物探与化探20 良好的通遭.北京市水文地质工程地质公司(1986)曾利用航空照片解译及重,磁探测资料确定 庙一胡家营断裂带的存在.在此资料的基础上,我们以电法探测和地质构造方面的实地调查 研究为依据,进一步论证了该断裂存在的地质标志,规模和产状等特征. 圹子庙一胡家营断裂带,呈NE30.走向在大海坨花岗岩体内延展,长达 l0 余公里, 继续向 NE 方向延伸与黑峪口~居庸关深断裂带交切,向SW方向延伸掩覆在胡家营延庆 盆地新生 代沉积物之下.在圹子庙温泉下面的公路旁见有该断裂破碎带的露头,其中有一组 是擦痕的 错动面,错动面的走向也为NE30,与该断裂带的走向大体一致,倾向sE,倾角85.,从 错动面 的擦痕来看,为一左行平移正断层. 在圹子庙北偏东方向 lkm 处的山坡上及松山林场宾馆东侧的山坡上,均见到该断 破碎带,其规模十分可观,其中发育着花岗岩的压碎岩和花岗质的角砾岩,地表风化成灰绿色 的土壤.沿着该断裂带向南西方向追踪至距胡家营不到 ikm 的山坡上,又见到了该 断裂带出 露完好的破碎带,规模巨大,宽约 40m,其中节理,裂隙和小断层等十分发育,花岗岩 已被挤压 剪切成花岗质压碎岩和花岗质角砾岩. 在上述三个地点采集的构造岩标本,经室内镜下鉴定,有些标本中的石英,长石斑 晶已被 挤压错动成碎块斑晶角砾,部分长石和云母等暗色矿物已被碾成碎粉成为斑晶角 砾的胶结物, 组成花岗质角砾岩.另一些标本,虽然有些石英,长石被挤压成破碎斑晶,但其中的 方云母和 暗色矿物并未碾成碎粉的胶结物,成为花岗质压碎岩.以上构造岩标本的鉴定结果 与野外观 察基本上是一致的. 地球物理勘探方法及其资料解释在上述地质前提下,明确了地球物理勘探的目标就是地下热水富集的断裂带.结合 地质 情况,我们首先选用音频大地电场法作普查,发现其东西向测线都有几十米宽的电 位异常,如 经过未知温泉的测线Y000N,见图l,50 一l05 号点之间的电位明显低于两侧,说明 存在一近 南北向的低电位即低阻异常带. >16o|5 围1Y000N 线音揍大地电场测量曲线 在音频普查的基础上,我们选用对断层反应灵敏的 CSAMT TM测量方法进 行详查, 即测线横跨断层,点距为10m,在其南测3.5km 处,发射(极距lkm)2 一2.Hz 电流.用加拿大风凰公司出产的V4 系统测量其水平电场Ez 和垂直磁场Hy,由Cagniard 公式计 算出视电阻率 趋肤深度 面Exl(n?m)l面ln1J 由(2)式可知CSAMT法的勘探深度随频 率,的降低而加大,不受几何尺寸的限制,这 也是我们在狭小的工作区域选用CSAMT 作详查的原因之一.根据(1)式计算并经近场改正后作出经过 已知温泉的Y100N 测线随频拳变化的视电阻 率断面图(图2).其中70~105 号点间阴影部 为经过未知温泉的Y000N 测线近场改正后,随频率变化的枧电阻 率断面图,其中45—105 号点之间亦存在同样 的低阻异常.由于这一地区为较完整的花岗 体,其间穿插有辉绿岩脉,所以不可能由低阻 地质体的静态效应引起上述低阻异常,加之音 频电场法的资料,可以断定,这两条测线低至 十几欧姆米的异常是由断裂破碎带充水或泥 所致:断层的走向近南北. 在这一数据基础上,进行空间滤波,得出 Y100N 线及Y000N 线的CSAMT 空间滤波图 (图4).可以看出低阻的核心部分东,西两个, 方向电阻率曲线的疏密有明显不同.由此可 松山Y100 线,电场极距=10m, 收发距=36km.电阻率单位:Elm 65e75e85e95e105et25e Y100N线CSAMT 近场改正后视电阻率断面瞄 以断定断层向东倾.结合地质推断.断层的倾角为南东80.左右. Y000N线上,选择三个有代表意义的 25,75,145 号点的测深曲线进行一维反演, 层参数如表1.松山地区的大花岗岩体,穿插有辉绿岩脉呈高阻(610 电阻率值可看出,25号点(位于断层下盘)为较完整的花岗岩体, 位于断 层中心的75 号点电阻率值整个偏低,最低处为2012?m,且厚度大,推断此处花岗岩 破碎并充 水.位于断层上盘的 145 号点上部亦为较完整的花岗岩体,180m 深,有电阻率值很 低的破碎 测点号25(位f断层下盘)75(位于断层中心)145(位于断屉E 电性层电阻单(D?m)厚层(m)电阻率(n?m)厚层(m)电阻率(n?m)厚层(乃】)第?层10001001005965010 第二层1O00010006050900120 第三层l000203 舶10000050 第四层3452020 第五层舯0 带,推断以 75 号点为中心的断裂带向东倾斜,且其边缘到达 145 号点位置.由这一 电性结构 mmm扎:. 312物探与化探20 推出地质结构解释剖面圉,见图5.FRE0 【024一一2 512—3 松山N 线,电场极距=10m, ,荟率nm.t 圉3Y000N线CSAMT 近场改正后视电阻宰断面图 地下热水井的选定圹子庙温泉出露于海拔 745m 的淘谷中,从地质和构造上来看,它处在圹子庙一胡 {a)Y1OON线CSAMT 静态改正后及空间滤渡图;(b)Y000N 线CSI~MT 静志改正 裂带与近SN向展布的辉绿岩脉之间,据文献记载,至今已有一千五百年的历史,近 数十年来 的实测温度一直稳定在41~42C,水量很小,几乎断流.为了从圹子庙一胡家营断裂 带上直 接截取温度更高和水量更大的地下上升的热水,我们建议选定 Y000N 点为核心的断层的上盘105号测点布置一井,预计在350m左右的深处可打到断层的核部能获 取到50.C 左右的热水,自喷水量约为 1000m3/a.此后.北京市水文地质工程地质公司根据物 探资料和 地质构造条件,选定CSAMTY000N 146号测点布置一井.钻探结果表明钻井 从开口 IlI-300l IlH(m)100m 十十6=105 h6=50 松山Y000N线CSAMT 测深解释剖面围 一断裂带:4一断裂影响带:5 一辉绿岩脉;6 花岗岩至70m地段为完好的粗粒花岗岩,从7O 一88m 遇辉绿岩脉,穿过辉绿岩脉至206 岩,其中有多段岩心破碎,节理,裂隙发育,并在175—19Om处遇破碎带,其一维反演电阻率值 206m处有热水开始自喷,井口水温 45C,日涌水量为 900m~,抽水 1900m3/d.从该钻井资料来看,钻井并未遇到导水的圹子庙一胡家营断裂带的主体.而 只是该断裂带的影响带,因而水温不够理想. 圹子庙温泉的地质和构造情况与广东丰顺邓尾地热田很类似,从邓尾地热田温度 剖面(图6)上可以看出,它反映了热田区二维温度场的展布特征.该井自喷热水为2260mS/d, 井口水 温92C,90.C 等温线急剧凸起,钻井向下钻在此断裂带内的温度和水量都无明显的 变化.由 此可见对于为断裂控制的热水储,获得水量更大和温度更高的热水不在于热水井 的深度,而在 于是否遇导水断裂破碎带. 3l4 物探与化探2O 10002000 (m1 5O 401811l2 60 一花岗岩;2一第四纪沉积物;3~断层:4 一等韫线 10002000 1O6—1o9C.另用钠钾钙温标算得圹子庙温泉深部最高水温为84—86.由 此可以认 为圹子庙地区深部地下水的热储温度高于8O. c,且很可能达到106C. 据CSAMTY000N 线整条剖面联合反演 结果推测,圹子庙地下热水的循环深度为 1500--2000m,如果从大海坨山(2241m)地面 高度算起,那么本区地下热水的循环深度约为 3000--3500m. 根据以上热储温度和热水循环深度,可以 大致计算出圹子庙区域平均地温梯度为2.2— 27.C/lOOm或3—3C/100m.可见圹子庙 地区具有相对较高的地温梯度背景. 该公司还对圹子庙及邻区作了水质的分 析,分析结果是:圹子庙温泉水以高氟(15. 93rag/1)和二氧化硅含量较高(54rag/I)为特 征,水温42.C,属硫酸钠型水;胡家营的热水 井,水温44.C,水质界于热水和冷水之间,属硫 一花岗岩;2一断裂带;3 一地下水迳瘟方向;4 一温泉 期吴璐苹等:松山地下热水勘探及成困模式探讨酸重碳酸钠型水;取自姚家营流水,姚家营新井冷水,佛峪口水库水及圹子庙上游 佛峪口沟的 溪流水,均属同一类型,为典型的重碳酸钙型水. 从水质分析的资料来看,我们认为圹子庙地区深循环的地下热水,既不是来自延庆 盆地的 侧向补给,也不是来源于黑峪El~居庸关深断裂带提供的热水水源,而是来源于大 气降水.结 合地貌和地质构造条件及地下水活动的总趋势,我们认为补给区就在圹子庙西北 大海坨花岗 岩出露的山区,见图7. 基于上述各方面的分析结果,圹子庙温泉成因模式采用索瑞等(1975)的管道模型 更为台 适.见图 7:在圹子庙地区相对较高的区域地温梯度(2.2—27.C 3—35.C)背景上,大气 降水通过大海坨花岗岩体的垂直入渗补给,随着深度的增大,地下水从围岩中获取 热量,并在 3000--3500m 深处进行水平地下迳流,加热到热储温度 80 l06.C左右.热储中的 热水择地 质和构造条件有利部位,也就是圹子庙一胡家营断裂带与近南北向圹子庙辉绿岩 脉交汇部位, 上涌至地表,形成圹子庙温泉. 参考文献 [L]藤吉文等.北京,天津,唐山和张家口地区的地壳结构地球物理.第3 期.1979. [2]何继善,可控掠音顿大地电磁法,中南大学出版社,1990 [3]傅照魁,李叠钻等编,电法勘探,中国工业出峨杜,lq6L. [4]博良魁,李金馅,电法勘探教程,地质出版杜,1980. (5]朴化荣,电磁测深法原理,地质出板杜.1990. 地下热水系统的数字模型,美国勘察地球物理.75— 613.1975. EXPLoRAoNoFUNDERGRoUNDTHERMALWATERINSoNGSHAN AREAANDADISCUSSIoNoNSGENEnCMoDEL WuLuping,ShiKunfa LInstitute.fGs,Academi~Sini~,Be~jlng100i01 AbstractThispaperhasdiscussedgeologicaLsnu LrreBSwdlasgeologicalconditionsforconcentrationofundergroundthermalwaterand,withdetailedandrdialJlegeophysica/data,indicatedgeoIogica/st ructureinun[cltownar easwhichisconsistentwiththegeoelectricsmuctare.thusprovidingscientificbasisforgeom etricdesigning.fwalls Inaddition.thepaperhasadvancedageneticmodelforundergrotmdtherma[waterinthisarea Keywordsundergroundthermalwater,geologicalexploration,geophysicalexploration,ge neticm~*lel 第一作者简介吴璐苹,女,1960 月生,北京人.1983年毕业于长春地质学院勘探 仪器系,莸工学学士学 位.现在中国科学院地球物理研究所应用地球物理研究室.工程师.从事电法勘探 研究工作.本文层作者的 第三篇论文.