地热与重磁勘探的关系的探讨

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1 研究现状以及今后的发展

近年来，地球内部热源热状态以及分布受到国内外研究人员的讨论。地球内部温度的分布状态各不相同并且随深度的增加而升高。热状态的显示通常是表征热场的物理量。热流，一般用它来表示地球内部热能向地球表面散失的状况。地球热场与油气生成、运移和聚集之间存在着内在的联系。我国一些油田已开始研究油田地温分布与油气关系、寻求找油的可能性。

美国等国家在探索地热对油气形成的技术相对成熟。因此，我国应加强与国外研究人员的互相访问、学术交流，并在研究引用新技术、新方法等方面达成一致观点。

2 地热形成原理

岩浆余热和断裂是引起地热异常的主要原因。通过勘探，在井田边界断层活动强烈、切割深度较深，能够将地壳深部的热能带到地表。另一种是地热异常轴线与褶皱轴线一致的地区地热活动比较强烈。总之，研究控制地热资源的区域构造，指示地热田的开发是我们主要的研究方向。

2.1 地幔热柱的作用

地幔柱是靠近地幔深部，移动速度较小，并且为板块运动提供驱动力，同时也是形成火山物质和热量的一种“地幔热化学柱”。地幔热柱的特殊构造球状顶冠和狭长的尾部构造可以产生一个向上的热量，覆盖面广，黏度大。地慢内分为许多较小地幔热柱，邓晋福等称其为亚热柱[1]。在约100km的岩石圈底部再细分为更小的幔柱，牛树银等称其为幔枝构造[2]，幔枝构造在靠近地表时又可以分为直径几十米至几公里的岩株，称其为幔梢构造。软流圈的温度比岩石圈的温度高出500～700℃，这也有利于地幔岩石圈的形成，上覆地壳发生熔融诱发岩浆活动，散发的热量又运移到地壳浅部，加热地壳，从而反映岩石圈的热演变史。

2.2 地球物理勘探对地热的影响因素

地热区的基底构造，如断层和火成岩体等，具有一定的磁性，由于热蚀变作用，岩石的磁性随着温度的变化而变化。由于地热流体或地热田与温度有良好的相关性，可采用电法和电磁法进行地热直接勘查。根据电阻率的分布，直接确定地下目标体的温度分布规律，因此电阻率等因素对地热的影响作用也是十分重要。2.2.1 电阻率

电阻率作为电磁法勘探中重要的参数，同时也是地热勘查中最重要的方法基础。在构造带和地热田的生储盖等不同部位有较明显的电性差异。构造带的地热电阻率与围岩电阻率的差异已经有很深刻的研究，地热作用会对围岩的物理性质以及电阻率的空间分布有明显的影响。因此，在地热田勘查中，地热田不同部位的电性差异，成为地热资源勘探中最直接有效的技术方法。2.2.2 弹性波速度的影响

随着温度的升高，岩石密度具有明显的降低，岩石的力学性质将发生很大变化。这种变化在地球物理勘探中曾有过广泛研究。其中最明显的规律是随着温度的升高，岩

石的纵波速度降低，横波速度逐渐减少，最后趋于零。国外研究人员对地热区的泊松比和孔隙度的分布规律进行分析，认为这两者的变化规律可圈定可能的地热流强度区，因此也成为勘查地热的重要基础。2.2.3 磁化率的影响

研究岩石的磁性对于探索地热田的分布就有良好的指示作用，高温和高压对岩石的磁性有一定的影响，随着深度的增加，地壳内部的岩石温度上升，压力增大。因此，通过磁化率研究地热目标的构造体系，分析地热的成因环境。另一方面温度的变化影响磁化率的变化，这种变化主要体现在对磁性矿物的去磁作用，岩石的静压力为640MPa，在温度升高到140~520℃之间时，地温已经接近铁磁矿的居里点，据此可以大致了解地壳内岩石的温度，特别是当温度升高到居里温度时，岩石磁性消失，这一规律成为研究深部热源的重要线索。

2.3 地球物理勘探模型

根据多年的勘探经验，研究人员总结了两种地热模型，用来指导地球物理方法的应用和研究。第一种是侵入热源型地热模型，这种地热类型是地下掩体侵入，形成高温热源，同时对上覆地层的地球物理性质产生巨大影响，形成较低电阻率并有良好的保护下部热源功能的物质层，从而指示地热田。第二种是受地下深部侵入体影响的热源，热水通道周围会产生重力高异常，围岩发生热蚀变，密度升高形成重力高异常进而影响到上部的沉积岩或含水层，并将含水地层加热。该模型主要探测上部含水层、地质体和构造带，进一步在电磁法的基础上确定地热田范围。

3 结束语

地热作为一种十分重要的可再生、清洁能源，对促进国家可持续发展具有十分重要的意义。地热资源作为一种潜在的具有特殊性的新型能源，需要总结出一套有效的、有针对性的开发研究技术。

通过地球物理勘探技术表明，地热田分布区温度的升高，使得岩石去磁和密度的降低，呈现出磁异常与自由空气重力异常的负相关和磁异常与布格重力异常的正相关，成为地热勘查的良好的指示特征。电阻率与温度的良好相关性，也成为电磁法预测地下深部地热温度的重要的指示参数。根据这种地热异常与重磁异常的相关性，可以利用重磁勘探方法可有效地圈定岩浆岩体，查明控热断裂构造，确定热储形成的有利地区。

我们应结合地热本身的各种物性差异以及相应的地质构造环境，采用符合实际条件的地球物理勘探方法，提高技术精度并将多种方法联合应用，相互验证和补充，以达到更准确合理的勘探效果。

参考文献

[1]徐有生，侯渭，郑海飞，等.超临界水的特性及其对地球深部物质研究的意义［J］.地质地球化学，1995.

[2]牛树银，孙爱群，邵振国，等.地幔热柱多级演化及其成矿作用[M].北京：地质出版社，2001.

地热与重磁勘探的关系的探讨

常雪彤

西安石油大学 地球科学与工程学院 陕西 西安 710065

摘要：石油和天然气等非再生资源制约了社会的可持续发展，因此，对地热等可持续再生能源的利用和开发受到国内外的重视。地热主要在大地构造活动强烈的地区，地质构造活动越强烈，热流量越高，并以火山喷发、地震以及地下水热对流等方式将内部热量释放，从而达到地球内部热量的平衡，进而广泛的应用于发电等领域。

关键词：地热 重磁 磁化率