地球物理方法在地热勘探中的应用研究

摘要

地热能作为清洁能源，集热、矿、水于一体，可应用于发电、供暖、务农、行医、旅游，能在一定程度减少煤、天然气、石油的使用，改善空气质量。中国幅员辽阔，地质构造复杂，以断裂裂隙为储热构造的对流型地热田在中国广泛分布。这类地热往往具有医用价值和商业价值，能显著带动当地的旅游业。
　　针对此类地热田的地球物理方法应用研究处于欠缺阶段，物探方法存在盲目使用的情况，因此研究地球物理方法在此类地热田中的应用，提出合适的方法组合能对后续这类地热田勘探的方法选择提供重要的借鉴和参考意义。
　　在论文中，首先对地热田的热源、地热类型、地热成因以及地热勘探中重要参数-地温场进行了阐述。重点对研究区的地热成因、类型进行了讨论，并说明了在中低温对流型地热勘探中地温异常对寻找地热的储热构造具有重要的指示意义。
　　其次从中低温对流型地热的特点出发，选择了磁法、激电测深、CSAMT、AMT作为此类地热勘探的地球物理方法。分析了地磁场的组成成分，正常场的求取以及从地磁场中提取、分离地磁异常的方法，再从温度、地下水对岩石的磁性的影响出发，理论上说明了磁力测量在研究区的可行性。推导了大地电磁法和电偶极场的视电阻率公式，从理论上说明了二者电磁场可以等效的条件，并通过实际的测量验证了远区场下的CSAMT视电阻率与AMT的视电阻率异同。根据对流型地热田的特点，设计了对应的电阻率模型，并对模型进行了正演模拟，分析了TM模式的视电阻率对异常的分辨能力，为CSAMT、AMT的处理、解释提供正演基础。
　　最后通过将前期选择的方法应用于九华山地热，说明了各个方法在勘探中的应用思路以及方法在勘探中的应用效果，证实了选择的方法的有效性，并提出了针对中低温对流型地热勘探的组合地球物理方法。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及其意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容及成果

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究成果

第2章 地热及地温场测量

2．1 地热田成因及类型

2．1．1 地热田热源

2．1．2 地热田类型

2．1．3 研究区地热类型及成因

2．2 地温场

2．3 地热异常

2．4 米温测量

2．5 本章小结

第3章 地热勘查中的地球物理方法研究

3．1 磁法

3．1．1 地磁场的构成

3．1．2 正常地磁场-球谐分析

3．1．3 温度对岩矿石的影响分析

3．1．4 磁测数据的处理方法

3．2 大功率激发极化法

3．2．1 直流电场中的视电阻率推导

3．2．2 岩矿石的激发极化特性分析

3．3 大地电磁法

3．3．1 电磁场的基本方程及边界条件

3．3．2 均匀介质中的大地电磁场及卡尼亚电阻率推导

3．3．3 谐变偶极子场源的电磁场及卡尼亚电阻率推导

3．4 大地电磁法测深正演数值模拟

3．4．1 边值问题和变分问题

3．4．2 有限单元法分析

3．4．3 二维正演模拟

3．5 本章小结

第4章 应用实例—九华山地热勘查

4．1 地形、地质概况

4．1．1 地形地貌

4．1．2 地层岩性

4．1．3 断裂构造

4．2 水文地质概况

4．2．1 地下水类型及含水岩组

4．2．2 地下水地下水的补径排条件

4．2．3 地下水的化学特征

4．3．1 米温测量

4．3．2 磁法

4．3．3 激电测深

4．3．4 CSAMT、AMT

4．3．5 地球物理综合解释

4．4 本章小结

第5章 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果