隐伏带状热储勘查方法的研究

1、广东省中深部隐伏带状热储勘查方法的研究邓 高（广东省地质建设工程集团公司）摘 要 介绍广东省带状热储的分布特征、类型和成因，对比浅部就热找热的勘查方法，就目前广东省中深部隐伏带状热储勘查中存在和应注意问题进行阐述和探讨。关键词 中深部 隐伏 带状热储 勘查方法1 前 言一直以来，广东省带状热储的勘查与开发的范围仅限于天然出露的温泉或附近区域，这就是所谓的就热找热。但近几年来，随着人们生活水平的不断提高,促进了温泉酒店、温泉地产的蓬勃发展。广东省一些经济较发达地区，人们更热衷于在自己的地块找到热矿水，这无疑是对我们地质勘查队伍提出更高的要求。人们的梦想能否成真，主要的决定因素有：该地块是否属于隐

2、伏地热区、投资人是否有足够的经济实力和冒险精神、地质勘查队伍是否已掌握正确的勘查方法和具备应有的钻探施工与成井技术。本文试图就广东省带状热储的分布及中深部隐伏带状热储的勘查方法进行阐述和探讨，希望能抛砖引玉，对促进中深部隐伏带状热储的勘查与开发有所帮助。2 广东省的带状热储2.1 广东省带状热储的分布特征广东地处东南沿海地热带上，带状热储基本上受北东向和东西向的深大断裂控制，成因类型属中低温对流型地热系统。据广东省区域地质志及相关区域水文地质普查报告（1：200000），广东省内有二十多条深、大断裂（带），主要控热构造有：深断裂：吴川-四会深断裂带 恩平-新丰深断裂带 河源深断裂带 莲花山深断

3、裂带 潮安-普宁深断裂带 汕头-惠来深断裂带 南澳深断裂带 佛冈-丰良深断裂带 高要-惠来深断裂带 琼州海峡深断裂带。大断裂：(1)郴县-怀集大断裂 (2)罗定-悦城大断裂 (3)贵子弧形大断裂 (4)信宜-廉江大断裂 (5)潭爷大断裂 (6)紫金-博罗大断裂 (7)九峰山大断裂 (8)贵东大断裂 (9)遂溪大断裂 (9)饶平-大埔大断裂 (10)河婆-惠来大断裂 (11)三洲-西樵山大断裂（如下图所示）。广东省深大断裂略图一般来说，北东向和东西向深、大断裂通过的地区，温泉、热水盆地、热矿田成群成串分布，在两组或三组断裂交汇部位，往往因构造应力较集中，岩石较破碎，深切导水裂隙较发育，而且因低洼

4、处位能较小，成为深部热水向上运移储存于浅部或出露地表的有利部位。目前全省已发现温泉约320处。粤东地区主要分布在丰顺、东山湖、普宁、紫金和惠州地区。粤中及南部主要分布于三元里、龙门、从化、中山及珠海地区。粤西主要分布于恩平、吴川、阳江、电白等地，粤北主要分布于枫湾、曲江、小坑、清远、英德等地带。2.2 广东省带状热储的类型及成因东南沿海地区处于板内地区，热流值正常或略偏高，远低于喜马拉雅和台湾两个板缘型高温地热带，从现阶段的勘查资料看，广东省热矿水的热储温度均小于140, 地下热水循环深度在3.04.0km 左右，属典型的中低温对流型地热系统。一般认为，中低温对流型地热系统的形成模式是：正常或

5、偏高的区域热流从底部供热, 大气降水通过断层或断裂破碎带向下渗透后进行深循环,地下水在径流过程中不断汲取围岩中的热量及通过水岩相互作用, 将分散在围岩中的有用元素“富集”起来而形成温度不等的热矿水，在适当构造及地貌部位(一般为两组断裂交汇和低洼剥蚀处) 出露地表即成温泉或热泉。热矿水或温泉的温度主要取决于循环深度和地热系统所处的区域热背景，热背景值越高，循环深度愈大, 温度愈高。广东省东南部沿海地区近期构造活动较强，热背景值变高，所以出现了自西向东，自北向南，有泉群增多、温度升高之势。如汕头东山湖、中山虎池围、阳江新洲等地热泉温度>100。 此外，广东省热矿水的形成与分布既受深大断裂的控

6、制，同时又与岩浆岩（花岗岩）有密切的关系。据统计：广东省85%的温泉分布于北东（及东西）向断裂与北西向次一级断裂的交汇地带，90%的温泉位于侵人岩与火山岩分布区内的断裂带中。一般认为，规模大切割深的深大断裂有利于沟通深部的侵入岩体而获得其余热及其中放射性元素衰变所产生的热，更易于热矿水的形成。3 广东省中深部隐伏带状热储（热矿水）的勘查3.1 带状热储（热矿水）的基本勘查方法根据地热资源地质勘查规范GB/T116152010，结合广东省的实际情况，带状热储（热矿水）的勘查方法一般包括如下几个方面： 地面地质调查    在充分利用区域地质调查资料的基础上进行，查明勘查区的地层

7、时代、岩性特征、地质构造、岩浆活动及热矿水形成的地质条件；查明地表热显示的类型、规模、分布范围及其与地质构造的关系；选定热矿水进一步工作的重点地区。  布置浅部探孔在重点工作区内布置浅部钻孔，深度可根据实际需要而定，浅可几米至几十米，深则上百米。探孔的最主要目的是：第1是通过钻孔测温，圈定热异常区和寻找热中心；第2是通过钻孔验证和进一步查明场区构造和地层等情况；第3是通过钻孔采取水样进行地球化学分析。实践证明，这是最直接有效的带状热储（热矿水）的勘查方法。 地球化学调查热矿水从经过地下深部的对流循环，得到热源和矿物质的补给，其化学成分与普通常温地下水有明显的差异，储存在较深部的热矿水

8、会通过断裂、裂隙、孔隙等通道向浅部扩散其特有的化学组分。地球化学的分析方法为：采取热矿水及其周边地区的地热水（井、泉）、常温地下水、地表水样进行化验分析，对比分析彼此的关系；利用地热水中特征离子（组分）如氟、二氧化硅等高于常温地下水的变化与分布规律，圈定地热异常区的范围；测定热矿水内代表性地热水（井、泉）中稳定同位素和放射性同位素含量，推断地热水的成因和年龄；分析研究代表性地热水（井、泉）中特殊组分（SiO、K、Na、Mg）等的含量变化，进行温标计算，推断深部热储温度；对地表岩石和钻孔（井）岩心中的水热蚀变矿物进行取样鉴定，分析推断地热活动特征及其发展历史等。 地球物理勘查 广东目前主要采取的

9、地球物理勘查方法有：电阻率复合联合剖面法、高密度电阻率剖面法、高精度磁法、瞬变电磁法（TEM）、可控源音频大地电磁测深法（CSAMT）。但地球物理勘查工作是间接探测方法，信息解译有多解性，效果不甚理想。 地热地质钻探施工    是带状热储勘查工作最重要手段，用于查明热矿水形成的地质条件、准确确定热储层的空间分布及其开发利用条件，查明热储的压力、温度、水位、地热流体的流量及质量，获取计算评价带状热储的各项参数。3.2 中深部隐伏带状热储勘查中存在和应注意的问题广东省的中深部（一般指1000米左右或以上）隐伏带状热储的勘查起步较晚，目前为止，1000米以上的中深部隐伏带状热储勘

10、查钻孔为数不多（10个孔以内），能够成功揭露到深部带状热储的钻孔更少。对照上述带状热储的基本勘查方法，结合已经进行的几个深部钻孔的实际勘查情况，现就广东省中深部隐伏带状热储勘查中存在和应注意的问题总结和建议如下： 地质调查在一个没有温泉出露的地区进行隐伏带状热储勘查，首先要确定勘查区是否处在区域性的深、大断裂带上，勘查区是否有足够的断裂构造的迹象，其次就是查明通过勘查区的深、大断裂带上是否有温泉出露。具备了这三个条件，勘查区才具有隐伏带状热储的基本条件。例如：广东省清远市广州后花园隐伏地热勘查，项目位于清远市清城区石角镇广州后花园内，位于区域性北东向银盏汤塘断裂西南部，距离银盏大约10 km，

11、地表有明显的断裂构造岩存在，该断裂在银盏、汤塘均有温泉出露，结果于近期经深部钻探在1500 m处成功勘查到1500 m3/d温度高达60的热矿水。 浅部探孔在施工1000 m以上钻孔之前，先进行浅部探孔施工无疑是非常必要和稳妥的。但对于浅部探孔的布置与资料的分析，中深部隐伏带状热储的勘查则不能照搬浅部的就热找热的勘查分析方法。此时的探孔一般要求较深（100400 m），孔数少，且由于是在地热隐伏区，上部的岩土层密封性好，渗透性差，往往造成增温不明显，所以一般不易找到热异常区。同样以广州后花园隐伏地热勘查项目为例，该项目前期施工一个200 m的探孔，钻孔揭露有大量的碎斑花岗岩及花岗质碎斑岩夹糜棱

12、岩，钻孔增温梯度仅为1.32/100 m，还达不到地球的平均增温梯度，明显未受到深部带状热储的影响。地球化学调查地球化学调查的方法应用于中深部隐伏带状热储的勘查时也容易受到上部的岩土层密封性好、渗透性差的影响，化学组分不易上泄，所以一般也不易找到化学组分的异常。如上述的广州后花园项目探孔中水样的分析显示，标性组分F-仅为0.33mg/L，未见任何异常。而笔者正在负责的佛山市中旅南海西岸隐伏带状热储的勘查项目情况是：两个探孔均为170 m左右，ZK1孔的化学分析是F-为3.36.6 mg/L，且孔口水中不时有CO气体溢出，而ZK2孔的化学分析是F-为0.29 mg/L。我们认为ZK1孔的异常明显

13、受到深部断裂的影响，其化学成分有来自深源物质的上泄，表明勘查区的断裂切割较深，存在隐伏带状热储的可能性较大。目前，该项目的深部钻探正在进行中。笔者认为，在隐伏区勘查中深部带状热储，在探孔中取水样进行化学组分分析是非常重要的工作。但要做好该项工作的关键是，要分层分段取得原状水样。 地球物理勘查在隐伏区进行中深部带状热储的勘查，一般需要查明1000 m左右深度的构造情况，所以一般传统的地球物理勘查难以做到。笔者负责的佛山市中旅南海西岸隐伏带状热储的勘查项目中就是应用了可控源音频大地电磁测深法（CSAMT）。有关资料显示效果较好，但有待下一步的深部钻探验证。笔者认为，由于地球物理勘查方法存在多解性，

14、不管是采用哪一种地球物理勘查方法，也不管资料显示多好,都不应作为中深部带状热储勘查布置深孔的唯一依据。 地热地质钻探施工中深部隐伏带状热储勘查探采孔的钻探施工一般宜采用大口径的全孔泥浆钻进（不取芯或部分取芯）和大口径全孔清水钻进（全孔取芯）。由于我们的勘查目的是抽取深部构造裂隙中的热矿水，而泥浆钻进容易造成目的层构造裂隙的堵塞，若洗井效果不好，会直接影响勘查成井，同时由于不取芯或部分取芯，不利于了解和判断孔内的地质构造情况。而全孔清水取芯钻进一般是采用对破碎层进行水泥注浆以护壁，难度较大，且全孔取芯费工费时，但好处是不言而喻的。4 结 语热矿水具备热、矿、水的基本属性，同时具有能源、矿产和泡浴医疗旅游