观音峡背斜热储构造音频大地电磁法电性结构特征

童广现+熊华山+唐中彬+曾明勇

摘 要：为提高大地电磁法在观音峡背斜地热勘查中的应用水平，通过观音峡背斜15个深地热井钻孔与音频大地电磁测深剖面对比分析，总结了观音峡背斜地层电阻率范围特征，分析认为观音峡背斜中段嘉陵江组地层岩溶发育程度及含水量高于南段和北段，从地热远景开发角度来看，观音峡背斜中段为最有利区域。常见的储水构造大地电磁法电阻率异常形态有3个类型，即圈闭低阻、“V”形低阻以及条带低阻。研究了电性异常形态类型、钻孔位置与出水量的关系，认为圈闭低阻和“V”形低阻的核心区域是钻孔最有利靶区。

关键词：观音峡背斜；地热勘查；音频大地电磁法；电性特征；低阻异常

1 概述

观音峡背斜横跨重庆渝北、北碚、沙坪坝、九龙坡、大渡口、巴南、江津等七区（图1），全长110km，宽4-5km，面积大于500km2，为重庆主城区地热水资源主要赋的5大高隆起背斜（温塘峡、观音峡、铜锣峡、南温泉、桃子荡）之一。地热水资源主要赋存于背斜的三叠系嘉陵江组灰岩，热储层埋深较大，一般为2000-2500m[1]，地热主要由地热增温所致，即热储的温度主要受埋深控制，以深孔开发为主，地热勘查中常规电法无能为力，电磁法以其测深大，设备相对轻便和横向分辨率高等特点，越来越多地应用于地热勘查[2]，并且取得了较好的实际应用效果[3]。

据不完全统计，截止2016年，重庆地区已有十余口井在前期勘查中采用了大地电磁法，也取得了一定的应用效果。但就重庆地区而言，地热勘探工作应用大地电磁法起步较晚，可参考的经验不多。本文通过对观音峡背斜区域已施工的15个地热井（见图1）和相应大地电磁法电阻率剖面对比分析、归纳总结，对观音峡背斜热储构造的大地电磁法电性特征进行了研究，旨在尝试提高大地电磁法应用水平和定井成功率，为今后类似地区开展大地电磁法地热勘查提供参考。

2 地质概况

2.1 地质构造

观音峡背斜在区域构造上属于扬子陆块-四川中生代盆地-华蓥山隆褶带，位于华蓥山深大断裂带的东侧，属川东弧形构造带之华蓥山帚状褶皱束的一个分支。向西依次为北碚向斜、温塘峡背斜、璧山向斜、沥鼻峡背斜、大庙向斜和西山背斜；向东为悦来向斜、龙王洞背斜、铜锣峡背斜和南温泉背斜等（见图1）。该褶皱束主要特点是背斜褶皱狭长紧密，两侧向斜宽缓，两翼不对称（东陡西缓或东缓西陡），形成典型的“隔挡式”构造形迹，背斜轴线多扭摆弯曲呈“S”型，轴面倾斜多变，构造分支多、断层多、背斜轴部高点多。观音峡背斜轴线呈NNE-近NS向展布，背斜岩层倾角东缓西陡，具典型的川东高陡背斜特征[4-7]。

2.2 断裂构造

观音峽背斜从地形上被嘉陵江和长江分割为三段。北段发育辣子园断层（区内长约30km，走向N20°-30°E、倾角80°-90°、倾向以南东为主）和白庙子断层一部分。中段发育白庙子断层（长22km，走向35°-5°、倾角60°-80°、倾向南东）和中梁山断层（又称凉风垭断层，西支长9km，走向N10°E、倾角55°-65°、倾向南东；东支长4.5km，走向N10°E、倾角45°-55°、倾向南东）。南段发育王帽山断层（分东西两条，间距4-8km，南北走向，倾角分别为50°和70°，呈对冲挤压逆冲性质）。

2.3 地层

观音峡背斜及周边地带，除白垩系、第三系地层缺失以外，从第四系到二叠系地层均有出露，地层总厚>3400m。背斜核部由二叠系组成，翼部由三叠系、侏罗系地层组成，宽缓向斜由侏罗系地层组成。

侏罗系主要为砂泥岩地层，总厚度大于1000m。三叠系须家河组厚度约400m，主要为长石石英砂岩（夹页岩和煤层）。三叠系雷口坡和嘉陵江组共厚达400-600m，主要为灰岩和白云岩。三叠系飞仙关组厚度约500m，主要为泥岩、泥质灰岩及微晶灰岩。

2.4 热储构造与地热水循环

根据区域地热资料，嘉陵江组第二、四段为本区内的主要热储层，嘉陵江组一段及雷口坡组为次要热储层，而须家河组～侏罗系地层为本区内的热储盖层，飞仙关组是本区内的下部热储隔水层。

区内由嘉陵江和雷口坡组碳酸盐岩构成的热储层，在背斜两翼及其倾没端分别呈带状和环带状连续延展。在横向上则呈倾角不等，形态相近的单斜展示，其上覆盖层和下伏隔水层也与之平行延展，形成两翼相对封闭、互不干扰、要素齐全的单斜储热构造（除倾没端外）。

如图2所示，观音峡背斜热储构造从横截面上分为两种形态，即单槽型（对应“一山一槽两岭”）和双槽型（对应“一山二槽三岭”），单槽型仅分布在长江以南。地热水运移方向主要是由北向南。

2.5 剖面形态与地热水循环。

3 热储构造电性特征

截止目前，该背斜两翼已先后施工了19口地热井，其中东翼13口、西翼6口，成功16口，平均出水量达到2071m3/d。本研究选取其中15个温泉钻孔为研究对象，收集相关井孔柱状图及测井、大地电磁法资料，并补充实施了部分温泉井的大地电磁法工作，数据采集使用加拿大Phoenix公司生产的V8多功能电法仪，反演使用成都理工大学地球探测与信息技术重点实验室研发的MTsoft2D软件。为了便于对比分析，大地电磁剖面统一采用TE&TM联合快速松弛法反演成图。

3.1 热储构造层电阻率分布特征

对所选取15个温泉井的大地电磁法电阻率剖面进行对比分析，针对区内主要热储层嘉陵江组以及主要盖层须家河组的电阻率分布进行统计，得到观音峡背斜主要热储层、盖层电阻率特征（表1）。

（1）根据观音峡背斜主要电性层电阻率统计结果结合区域地质资料可知，观音峡背斜电性特征总体上电阻率呈低-中-高分布，与地质构造存在很好的对应关系。侏罗系地层主要岩性以砂泥岩为主，其完整电阻率值范围为96～316Ω·m，表现为低阻；须家河组地层主要岩性以厚层砂岩为主，其完整电阻率值范围为530-1350Ω·m，表现为中阻，地层厚度284-782m；嘉陵江组地层主要岩性以灰岩、白云岩为主，其完整电阻率值范围为1800-12000Ω·m，表现为高阻，地层厚度395-731m。