重力勘探在地热勘探中的应用.doc

重力勘探在地热勘探中的应用

学院：地球物理与空间信息学院
班级：064082-27
姓名：李煜
学号：20081003438

0引言
地热能的开发是全球经济．能源．环境可持续发展的重要组成部分。随着地热开发浪潮的日趋高涨，地热旅游业的持续升温，绿色能源的深入开发利用，深层地热开发利用成为地热开发的主流。物探技术是深部矿产勘探的主要技术。近年来，物探技术飞速发展，新兴技术不断涌现，为深部地热勘探提供了技术前提。
地热能是一种在开采利用时间上可人为控制的可再生资源，在现代种植业、水产养殖业、浴疗、供暖、旅游、皮革、酿造、干燥、发电等方面的应用价值和经济价值已逐步被人们理解和产生兴趣，地热能的开发是全球经济一能源一环境可持续发展的重要组成部分(宾德智，2000；阎敦实，2000)。目前，国外的地热资源开发与应用技术发展迅速，日本、美国和意大利等国家的热储温度已接近或超过300℃，并有专门的机构研究地热的开发和利用(周篁，2001)。我国的地热资源储量丰富，占全球热能活力的7．9％，发展前景广阔，但目前的开采量仅为可开采量的5．82％，开发我国的地热资源任重而道远(王秉忱，2001)。最近，随着大多数城市的缺水危机日趋严重、浅层地下水的限量开采以及旅游休闲热的持续增温，一股新的地热浪潮逐步席卷全国，在这股浪潮中，深层地热勘探已成为主角，这为地热勘探的发展带来了机遇，同时对地热勘探技术提出了更高的要求。
本文主要介绍重力勘探在城市地热勘探中的应用。
1方法与原理
重力勘探表明,随着地质年代的变老,地层、岩石密度有逐渐增大的普遍规律。布格重力异常正值与负值相间分布,基岩面起伏较大,其分布具有一定的规律:在凸起区表现为正异常,在凹陷区则表现为负异常,并与两坳一隆的构造格局相一致。在重力异常密集线性带,一般都反映出断裂的位置。重力勘探工程布置考虑到测区的地质构造和地形地物布置了三条精测剖面，其中一条剖面向西加长延升至测区外围曾做过直流电测深的地方，点距50m、100m不等。重力观测使用加拿大SCINTREX公司产CG-3M型全自动微加重力仪，为了克服城市区及其附近车辆、人员等人文活动带来的振动对观测数据质量的影响，采集使用1秒钟采样1分钟60个样值平均的形式记录，每个测点多次重复观测。
城市区交通便利，基点只选一个，设在便于到达而且人文干扰较少相对稳定的地点，省去了布设基点网的工作。重力数据的处理分预处理和目标处理两步进行，预处理包括基点改正、正常场!纬度&改正、布格改正。由于测区地形平坦且没有足够大比例的地形图，没进行专门的地形改正工作。
预处理后得到重力布格异常，接着进行更深一步的处理—解释目标处理。解释目标处理包括以下几个方面：异常场的水平及垂向各阶导数的求取、趋势分析、频率域的局部场与区域场的分离、区域场场源体深度的提取和结合直流电测深的基岩顶界面的反演解释。作为寻找新生界地层全覆盖的基岩中凹中凸构造的目标处理，最为重要的是场源体深度的提取和基岩顶界面的反演，其它的处理只是一些辅助手段。
1.1场分离及场源体深度的提取
勘探得到的位场是由局部场和基岩顶界面起伏引起的区域场两部分叠加合成的，一般地，区域场功率谱具有aExp（-2wH）的形式，而局部场具有bExp（-2wh）的形式。假设区域场与局部场是不相关的，根据最佳滤波器的设计原则有提取区域场的滤波响应为：

其中k=b/a。
上面的介绍说明场分离的关键是参数k、H、h的求取，其中参数H也称为区域场的视深度，称为基岩顶界面的平均深度，它通过得到的功率谱低频段的曲线拟合得到。
1.2基岩顶界面的反演
界面的反演使用迭代技术并选用Gernard提出的方法，先选择一个参考平面Zo区域场(视
深度H)，界面相对参考面的偏差Zd与重力场的关系用下式表示:

式中g是重力异常场，Vzz是重力异常场的一阶垂向导数。ZD向上为正ZO向下为负。用重力观测值及其一阶垂向导数代入上式可得初值界面:

求取初值界面的重力异常，用它去减原始重力异常得到剩余值，将它代入(2)式求下一次的偏差ZD和界面深度。重复上面的步骤，判断上下两次的修正偏差是否满足精度要求，若满足要求输出界面值。
为了判断反演界面是否正确，将它与已知的直流电测深解释界面比较，两种方法得到的界面一致说明反演终止。如果重力反演的界面相差较大，改变初始密度差δ再进行迭代反演。
反演的界面模糊了界面的尖锐变化，对断层的判断解释不是最好的方法，借助重力异常场的水平、垂向导数和场的下延进行辅助解释得到了满意的效果。
1.3重力影像技术
重力勘探技术是一项较为成熟的勘探技术广泛应用于资源勘探、基础地质调查、工程地质调查等领域。近年的理论研究和实践表明，重力资料在解译断裂构造巾可发挥很大的作用，对于3000米探度上30米断距的