他方法配合，共同确定孔位、孔深方面可发挥一定的作用。本区岩性测深原布置的验证钻孔，尚未进行验证，在进一步探查与开发中希望予以验证。
[关键词]辽宁沈阳 道义盆地 重磁测量 地热资源
中图分类号：R486 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0366-02
引言
在广泛覆盖的沉陷盆地区寻找地热资源，首先应查明形成地热三要素：即热储层埋深及厚度；盖层的性质及厚度；大型断裂的性质、规模及产状。而几种物探方法配合，是解决上上述问题的重要手段之一。前人勘查资料表明，道义盆地周围如大桥矿洞中，天成公司院内002井，新城堡村的新参1孔及小含屯ZK991孔等均见有地热水显示，并均有不同厚度的盖层（572～1557m不等）和热储层（中元古界碳酸盐岩层）。说明沈北地区具备寻找地热的基本条件。
在道义盆地地热勘查中，应用重磁测量，二维地震测量以及几种电法等综合物探方法相互配合，圈出了盆地的规模、形态，推断出盖层厚度及热储层的埋深，划出隐伏的主要断裂，为进一步进行地热勘查提供了资料，为探采井的孔位选择提供依据。依据物探资料布设的探采ZK1井，打出了地下热水，在沈北道义盆地地热勘查中，初步取得一定的成果，也验证了应用物探方法寻找地热资源的有效性。本文将简述道义盆地地热地质概况、地球物理特征及几种物探方法相互配合，从面到线、到点上取得初步成果与粗浅体会，仅供参考。
1 地质概况
道义盆地是新生界古近系断陷沉积盆地，是继承中元古代蓟县期大甸子海相沉积盆地之上，新生代早期受断裂构造作用而形成。
（1）盖层
第四系（Q）：表土厚30-110m不等。
新近系（N）和古近系（E）：由陆相碎屑和少量火山碎屑岩组成，总厚1000～2450m左右，沉降中心部位可能达3000m以上。
（2）基底
中元古界蓟县系：主要由铁岭组、洪水庄组及雾迷山组灰岩、白云岩及大理岩等碳酸盐岩（热储层），其次是板岩、石英砂岩等岩性。
太古界鞍山群：变质岩系及混合岩、混合花岗岩类，分布在中元古界之下政盆地域外的隆起区。
（3）构造
道义盆地为新生代断陷盆地，受区域断裂一郊庐断裂带控制，主体构造线为NNE向。
由于第四系覆盖均呈隐伏状态，仅从重磁测量结果明显的反映出来。
2 地球物理特征
由于区内均为第四系覆盖，收集的区域重力密度等资料，如见表1。
2.1 物性参数特征
从表1中看出：
（1）第四系新近系和古近系岩性为无磁、低密度、低电阻率的“三低”特性。
（2）中元古界的白云质大理岩破碎带（含水）其密度值较一般白云质大理岩明显偏低（仅1.6-2.25），其磁化率为0，视电阻率为30～60（Ω·m），其赋水性越好，水温越高，“三低”特征越明显，为地热勘查重点目的层。
（3）泥岩、页岩和玄武岩等电阻率偏高，是引起浅部视电阻率偏高的主要因素。玄武岩I磁性偏高，是引起局部磁场偏高主要因素。
（4）中元古界白云質大理岩为高密度低磁化的岩性。
（5）太古界变质岩系为高密，高磁、高电阻的所谓“三高”岩性。
2.2 球物理场特征
从1：2.5万重磁面积观测成果看出，道义盆地重力低明显，形态较完整，磁场表现低缓平静的负场值，盆地周边地带重磁场偏高，形成重力高和局部磁场较强，反映出盆地外缘相
对隆起的场貌特征。此外测区北部玄武岩凝灰岩埋藏较浅，因此磁场显示正磁异常。
测井资料显示，白云质大理岩破碎带（含水层）视电阻率仅为30～60Ω·m，为围岩的2%～5%，是较明显的低阻层。
3 物探方法应用与效果
3.1 重磁测量
目的是圈定盆地范围；了解盆地盖层厚度及古近系火山岩分布特征；确定断裂构造位置征；了解中元古界热储层埋深及起伏变化形态从重力测量的参数图（图1）上看出，圈出的盆地轮廓清晰，总体走向是北北东向，长12km，宽7.5km，其边缘主要为重力梯级带（或垂向二次导数零值线）。反映出盆地边缘受断裂构造所控制。
依据重磁测量的平面等值线及其导数曲线特征，进一步推断出断裂构造10余条，从而初步确定第四系覆盖下隐伏的断裂构造位置和基本构造格架，划分出盆地内次级相对凸起与
凹陷大致区域。测区北部面状正磁异常推断为浅部隐伏的火山岩的反映。从I1综合剖面上看出（图2），重磁曲线对应较好，划分出断裂及相对凸起与凹陷亦相当明显。由上看出，重磁.测量相互配合，在地热勘查中的应用，对了解盆地基底起伏形态、盖层厚度变化以及古近系火山岩分布特征、断裂构造划分等均取得较好的地质效果，为进一步开展地热勘查指出了方向。提供础性资料。
3.2 二维地震和可控制源主要任务是
查明勘探线-3000m以上、断距大于50m的断裂，阐述断裂的性质、产状等特征，病结合以往地质资料对区内地层进行解释以及推断构造韵含水性，为钻探工作提供依据。地震剖面推断成果：共推断断裂4条。盆地内划分出地层层序及厚度变化范围为：
Q 第四系 60-100m
E3 古近系上部（E3） 200-500m
E2 古近系中部（E2） 300-600m
E3 古近系下部（E1） 300--400m
中元古界雾迷山组（Jxw）为本次勘查的目的层也是储热层，其顶端埋深变化非常大，盆地边缘仅为300 m左右，最深处可达2500 m以下（见图2）
可控源完成3条剖面，推断组合断层6条。其中两条断裂为盆地边缘控盆断层，三条断裂为盆内断层。综合电法地质资料推断认为两侧控制盆地的断裂为主要断裂，延深较大，延长较远，具有较大规模。根据其电性特征推断，东部断裂带破碎程度较高，含水性较好，西部断裂带稍差一些。 3.3 大地层析电磁测深与大地电场岩性测深
（1）大地层析电磁测深，本方法以卡尼尔大地电磁理论为基础，以同步锁频采样的方式进行高频电磁测量。通过测定具有区域性的天然大地电磁场中高频成分的电分量和磁分量的瞬时变化率，来测定大地介质结构性变异及产生状态。实际测量中，首先获取的原始参EX和HY值，然后利用计算机程序换算出卡尼尔视电阻率和趋肤深度，同时绘成剖面视电阻率等值线图，在剖面位置2-5km之间，其低阻盖层厚度大于2000m，反映出古近系盖层厚度大，底界面在-2000m以下，在剖面位置5～7.5km之间部位，推断基底高阻层相对隆起，顶板深度在-1500m以上，断裂发育，基岩相对破碎，局部呈低阻带，故推断该处存有含水破碎带的可能性。
（2）大地电场岩性测深
其目的是：①在己有地质物化探工作的基础上，选择地热成矿条件好的靶区，详细查明地层深度、厚度和断裂构造的深度及厚度，尤其是蓟县系白云质岩性断裂破碎带的深度和厚度。②详细分析靶区的地层和构造特征，分析钻探施工的难点，研究出水点的深度和水量，找出最佳地热井井位。
岩性测深资料的地质解释，主要是依据测点上垂向视电阻率曲线特征，划分出若干个物性界面，再结合区域地层岩性特征，将物性界面对应相关的岩性地层界面，进而在按局部区段曲线跳动与变化特征，确定裂隙破碎带的深度与厚度。
依据岩性测深成果，在测定的4条剖面位置上，划分出古近系底界面深度在-1500～（-2000）m左右，其下部为中元古界白云质大理岩等岩性，厚度在750-800m，埋深在-1700～（-2500）m之间，其下部为太古界古老结晶基底。
3.4 钻孔成果与推断成果的对比
按物探综合推断结果布设的ZKl孔，设计孔深2300m，实际终孔深度为2100m。孔中取得资料简述如下：
第四系：70m，岩性以粘土细砂为主，其下为：
新近系+古近系中、上层：岩性以细砂岩、砂质泥岩、泥岩粉岩为主，至1000m，厚度930m。下为古近系下层，岩性以玄武岩、玄武质凝灰岩互层，至1500m，厚度500m。下为中元古界蓟县系，岩性以灰岩、白云质大理岩为主，次为石英砂岩、板岩等，至2100m终孔。
从I1线ZKl孔钻探成果与推断断裂关系简图（图3）看出，重磁推断的断裂（F7），地震推断断裂（ DF2 ）与可控源推断的断裂（KF），电磁测深的断裂（（F7）等4种方法推断断裂均有显示而重磁可控源和电磁测深推断的断裂相对靠近，为同一断裂破碎带的反映，地震推断的DF2断裂则相对距离稍远，可能与孔中一2000m左右的破碎带有关（如果DF2深部产状变缓）。
其次，从中元古界顶界面深度位置对比来看，地震推断该界面深度为1800m，与钻孔实际界面深度（1500m）相差300m；可控源在该处推断顶界面深度为1450m，与钻孔打到的实际深度仅差-50m。电磁测深推断该界面深度为1750m，与实际深度相差250m.这一结果说明，在无己知深部地质资料的所谓“盲区”，在难以确定已知标志层的情况下，物探推断结果，不同方法产生的误差是不同的。
再有，可控源在I剖面F2～F5断裂间底部有低阻电性显现，推断具有含水层存在；电磁测深推断在11剖面线上5000-7500m之间，基底高阻层相对隆起，顶界面在-1500m以上，断裂发育，基岩相对破碎，局部呈低阻带，推断有含水破碎带的存在，这与验证结果相当吻合，证明这两种方法推断含水破碎带效果明显。
4 结语
在沈北道义盆地的地热勘查中，通过6种物探方法相互配合，取得了一定的效果，得出以下几点初步的看法和体会：
①重磁测量相互配合，在较大比例尺面积测量工作中，特别是在广泛第四系覆盖下，重力圈定盆地边界以及划分盆地内次级凸起与凹陷等形态特征，效果较好，磁法在圈定盆地中的火山岩及隐伏岩体分布范围效果亦较明显。重磁配合推断断裂构造起到相互认证和补充的作用。因此重磁测量相互配合在地热勘查的前期工作及地热田远景评价工作均能起到重要的作用。
②二维地震剖面测量，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，一推断的更为准确。但在无深部地质资料的“盲区”内划分地层层位，误差相对较大，所以在资料缺乏的新区开展地震测量时，应尽量收集油田、煤田的深孔资料，对于推断准确性提高上，效果会更好些。
③可控源声频大地电磁法和大地层电磁测深，两方法配合重磁面积测量，在剖面上（即垂向断面上）划分断裂和岩性粗略分层，圈定深部含水层等方法，其地质效果亦相当明显。
④大地电场岩性测深方法的应用，应该在其他物探方法工作的基础上选择有利地段，與其他方法配合，共同确定孔位、孔深方面可发挥一定的作用。本区岩性测深原布置的验证钻孔，尚未进行验证，在进一步探查与开发中希望予以验证。