放射性、地球化學(xué)方法

 

  氡氣測(cè)量氡氣測(cè)量是一種便利有效的放射性探測(cè)技術(shù),在眾多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。地層、巖體中含有豐富的天然放射性元素,其中又以鈾(235U)的同位素所占比例最目前在地?zé)峥辈?/a>中投入的方法種類繁多,按其專業(yè)可分為地?zé)岬刭|(zhì)、遙感、地球物理、地球化學(xué)、同位素地質(zhì)、鉆探工程以及化驗(yàn)分析等。由于篇幅有限,下面?zhèn)戎亟榻B地球物理、地球化學(xué)、同位素地質(zhì)諸方法在地?zé)峥碧?/a>中應(yīng)用的基本原理和技術(shù)及其方法的有效組合。

 

  地球物理勘探方法

 

  電法勘探在地?zé)峥辈?/a>中電法勘探是一種比較簡(jiǎn)捷的方法。應(yīng)用電法勘探的目的在于探測(cè)與地下熱水有成因關(guān)系的斷裂構(gòu)造位置,圈定地下熱水分布范圍,確定覆蓋層厚度、熱源的位置以及隱伏基巖巖性。

 

  (1)大地電磁(MD)頻譜探測(cè)法,是利用宇宙自然場(chǎng)引起的大地電磁頻譜效應(yīng),進(jìn)行大地電磁頻譜被動(dòng)式探測(cè),最大探測(cè)深度達(dá)7km。目前使用該方法可對(duì)測(cè)點(diǎn)處地下地質(zhì)情況的探測(cè),尋找地下淡水層的位置,為鉆井預(yù)測(cè)地?zé)?/a>層深度和厚度提供信息[3]。

  該方法由于信噪比高、重復(fù)性好,加上橫向分辨率高、不受高、低阻層屏蔽,易于解釋且成本低廉,廣泛應(yīng)用于油氣、煤田、金屬礦、地?zé)?/a>及工程地質(zhì)勘探等方面。最大勘探深度在2 000m左右,適用于一維或已知構(gòu)造主軸的二維地區(qū)[4]。

 

  (3)其它電磁法還有大偏移距時(shí)間域電磁法(LOTEM)和小偏移距時(shí)間域電磁法(TEM)。

 

  (4)時(shí)間域IP法是以研究地下地質(zhì)體的電阻率差異為基礎(chǔ)的電法勘探方法。為揭露地下地質(zhì)體的電阻率變化情況需建立人工電場(chǎng),進(jìn)而進(jìn)行觀測(cè)和研究地下電場(chǎng)。并利用電阻率不均勻體存在所反映的變化規(guī)律,來達(dá)到探測(cè)地下構(gòu)造、巖體的目的[5]。

 

  激電中梯是采用對(duì)地下供入一固定同期的直流脈沖信號(hào)($V1),待斷電一定的時(shí)間(Td)后連續(xù)觀測(cè)衰減中具一定取樣寬度(Ts)的二次場(chǎng)($V2)進(jìn)行積分,可同時(shí)取得$V1、充電率(衰減室)等多個(gè)參數(shù)。通過觀測(cè)電化學(xué)過程產(chǎn)生的激發(fā)極化場(chǎng)的衰減特征,研究地層、構(gòu)造破碎帶的含水性。

 

  激電測(cè)深是通過改變供電極距的方式,來達(dá)到勘探目的層深度的要求,由淺入深了解地下介質(zhì)垂向電阻率的變化,通過對(duì)地電斷面資料定性、定量解釋,獲得地質(zhì)綜合解釋成果。該種方法的缺點(diǎn)是有效勘探深度相對(duì)較淺(最大為1 500m±),易受工頻游離場(chǎng)的干擾,地表高阻容易產(chǎn)生屏蔽。

 

  磁法勘探磁法勘探是通過測(cè)量不同磁化強(qiáng)度的各種巖(礦)石在地磁場(chǎng)中所引起的磁異常,并通過研究這些異常的空間分布特征、規(guī)律與地質(zhì)體間關(guān)系[5],從而作出地質(zhì)綜合解釋。

 

  在沉積巖地區(qū),磁異常一般是巖漿巖侵入體存在的反映,而巖漿巖的存在又是地?zé)?/a>形成的控制因素,是熱能之源。一般較大的構(gòu)造斷裂多伴有巖漿活動(dòng),在用磁法尋找到巖體的同時(shí),也就發(fā)現(xiàn)了構(gòu)造斷裂。

 

  磁法勘探方法可分為航空磁測(cè)($T)、地面高精度磁測(cè)($T)和($Z)測(cè)量。

 

  重力勘探該勘探方法是通過測(cè)量不同巖(礦)石密度差異所引起的重力異常,來達(dá)到尋找深大構(gòu)造斷裂、基巖坳陷中的凸起構(gòu)造等地下熱水存在的有利部位的目的。一般中新生代、古生代、元古代、太古宙地層與巖體多存在一定的密度差異,具備重力勘探地?zé)?/a>的地球物理前提。

  地震勘探地震方法是通過研究人工激發(fā)地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征來解決地質(zhì)問題的。采用人工爆破產(chǎn)生地震波,地震波入射到地下彈性介質(zhì)層中遇到地層的界面時(shí),便產(chǎn)生波的反射和折射返回到地面,被不同位置的檢波器接收下來,通過儀器將地震波記錄存儲(chǔ),經(jīng)數(shù)據(jù)處理來完成勘探地下地質(zhì)體的任務(wù)。

 

  據(jù)有關(guān)材料介紹,應(yīng)用淺層地震勘查技術(shù)進(jìn)行深層地?zé)豳Y源勘探是可行的,它是通過改善激發(fā)方式、野外觀測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、處理參數(shù)設(shè)置及資料分析解釋等方面的方法技術(shù)來達(dá)到勘查目的,不僅取得了良好的效果[6],同時(shí)還避免了人工地震方法的設(shè)備龐大、工作周期性、人力、財(cái)力和物力投入拉大的缺點(diǎn)。

 

  人工地震勘探作為一種超深的地球物理勘探方法,彌補(bǔ)了時(shí)間域電法勘探在高阻屏蔽和深度上的限制。

 

  地?zé)?a href="http://www.tja100.com.cn/t/測(cè)井.html" >測(cè)井

 

  (1)淺層測(cè)溫。地?zé)岙惓^(qū)即地殼深部存在的熱流地溫梯度高于地殼平均值的地區(qū)。一般測(cè)得地殼平均熱流值為1.5熱流單位,地殼平均地溫梯度為3.0℃/100m[7]。

 

  測(cè)溫勘探不僅能圈出淺部的地?zé)岙惓?還能把隱伏的地下熱水探查出來,它可以指導(dǎo)地?zé)峥碧?/a>,并對(duì)地?zé)岙惓Ｗ鞒鲈u(píng)價(jià)。

  測(cè)溫勘探是依據(jù)了存在于地球內(nèi)部的熱量可以通過熱的傳導(dǎo)作用而不斷地向地表擴(kuò)散的原理,通過測(cè)量在地表以下一定深度的溫度,圈出地?zé)岙惓^(qū),大致推斷出地下熱水的分布范圍,或反映出在一定深度上的地?zé)岙惓Ｖ行奈恢?指導(dǎo)勘探深部的隱伏熱儲(chǔ)。

 

  測(cè)溫測(cè)量方法可分為淺層溫度測(cè)量、地溫梯度(15～100m)和熱流測(cè)量(>100m)。

 

  淺層地溫測(cè)量通常可直接利用水文地球化學(xué)的取樣點(diǎn)1～5m的深度內(nèi)進(jìn)行,此已成為地?zé)峥辈?/a>中最直觀、最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法之一。如與地球物理、水文地球化學(xué)(如氫氧穩(wěn)定同位素)等方法配合使用,效果更為理想。

 

  (2)地?zé)?a href="http://www.tja100.com.cn/t/測(cè)井.html" >測(cè)井包括電阻率、自電、天然放射性等方法。從手段上還分為隨鉆測(cè)井、高精度數(shù)字測(cè)井等。目前已跨出純地球物理勘探行列并與其它專業(yè)相互交融。

 

  放射性、地球化學(xué)方法

 

  氡氣測(cè)量氡氣測(cè)量是一種便利有效的放射性探測(cè)技術(shù),在眾多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。地層、巖體中含有豐富的天然放射性元素,其中又以鈾(235U)的同位素所占比例最大,鈾經(jīng)一系列衰變過程中產(chǎn)生許多子體,其中氡(222Rn)是唯一呈氣態(tài)的子體,它可以沿著構(gòu)造帶、裂隙和地下水的垂向運(yùn)移在地表富集,從而形成氡異常[8]。另放射性元素還隨著水中SiO2含量增高而增加,且地溫的升高也加快了氡向地表遷移的速度。

 

  土壤汞量測(cè)量土壤汞量測(cè)量表明,在國(guó)內(nèi)許多高、低溫熱田上均有汞量異常顯示。

 

  北京地?zé)崽?/a>Hg量測(cè)量對(duì)埋深288m、369m和1 057.7m的地下熱水都有很好的地面異常反映。在西藏羊八井熱田中除Hg量外, As、Sb、Bi及堿金屬元素測(cè)量也取得明顯效果。

 

  A法徑跡、Po218測(cè)量A法徑跡、Po218測(cè)量也是很有前景的方法。來源于地殼深部的這些元素沿著斷裂或裂隙通道運(yùn)移,它們的異常位置可以反映隱伏深大斷裂的存在部位及地下熱水運(yùn)移通道在地面上的延伸[9]。

 

  水文地球化學(xué)[10]應(yīng)用氫氧穩(wěn)定同位素作為示蹤劑,在地?zé)崽?/a>研究中具有重要作用。它不僅可以指示地下熱水的成因及補(bǔ)給源,而且還可以提供有關(guān)地下熱水的循環(huán)途徑和圈定熱場(chǎng)、范圍等信息。