地热资源勘察方法论述

地热资源勘察方法论述

闫海冰

聊城市国土空间保护中心， 山东 聊城 252000

摘 要：近些年来，中国地热勘探工作也在突飞猛进地发展。地热资源各种勘查方法的运用，为中国地热资源的开发与利用提供了强有力的技术支撑。

关键词：地热资源；勘查技术；

前 言：地热资源是未来的重要生态资源，具有巨大的市场潜力。讨论了地热能勘探中使用的各种方法。调查结果表明，有效的调查通常依靠各种方法的结合。随着遥感、地理信息系统、全球定位系统、3S技术和计算机模拟技术的发展，地热资源勘探方法可望取得突破性进展。

一、地球化学与地质学方法

1.地球化学调查。在寻找地下水的过程中，进行了一项一般的化学研究，以寻找反映当地地下水的标记成分。从标记成分的存在和含量判断，可以为地下水的寻找提供重要的指标。

2．绘制热液污染地图。热液变化图可用于探索年轻火山地区的地热能源。在因植被复盖而难以观测到的地区，岩石因热液活动而受到损害的地区可以在地表进行测量，绘制这些地区以确定热液范围，然后根据热液活动的持续时间和受影响岩石的数量估计热源的强度

3.测量土壤中的微量元素。一些地热异常没有地表热水活动的迹象，因此可以通过测量土壤中的微量元素来进行高温地下地区的地球化学勘探。

4.沉积岩中碳物质的变化。地热异常区的碳化程度可提供温度和时间影响因素的信息，最高温度区可通过测量沉积岩石中的碳物质因风化而富集的程度来划定。

5.TL会议。热释光法(TL)首先用于考古，这是对石英和旧陶砖等粘土矿物的TL自然烹饪年龄的测量，随后用于地质。石英石和长石等矿物具有良好的热释光特性，可用于火山岩和变质岩等年轻热源岩石的老化以及地热资源的研究。

6.伽马射线光谱学。伽马射线技术通过科学方法查明钾、铀和钍等天然放射性元素的存在。多通道光谱仪还可用于测量单个放射性元素的丰度。伽马射线技术被广泛用于铀勘探，因为它可以提供直接探测。

二、地球物理勘探的方法

地球物理勘探适用于圈定地下深部热储层的位置。其任务是确定与地下热水有关的火成岩的地质结构、分布、规模和性质。查明各类断层走向及性质，查明第四系覆盖层含水层水文地质特征，确定地下热水分布及埋藏。地球物理勘探方法包括直接和间接测温和储热。

直接法。直接法是利用在常温下测量岩石热导率的稳定平板热导仪、红外测温仪、热红外相机和辐射计，直接测量地球表面、近地表和地下的温度。该方法主要用于获取受地热活动影响的参数信息。(1)地电法。根据电源的类型，电气方法可分为两种主要方法。第一种方法就是所谓的主动法。这种方法可以细分为交流(交流)和直流(DC)方法。第二种方法称为被动法，包括使用自然电磁场作为激励地面的电源的方法。根据所用电磁场的频率范围，这些方法分为大地电磁法(MT)(超长周期)和音频大地电磁法(AMT)(音频范围内)。②DC法。DC测量是最古老的电阻率法，至少是地热勘探中使用的方法之一，但目前应用并不广泛。大多数DC测量方法的排列主要依靠两对电极，其中:一对电极用于发送电流；另一对电极用于测量电位差。根据电极接地布置的几何形状，可以采用不同的方法。主要方法包括斯伦贝谢测深法；偶极测深或剖面法；温纳。(3)归纳法。这些方法包括基于电磁场的方法，电磁场是通过接地偶极子在音频范围内发送电流而形成的。包括:有源音频大地电磁法(AAMT)；瞬变电磁法；时域电磁法(TDEM)；可控源电磁法(CSEM)和可控源音频大地电磁法(CAAMT)。(4)频域电磁法。这种无源电法主要包括:接地电流法；自发电位法；大地电磁法和音频大地电磁法。MT和AMT方法使用自然电磁场来激发地面。地电流法主要是基于地质构造引起的电阻率水平和横向变化的假设。自发电位法完全基于不同的原理。动电现象和热电现象导致热盐水循环断裂带的极化。这些极化断层带会产生静电势场，可以在地面上测量。根据静电势场图，我们可以更清楚地了解研究区观测到的自发电位异常。观测到正异常、负异常和偶极异常。(5)地热法。地热法可分为两种截然不同的技术，即钻探或浅层勘探法和空载或星载测量技术。钻孔或浅层探测法主要用于测量热梯度，根据热梯度和热导率信息测量热流。或者空载星载测量技术主要用于测量表面材料的表面温度和热惯性。地热方法涉及温度和/或热量的直接测量，因此地热方法与地热系统特征之间的相关性比其他方法更强。然而，地热法作为一种近地表方法，仅限于浅层。

2.间接方法。间接温度和热量存储测量方法是以地球物理测量技术和解释技术的改进为基础，确定近几十年来地球上的石油物理量，温度和热量存储的大小可以根据某些相关物理参数确定间接方法通常包括重力测量、大地测量、大地测量和地震方法。(1)重力测量方法。相对重力测量的目的是直接绘制地下结构图。重力是两三个物质体之间的吸引力。岩石的密度主要取决于其成分和孔隙率，但岩石的局部饱和也可能影响其密度。另一个主要应用是通过精确测量重力来监测地热系统中的质量提取。重力测量结果有助于确定地热异常区最大热值的位置以及勘探孔和采矿孔的选择。(2)地电测量方法。地电测量是一种相对简单的方法，利用地下电阻率分布来确定地热能异常区的温度、蓄热和控温结构。在许多领域的热异常研究中使用了自发电位法，研究表明，自发电位异常与热源和蒸气释放区非常吻合。磁振造影(MT)是1960年代开发的一种方法，它利用不同的天然电磁场和可控的人工电磁场来了解不同深度地下环境的电分层，从而推断控制孵化、发生、发育和如果这种方法可以与转换为自然地震的波方法结合使用，效果会更好。(3)微观方法。而且，地震反射法也用于某些地区的热库勘探。由于地热异常区蒸汽和热水流量增加，地面产生轻微振动或振动，局部蒸汽爆炸，即微震增加。因此，热水提升通道、配电范围等可采用高精度微地震探测进行划界，也可对温度远高于100

⁰C的蓄热位置进行划界。(4)磁测量。地热能勘探广泛采用磁测深法，通常结合重力测量和地震折射绘制地质结构图。岩石捕捉主要包括两种类型:感应捕捉(MI)和永久捕捉(MP)。

三、地热勘查中对物探方法组合的运用

1.研究区域的地球物理参数模型。通过对数据进行分类和总结，分析地热存储和地层，我们可以得到研究区域的物理参数曲线。在此基础上，我们可以发现不同地层地震波的不同特征我们根据这些数据分析地热情况，得出准确的结论。

2.结合地球物理勘探方法的重要性。在实践中，应针对不同情况采用不同的勘探方法。当然，有时需要全面使用几种方法。地球物理勘探实际上是一种组合勘探技术。在实地勘探中，有必要对数据进行有效和合理的分析和总结，充分了解地址的特点，并采用各种方法的组合，从而有效地改进工作进程。

总之，有效的调查通常基于各种方法的组合。为了更好地了解地热系统，必须采取综合方法。一般来说，最好采用常规方法。但是，如果常规方法无效，则应考虑其他方法或临时准备方法。同样，在进行地热能勘探之前，必须进行现场研究和间接评估，然后再进行直接核查。同时，必须考虑到这些手段的费用。随着遥感、地理信息系统、全球定位系统和3S技术综合研究的深入和计算机模拟技术的发展，地热资源勘探方法可望取得突破性进展。

参考文献：

［1］刘萍．关于地热资源勘察方法论述．2019.

［2］张新宇．浅谈地热资源勘察方法论述.2020.