由低高程点查找隐伏断裂带方法及其有效性

mt-vct · 发表于 2020-10-21 12:57

由低高程点查找隐伏断裂带方法及其有效性

郑州地象科技有限公司寇伟寇通

2019年4月

我们在做地热资源勘探定井项目时，需要事先了解项目勘查区水文地质、地层地貌情况。实践中很难搜集到较细的地质资料，即使是五万分之一的地质图上，也只是用红线标出在地面勘查中可以看到的断裂带，很多地方显示的都是第四系覆盖层，更多大大小小的断裂带都隐伏在覆盖层之下很难发现。

近几年我们承接地热勘探定井项目、在去实地进行勘探工作之前，首先会做一些资料收集、整理、认知等前期工作，并且通过谷歌地球大范围熟悉当地的地形地貌。在利用谷歌地球查看地形时发现，通过大范围搜索查找高程相对最低点、将标出的低高程点连接在一起，所形成的线路有可能就是一条隐伏断裂带。从2016年4月我们在武夷山市武夷水庄所定地热井项目开始，就使用我们发现的低高程点连线法来查找隐伏断裂带，以后在松辽平原的黑龙江、一望无际都是黄土砂砾平地和砂丘的内蒙古赤峰市、第四系土层大面积覆盖的中原地区，所做的十几个没有明显断裂带区域的项目，预先通过低高程点查找到的隐伏断裂带与实际勘探分析结果都很吻合，起到了很好的辅助勘探分析的效果。为了有助于同行借鉴参考，在此将低高程点查找隐伏断裂带法的使用办法和注意事项介绍如下。

一、通过地图搜索低高程点查找隐伏断裂的思路

1、地壳表面隐伏着大大小小的断裂构造

地壳岩体受构造应力作用发生变形，一旦超过其可承受强度就会使岩体的连续性和完整性遭到破坏，近而产生各种大大小小的裂缝，形成断裂构造。地壳板块裂缝、裂谷、地堑等都是地壳运动后形成的超大型断裂，由勘查结果在地质图上标出的断裂带多属于在地面可查看到的大中型的裂缝，在地下还有很多在地面上勘查不到的大大小小的隐伏型断裂构造。经过长达几亿、几十亿年岁月地壳的运动变迁，这些断裂构造大多都隐埋于地下看不出任何痕迹，但一些稍大的断裂构造还是会在地表留下一些蛛丝马迹。

2、连续性低高程点会显现出被填埋裂缝遗迹

无论是高山深谷还是丘陵平原，地表显露的无论是新生界还是早至太古界地层，都会有断裂构造的存在，它们无处不有、规模不等、形态各异。可以说地壳浅层由大大小小裂缝形成的张性断裂构造纵横交错、迭加和交互共存，江河、溪流、沟壑等连续性低高程点都有可能是大大小小裂缝被填埋后遗留下来的痕迹，其下都有可能隐伏着一条断裂带。

3、通过低高程点查找隐伏断裂带法的用途

无论是深层地热、油气、矿藏等资源勘探、还是浅层找水定井，都需要在勘查区内查找断裂构造，若是能够初步判断是否存在断裂构造并观察到其大致的走向，就可以沿垂直于断裂走向设计勘探线路，勘探工作会收到事半功倍的效果。在谷歌地球上可以明显看到的江河、山川下可能会隐伏着一条断裂带，由这些断裂带次生的断裂构造隐伏在哪里、与勘查区域有什么关联，可以通过低高程点连接法进一步查证；位于平原、丘陵、戈壁的勘查区，周边虽然没有山川河流、但也会存在一定规模的隐伏断裂构造，可以尝试通过查找低高程点方法来分析、查证。

二、通过地图搜索低高程点查找隐伏断裂的方法

1、通过地图搜索低高程点查找隐伏断裂的流程

（1）在谷歌地球上找出勘查区，明确项目区勘查范围；

（2）大范围观察勘查区周边的河流、山川等可能存在较大断裂的位置和走向；

（3）一边观察谷歌地球右下方显示的海拔数值，一边滑动鼠标围绕着勘查区走一圈，找到相对最低高程点，标注海拔值；

（4）滑动鼠标围绕低高程点附近再查找相对低高程点并标注海拔值，依次类推；

（5）在地图上标注低高程点足够远后，将标注点连接在一起，就可以观察出隐伏断裂带的走向和位置，知道勘查区内是否存在隐伏断裂构造了。

2、在谷歌地球上标注低高程点的办法

先打开图层管理，选择标绘点功能，找到低高程点后点击出现蓝色点并显示图元Point#*；然后在图层管理相应图层下找到该图元并右击，点击重命名后填写高程值。如果发现周边还有更低的高程点，还可以找到不想要的标注点删除图元。

3、使用低高程法查找隐伏断裂带时需注意的几个问题

（1）查找隐伏断裂带的目的是为实施物探做好前期准备工作，即使是查知存在隐伏断裂带，也只能够起到缩小靶区、有目的设计探测线路的作用，并不能替代物探、准确定位；

（2）实地勘查时眼见到的只能是微观实际，不一定能够发现隐伏断裂的痕迹，还是需要在谷歌地球上按照不同的倍数放大缩小进行观察，利用显示海拔数值大范围查看，才有可能查到蛛丝马迹，找到隐伏断裂带。

（3）地质图上没有显示的断裂带在实际中不一定不存在；地质图上显示的地层分界线并不一定存在隐伏断裂；河流山谷的中心线并不一定就是断裂构造的中心。

（4）断裂带上较高的海拔位置向低处移动时，有时会出现分叉为几条断裂带向低处移动，分别汇入到近垂直向较大断裂带中。尤其是勘查区在两条河流之间或交叉附近，这种分叉多条隐伏断裂更多、更明显。

三、利用低高程点查出隐伏断裂带辅助定地热井的两个例证

1、武夷山市武夷水庄地热井项目例证

2016年4月15日我们受甲方委托到武夷山市的武夷水庄，使用VCT成像深层构造探测仪在其拥有产权的小范围内进行地热资源勘探定地热井。因当时缺少地质资料，只能利用谷歌地球预先查看甲方所在区域的地形地貌，了解甲方勘查区周边是否有河流山川或潜在构造。从卫星地图看到甲方房产南靠梅溪河北临一山谷，利用低高程点法标注后连接形成可能的隐伏断裂带，沿山谷北端向南经过甲方勘查区东侧垂直融入近东西向的梅溪河。

到了甲方所在地进行了初步查勘工作，情况与卫星地图观察很一致，观察到在紧邻甲方房产东侧有一条南北向连通梅溪河的深沟，虽然向北没有一百米到新修大路沟已被填平，但从其所在位置和方向来看，与通过低高程方法描绘出的隐伏断裂带基本一致。同时查看到勘查区的地层时代为早侏罗纪或晚白垩纪，岩性为凝灰岩和砂砾岩。

经对勘查区内探测形成的几个VCT成像剖面图进行综合分析，得出结论：在勘查区南侧（梅溪河）存在一条北西西走向较大断裂；房产东侧深沟以西100米范围内处在南北向隐伏断裂带与梅溪河断裂带交汇的张性断裂构造内，含水裂隙发育较好；VCT成像剖面图显示在深沟以东900—1500米深度范围有不含水的高值压性断层显现，受张性断裂构造和压性断层的影响，深沟向东不到一百米的空地范围内处于压性断层带之内，含水裂隙发育相对较差。

根据分析结果将地热井孔位定在断裂构造内含水裂隙呈V形聚集的2线24点，拟定打井深度1750米。甲方实际凿井深度为1708米，终孔时每小时自涌出水量2方、井口水温29度，固井后出水量30多方/小时、出水温度39度。

2、哈尔滨市先锋路百强地热井项目例证

2017年7月，黑龙江省区域地质调查所水工环院和郑州地象科技有限公司受哈尔滨百强水上乐园有限公司委托，在其位于哈尔滨市先锋路东段、阿什河西约600米的场区进行地热资源勘探定井及打井施工工作。从区域地质资料和卫星地图上来看，勘查场区距阿什河西侧约600米，处于阿什河断裂西侧下盘；东南方向的阿什河呈龙形盘踞，说明此处地质构造交错复杂；勘查区位于松辽盆地的近东北边缘，整个哈尔滨市环线以内地表层均为第四系全新统Qh，向下至2000米深度均为白垩系地层，白垩系地层中以泥岩为主、夹薄层粉砂岩和细砂岩，裂隙发育较差，多属于贫水地区。能够在贫水的白垩系泥岩地层找到断裂构造实属不易，之前在哈尔滨市外环内打的地热井无一成功、基本为干孔。

甲方可打井范围不大，西侧和北部房屋较多，只有东南部是空场地；在房屋附近和东北部空地都埋有高压电缆，对探测采集地层信号产生严重干扰。在可探测范围受限、实际可探测线路长度较短的条件限制下，我们只好缩短探测线路、并将点间距压缩为3米/点。勘探施工前我们利用低高程点连线法查找到勘查区内存在有近西东向隐伏断裂带；勘探后根据对6条探测线路剖面图进行的综合分析与对比，推断在勘查区内的南部确实存在明显的西东偏南向张性断裂构造，与阿什河断裂基本上垂直。最后确定井孔位置基本上在低高程点连线附近，该井凿井深度2133米，预报出水层与测井结果吻合度较高。经过一个多月的洗井、连续抽水，出水量由每5方逐步增加到10方、井口水温53ｏC。对于以白垩系泥岩为主贫水地层的哈尔滨地区而言，甲方对于该井的成井结果十分满意，也可以说是前期地质勘查与VCT探测仪准确勘探定井结合的完美范例。

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