地热勘探是以地球内部介质的热物理性质为基础,通过观测和研究地球内部各种热源形成的地热场随时间和空间的分布规律,从而用地质、地球化学以及其他地球物理方法研究和解决有关环境与工程等地质问题。它广泛用于地热能的勘探、地下热水的寻找,同时在工程热窑的预防,环境勘查也得到广泛应用。
地下热水(气)是强大的载热流体,它是地下热能从深部传递到地表的重要媒介。大气降水渗入地壳内部经深循环加热后,在有利的地质构造条件下,在静水压力作用下,沿一定通道上涌至地表,可携带出巨大的热量。如果地下水沿缓倾斜或近水平产状的地层或构造通道运动,一般都能与围岩达到温度平衡,而形不成地热异常或仅有微弱的地热异常显示;如果地下水沿产状较陡的地层或近于直立的断裂带上涌时,在多数情况下,因具有很高的速度,来不及与围岩达到完全的热平衡,因此,在热水上涌的主要通道附近,形成局部地热异常区。
在大面积地热调查中,可以用红外扫描方法来圈定地热异常的范围。但区域的或局部的地热调查中要调查是否存在断裂和火成岩体,结合电法探测是否有含水带分布,并在钻孔或浅孔中进行测温,测量地下一定深度的温度和天然热流量,以确定地热异常区,并大致推断地下水的分布范围。
测温使用的仪器有最高水银温度计、电阻温度计和半导体热敏电阻温度计等。可在一定间隔的点、线组成的测网上进行。测线方向一般应垂直于地热异常的长轴或储热、导热构造的走向。测网密度应根据地热异常形态、规模等确定,如控制地下热水的构造不清、热异常形态复杂,则测网密度应加大;若覆盖层较厚,地热异常不明显,测网密度可适当放稀,而扩大测量面积。
地热测量的深度应根据储热构造的埋深、温度及当地的水文地质、气候条件而定。在埋深较小的高温地热区,由于地表地热异常明显,可采用浅部测温。浅部测温包括地表温度调查和浅孔地温调查两类。
地表温度调查是测量土壤的温度和温度梯度,为减少气温变化的影响,一般在深2~30m的浅孔中用温度计进行测量。由于近地表地热异常的延伸范围一般较小,故点距应小于50m,大多在10~30m。
浅孔地温测量的孔深一般在50~200m,钻孔距取决于地热异常的范围。其优点在于不受地表气候变化的影响,但费用较高。(www.xing528.com)
在覆盖层较厚的地热区,地表没有地热异常显示或显示微弱的情况下,多采用钻孔测温方法。由于钻孔中的原始岩体温度已受到钻探、井液或空气循环等技术活动的破坏,因此,为使测得的地温梯度尽量接近于原始地温梯度,一般要求在终孔后相当一段时间(一般为数天至半月),待孔中气温和井壁岩层温度达到稳定平衡以后,再进行地温梯度测量。测量时,将半导体热敏电阻温度计通过电缆放入钻孔中,逐点测量地温的垂向变化。
依据地温测量结果制作钻孔地温剖面图、等温线断面图、等温线平面图。等温线断面图中除了应将各钻孔的地温数据标在图上,并勾画等温线外,还应将地层岩性、断裂、裂隙、热岩溶蚀以及钻孔的涌水、漏水、水位等资料标示在图上,以便进行分析对比。而等温线平面图是以地形地质图为成图,根据各测点同一深度的地温数据绘制而成。它对于了解地热异常区的平面形态,寻找和确定高温中心具有重要意义。
图6.18是某区近代火山地热区的等温剖面图,由图可见,等温线有2处向上突起,右边的等温线突起伸向地表,指明了明显的地热异常。图6.19是广东邓屋地热田不同深度的等温线平面图。由图可见,各深度等温线的形态基本相似,在中、南、北部都有一个地热中心。其外围等温线大致呈长轴近东西向的葫芦形。
图6.18 地热异常示意图
1—第四系砂、黏土互层;2—细粒黑云母花岗岩;3—中、粗粗黑云母花岗岩;4—等温线(℃);5—地下热水流向;6—钻孔;7—断层;8—地层界线
图6.19 某地热田不同深度的等温线平面图
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