綜合物探方法在廣東省陽山縣黃坌地區(qū)地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用

胡建中，廖 萍，尹利君，羅依珍，劉真真，劉維捷，孫桂芬

(1.廣東省有色礦山地質(zhì)災(zāi)害防治中心，廣東 廣州 510080；2.廣東金東建設(shè)工程公司，廣東 廣州 510080；3.廣州地建巖土工程技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510080)

地?zé)崮茏鳛橐环N傳統(tǒng)能源之外可再生能源[1-2]，也是國家大力開發(fā)利用的新能源之一[3-7]。廣東省位于歐亞板塊與太平洋板塊交接部位，構(gòu)造與巖漿活動強烈，地?zé)豳Y源豐富，具有鄧屋、湯坑、豐良、東山湖、從化、楓灣、新洲和西江等一系列地?zé)岬V田[8-12]。自上世紀(jì)30年代以來，地質(zhì)學(xué)者對這些主要地?zé)岬V田在水文地球化學(xué)特征和熱儲特征、空間形態(tài)等方面的做了大量的研究工作[13-16]，但總體研究程度不高，尤其在勘查開發(fā)方面。

一直以來，地球物理方法在地?zé)峥碧街邪l(fā)揮了重要作用，具有效率高，成本低，效果好等特點[17-19]。如：伽馬總量測量在湖北崇陽縣、安徽潘集、黑龍江桃山、甘肅海石灣等地取得了滿意的成果[20-23]；電法在河北豐寧、湖北洪湖、內(nèi)蒙呼包平原，山東梁山等地地?zé)峥碧街袕V泛應(yīng)用[24-27]。近年來，在地?zé)岬V產(chǎn)勘查方面，新的地球物理勘探方法的應(yīng)用，取得了良好的效果。如氡氣測量在山西祁縣、湖北嘉魚縣等地獲得較大成功[28-29]。隨著地球物理技術(shù)的發(fā)展，勘探技術(shù)手段和方法也越來越多樣化。在地?zé)峥碧街?，地?zé)豳Y源地質(zhì)條件不同，采用的技術(shù)方法手段也各有不同。依據(jù)地?zé)釋嶋H賦存情況，運用合理的地球物理方法，結(jié)合其它方法的補充，不僅起到事半功倍的作用，還可降低地?zé)峥碧匠杀尽?/p>

廣東省陽山縣地下熱水資源豐富，已發(fā)現(xiàn)有十余處(稱架溫泉、龍鳳溫泉、七拱溫泉、麻仔水溫泉點、嶺背溫泉、江英溫泉、洞冠溫泉等)，地?zé)豳Y源開發(fā)前景廣闊。目前陽山地區(qū)的地?zé)嵴{(diào)查工作處于初級調(diào)查階段，僅稱架、龍鳳兩處開展過地?zé)峥辈?，其余均未做過系統(tǒng)的地球物理方面的研究工作，嚴(yán)重制約了全區(qū)地?zé)豳Y源的探測和開發(fā)利用。鑒于此，本文以陽山縣黃坌地區(qū)為研究對象，通過開展地?zé)豳Y源調(diào)查、伽馬總量測量、氡氣測量及高密度電法剖面測量等地?zé)峥辈檠芯抗ぷ?，為今后陽山縣地?zé)豳Y源勘查方法選擇及開發(fā)利用提供參考。

1 地質(zhì)概況

廣東省陽山縣位于贛江以西陸內(nèi)區(qū)(圖1)。從大地構(gòu)造位置上看，調(diào)查區(qū)位于前震旦紀(jì)變質(zhì)基底，即華夏古陸之上，它北臨秦嶺大別印支期造山帶，西接印支地塊，南為新生代南海洋盆，東濱菲律賓島弧帶[30]。中生代以來，太平洋板塊多次對中國大陸板塊俯沖，導(dǎo)致大陸邊緣運動帶整體隆起、拉張和斷裂多次活動。新生代構(gòu)造活動更為強烈，為與斷裂有關(guān)的地?zé)嵝纬商峁┝擞欣麠l件。

F1-蓮花山斷裂；F2-長樂-南澳斷裂；F3-贛江斷裂；F4-紅河斷裂；F5-Song Ma 縫合帶；F6-臺東縱谷；F-馬尼拉海溝

1.1 地質(zhì)特征

陽山縣地處廣東省西北部，屬南嶺山脈南麓，連江中游，隸屬于清遠(yuǎn)市管轄。區(qū)內(nèi)以山地地形為主，海拔1 000～1 500 m。區(qū)域上出露地層主要有：為寒武系，由砂巖、片巖、頁巖和少量粉砂巖組成；泥盆系—三疊系，由砂巖、頁巖、白云巖和灰?guī)r組成；侏羅系，由頁巖和砂巖組成，夾數(shù)層劣質(zhì)煤層。黃坌地?zé)崽镂挥趨^(qū)內(nèi)南部(圖2)，主要出露三疊系砂巖、頁巖等，外圍則以二疊系灰?guī)r、頁巖為主。區(qū)域內(nèi)主要發(fā)育NE、NNE、NW、SN及EW向五組構(gòu)造(圖2)。其中NE向斷裂為本區(qū)最主要的深大斷裂，規(guī)模大，走向長，控制著地下水的形成和分布，NW向斷裂及其與北東向深大斷裂相平行的斷裂相對形成較晚，屬深大斷裂多期次復(fù)活引起的次一級斷裂，起著控?zé)釋?dǎo)水的作用。黃坌地區(qū)的斷裂構(gòu)造以NE向為主，其次為近EW向。區(qū)域內(nèi)主要出露燕山早期花崗巖，大東山巖體位于黃坌地?zé)崽锉辈? km左右。

1.第三系—白堊系; 2. 中三疊統(tǒng)—泥盆系; 3. 寒武系; 4. 燕山早期花崗巖; 5. 斷層

圖2 陽山縣黃坌地區(qū)地質(zhì)圖

1.2 地?zé)嵝纬蓷l件

據(jù)調(diào)查研究，廣東省陽山縣地下熱水分布多以溫泉的形式直接出露于地勢相對較低處的剝蝕堆積類型河谷地帶，如河床，河漫灘，一級階地等，即地形相對低洼平坦，地層靜壓力最小的地方。受斷裂帶長期活動影響地下水經(jīng)深部循環(huán)加溫后沿斷裂破碎帶及裂隙系統(tǒng)運移上涌形成熱泉[31]。地下熱水絕大部分為小于30℃～40℃的溫水，屬中低溫型。區(qū)域上地?zé)釡厝c主要與斷裂活動引起的地?zé)嵩鰷睾蛶r漿活動余熱有關(guān)，熱泉分布多沿NE向、NNE向活動性斷裂或區(qū)域性大斷裂呈帶狀分布，且大多分布于斷裂帶上盤，已發(fā)現(xiàn)溫泉點往往出露于NW向斷裂、近EW向斷裂及小規(guī)模NE向等次級斷裂與控?zé)?控水)斷裂或巖體接觸帶的交匯部位。這些構(gòu)造的交匯部位往往巖石破碎，裂隙構(gòu)造發(fā)育，為溫泉出露賦存提供了有利條件。

陽山縣及鄰區(qū)已發(fā)現(xiàn)的溫泉主要產(chǎn)于花崗巖內(nèi)及其接觸帶上(如大東山溫泉、稱架溫泉、七拱溫泉等)，其余產(chǎn)于石炭—泥盆系灰?guī)r層中(如麻仔水溫泉、龍鳳溫泉及江英等)。產(chǎn)于灰?guī)r層中的熱水溫度普遍較低，推測可能與灰?guī)r的滲透率有關(guān)，沿斷層上升的熱水受到圍巖裂隙中冷水的混入導(dǎo)致溫度偏低?；◢弾r地區(qū)熱泉流出溫度高于沉積巖地區(qū)的，這是因為花崗巖富水性偏低，其冷水混入也較灰?guī)r層少，加之花崗巖的熱導(dǎo)率也高于其它沉積巖層，有利于深部熱流的傳導(dǎo)。即便溫泉分布在侵入體外圍沉積灰?guī)r中，但其本質(zhì)上也與深部隱伏巖體相關(guān)。

2 方法技術(shù)及數(shù)據(jù)分析

2.1 伽馬總量測量

1-斷層；2-溫泉點；3-異常區(qū)

2.2 氡氣測量

通過對其中異常高值的剔除，計算出本區(qū)背景值為18.19 Bq/L，全區(qū)最大值52.67 Bq/L，異常下限值為32.17 Bq/L。異常平均襯度值1.11，最大襯度值為1.63。并圈出3個異常區(qū)(圖4)。

1-斷層；2-溫泉點；3-異常區(qū)

2.3 瞬變電磁測量

剖面特征顯示，視電阻率變化范圍主要為 20～1 000 Ω·m，但由于地表電阻存在不確定性，因此一維反演僅做參考。本次將數(shù)據(jù)進行二階導(dǎo)數(shù)計算、濾波和歸一化處理，并進行了數(shù)據(jù)二位反演。

3 綜合分析

3.1 伽馬總量測量異常解釋

伽I號異常：異常位于研究區(qū)南部黃坌林場—桂竹水一帶，異常長980 m，寬200～300 m不等，該異常的伽馬值平均為40.5 emu，最大值為：85.2 emu，異常形態(tài)呈不規(guī)則形，總體NE向展布，與NE向斷裂走向一致。高欄溫泉和林場溫泉位于該異常帶內(nèi)。

伽Ⅱ號異常：異常位于研究區(qū)北部大羅山一帶，異常形態(tài)呈不規(guī)則形，該異常平均值為32.7 emu，最高97.5 emu?？傮wNW向展布，與NW向斷裂走向一致。

伽III號異常：異常位于研究區(qū)東北部黃坌鎮(zhèn)一帶，異常形態(tài)呈不規(guī)則形，該異常平均值為28.6 emu，最高57.5 emu。總體近EW向展布，位于NE向與NW向斷裂交匯部位。

3.2 氡氣測量異常解釋

氡I號異常：異常位于黃坌林場-桂竹水一帶，氡氣異常帶長2 500 m左右，寬200～300 m。氡氣濃度平均為28.5 Bq/L，最高38 Bq/L，異常呈橢圓型，北東向展布，長軸方向約20°。中部異常中心與已知黃坌林場溫泉點對應(yīng)。北部異常高值地段與高欄溫泉點相對應(yīng)；該異常南部推測與斷層向南端延伸有關(guān)。通過測氡剖面與電法剖面綜合測量，氡異常高值點位于NE向斷裂的北西側(cè)，該斷裂傾向NW，而斷層上盤和北部為無或弱氡異常，原因是逆斷層斷裂面被斷層泥和石英脈等物質(zhì)充填，而西側(cè)存在次級小斷裂處逸出，隨著距離的增加，氡氣含量下降，為斷裂構(gòu)造形成的異常區(qū)。

氡Ⅱ號異常：異常位于工作區(qū)大羅山—帶，呈不規(guī)則狀分布。異常長900 m，寬200～300 m不等，氡氣濃度平均為39.1 Bq/L，最高52.67 Bq/L。推測異常與該區(qū)東西向斷層構(gòu)造有關(guān)。

氡Ⅲ號異常：異常位于黃坌以北，異常由兩個不規(guī)則狀小規(guī)模異常組成，走向呈東西向，長600 m，寬200 m左右。異常氡氣濃度平均為25 Bq/L，最高38 Bq/L異常，該異常位于NE向和NW向斷裂的交匯位置。

3.3 瞬變電磁測量異常解譯

經(jīng)二次反演深度為250 m，推測下部高阻異?？赡転榛◢弾r引起，地表低阻區(qū)域為地層和構(gòu)造破碎帶引起，異常范圍lgρ在 1.5～5.0，在圖中反映為淺藍(lán)色和淺綠色；在500～600 m和800～1 200 m之間，由地表到下部，截斷兩側(cè)同一電性界面，明顯有向下延伸的趨勢，存在明顯的低阻區(qū)域，結(jié)合野外地質(zhì)和其他方法的成果，此低阻區(qū)域為構(gòu)造破碎帶引起。其中F1斷層傾角50°～55°，深部切斷巖體，結(jié)合氡氣異常及溫泉點分布，該斷層為本區(qū)主要的與氡氣異常有關(guān)的導(dǎo)熱斷層；F2斷層傾角40°～45°(圖5)。

圖5 測氡與TEM聯(lián)合剖面圖

3.4 綜合異常分析

通過對黃坌地區(qū)開展了伽馬總量、氡氣和瞬變電磁等地球物理勘探工作，對該地區(qū)的地?zé)豳Y源有了較清楚的認(rèn)識。氡氣異常與伽馬異常的形態(tài)及分布位置與已知溫泉點基本一致，二者異常范圍相似，說明本區(qū)的異常圈定結(jié)果可靠，這些異常區(qū)具有進一步勘查的潛力。由瞬變電磁勘探結(jié)果進行分析，推測該區(qū)深部存在隱伏巖體，而研究區(qū)與區(qū)內(nèi)最大的大東山燕山早期花崗巖體相聚不到2 km，推測該隱伏巖體可能屬大東山巖體的一部分，其產(chǎn)生的殘余熱和放射性元素蛻變產(chǎn)生的部分熱量可能為區(qū)內(nèi)熱水或溫泉的熱源之一。F1斷裂與隱伏巖體相連，該斷裂是本區(qū)的主斷裂，屬于控?zé)?、?dǎo)熱構(gòu)造。地表上表現(xiàn)為具熱水蝕變特征的斷裂帶和寬大的密集斜沖斷裂面構(gòu)造帶，既有擠壓又有張性特征。受多期構(gòu)造運動的影響，斷層具有反復(fù)繼承和復(fù)活特點，是一條具繼承性活動的導(dǎo)熱斷裂。新生代晚期斷裂活動更加強烈，造成該斷裂帶兩側(cè)發(fā)育很多次級斷裂，裂隙網(wǎng)絡(luò)發(fā)育，為地下水富集和熱水對流提供了空間和通道。因此，NE向斷裂溝通深部熱源，也為地下水深循環(huán)過程中沿途吸收花崗巖殘余熱及深部傳導(dǎo)上來的熱量，然后在水壓差和密度差作用下，熱水沿斷裂帶向上運移至淺部有利部位涌至地表形成溫泉。

4 結(jié)語

(1) 黃坌地區(qū)位于廣東省東北部，構(gòu)造活動強烈。區(qū)內(nèi)地?zé)釡厝c主要與北東向斷裂活動引起的地?zé)嵩鰷睾蛶r漿活動余熱有關(guān)。

(4) 瞬變電磁測量可以反應(yīng)深部地質(zhì)構(gòu)造信息。研究表明區(qū)內(nèi)深部可能存在隱伏巖體，為區(qū)內(nèi)熱水或溫泉的熱源之一；F1斷裂深部與隱伏巖體相連，是控?zé)帷?dǎo)熱構(gòu)造。