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综合物探法在献县地热田靶区优选中的应用
任小庆, 高小荣, 许勇, 刘健, 汪浩, 孙彩霞, 卢星辰, 郑若思, 宋现龙, 陈冲
, doi: 10.11932/karst2026y002
摘要:
献县被誉为“华北地区最大的地热富集区”,中低温地热资源丰富。为解决献县东南区块深部地热资源分布及控热构造发育认识不足的问题,支撑基岩裂隙型热储规模化开发,本文采用大地电磁测深法(MT)与微动探测法相结合的综合物探技术,对研究区地层、断裂及热储特征展开勘查与解译,并结合钻探数据验证成果可靠性。研究区位于渤海湾盆地沧县隆起-献县凸起北部,4000 m以浅地层自上而下涵盖新生界、中生界、古生界及中上元古界。野外工作中,大地电磁法测深布设5条剖面(总长28.67 km,60个测点),采用V8电法仪记录正交电磁场分量,通过一维(Bostick)、二维(RRI、Occam)等多方法反演获取电性结构;微动探测布设1条剖面(长8.54 km,19个测点),利用EPS-D10宽频地震仪提取瑞雷波频散曲线,反演地下横波速度结构,两种方法相互约束以降低物探多解性。结果表明:一是识别出6条次级断裂及破碎发育带,主要分布于研究区西北部,断裂带附近裂隙发育,为地热流体运移提供通道,可作为重点钻探靶区;二是明确主要地层顶底板埋深,新生界第四系底界埋深415~471 m、新近系底界980~1420 m,中上元古界蓟县系雾迷山组顶界埋深980~1430 m,且地层呈现“西北埋藏深、东南埋藏浅”的分布特征;三是揭示地温梯度规律,新生界、中生界增温率最大(新生界地温梯度3.5~4.0 ℃·(100 m)-1),进入基底中上元古界后增温放缓,基岩地温梯度1~1.5 ℃·(100 m)-1,蓟县系雾迷山组热储中部温度70~80 ℃,西北向东南逐渐降低;四是圈定适宜与较适宜地热开采区,中上元古界蓟县系岩溶裂隙热储全区分布,热储厚度500~600 m,涌水量57~140.19 m3·h-1,单位涌水量0.266~8.67 m3·(h·m)-1。通过钻凿献县东南探采1井(井深2508 m,水温70 ℃,水量100 m3·h-1)验证,物探解译的地层层序、埋深与实钻数据吻合度高。研究证实,大地电磁测深法与微动探测法的联合应用可有效刻画地热地质结构,成果可为献县地热资源科学开发及区域“双碳”目标实现提供技术支撑。 献县被誉为“华北地区最大的地热富集区”,中低温地热资源丰富。为解决献县东南区块深部地热资源分布及控热构造发育认识不足的问题,支撑基岩裂隙型热储规模化开发,本文采用大地电磁测深法(MT)与微动探测法相结合的综合物探技术,对研究区地层、断裂及热储特征展开勘查与解译,并结合钻探数据验证成果可靠性。研究区位于渤海湾盆地沧县隆起-献县凸起北部,4000 m以浅地层自上而下涵盖新生界、中生界、古生界及中上元古界。野外工作中,大地电磁法测深布设5条剖面(总长28.67 km,60个测点),采用V8电法仪记录正交电磁场分量,通过一维(Bostick)、二维(RRI、Occam)等多方法反演获取电性结构;微动探测布设1条剖面(长8.54 km,19个测点),利用EPS-D10宽频地震仪提取瑞雷波频散曲线,反演地下横波速度结构,两种方法相互约束以降低物探多解性。结果表明:一是识别出6条次级断裂及破碎发育带,主要分布于研究区西北部,断裂带附近裂隙发育,为地热流体运移提供通道,可作为重点钻探靶区;二是明确主要地层顶底板埋深,新生界第四系底界埋深415~471 m、新近系底界980~1420 m,中上元古界蓟县系雾迷山组顶界埋深980~1430 m,且地层呈现“西北埋藏深、东南埋藏浅”的分布特征;三是揭示地温梯度规律,新生界、中生界增温率最大(新生界地温梯度3.5~4.0 ℃·(100 m)-1),进入基底中上元古界后增温放缓,基岩地温梯度1~1.5 ℃·(100 m)-1,蓟县系雾迷山组热储中部温度70~80 ℃,西北向东南逐渐降低;四是圈定适宜与较适宜地热开采区,中上元古界蓟县系岩溶裂隙热储全区分布,热储厚度500~600 m,涌水量57~140.19 m3·h-1,单位涌水量0.266~8.67 m3·(h·m)-1。通过钻凿献县东南探采1井(井深2508 m,水温70 ℃,水量100 m3·h-1)验证,物探解译的地层层序、埋深与实钻数据吻合度高。研究证实,大地电磁测深法与微动探测法的联合应用可有效刻画地热地质结构,成果可为献县地热资源科学开发及区域“双碳”目标实现提供技术支撑。
西藏南部叶普曲流域水化学和同位素初步研究
任坤, 王艳, 刘海永, 王雨, 吴华英, 曾洁, 彭聪, 潘晓东, 兰干江, 唐薇薇, 蒋丹丝
, doi: 10.11932/karst2026y004
摘要:
研究典型流域水化学和同位素组成对青藏高原水资源保护具有重要意义。本研究以青藏高原南部叶普曲为例,系统采集了泉水、河流、雨水和冰雪融水,分析其水化学和同位素组成,剖析流域水循环和岩石风化机制。结果表明:(1)泉水和河流水化学类型以Ca-HCO3型为主(占88%),其次为Ca-HCO3·SO4(占12%)。(2)利用氢氧同位素分割径流,得到冰雪融水和雨水对泉水的贡献分别为84%和16%;河流水补给来源中冰雪融水和地下水占68%,雨水占32%。(3)大气降水、碳酸盐岩和硅酸盐岩风化是流域水体溶质主要来源;硫酸和碳酸共同参与流域岩石风化,其中硫酸分别贡献泉水和河流阳离子总量的53%和52%。(4)泉水氘过量参数d值分布分散,揭示流域多数泉水属于独立的水文地质单元;河流分布集中,表明河流补给来源较泉水稳定。研究明确了叶普曲地下水和地表水水化学特征及成因机制,指出了硫化物氧化产酸对岩石风化的贡献,丰富了青藏高原流域水和物质循环理论研究,有利于地表水和地下水资源的保护和合理开发。 研究典型流域水化学和同位素组成对青藏高原水资源保护具有重要意义。本研究以青藏高原南部叶普曲为例,系统采集了泉水、河流、雨水和冰雪融水,分析其水化学和同位素组成,剖析流域水循环和岩石风化机制。结果表明:(1)泉水和河流水化学类型以Ca-HCO3型为主(占88%),其次为Ca-HCO3·SO4(占12%)。(2)利用氢氧同位素分割径流,得到冰雪融水和雨水对泉水的贡献分别为84%和16%;河流水补给来源中冰雪融水和地下水占68%,雨水占32%。(3)大气降水、碳酸盐岩和硅酸盐岩风化是流域水体溶质主要来源;硫酸和碳酸共同参与流域岩石风化,其中硫酸分别贡献泉水和河流阳离子总量的53%和52%。(4)泉水氘过量参数d值分布分散,揭示流域多数泉水属于独立的水文地质单元;河流分布集中,表明河流补给来源较泉水稳定。研究明确了叶普曲地下水和地表水水化学特征及成因机制,指出了硫化物氧化产酸对岩石风化的贡献,丰富了青藏高原流域水和物质循环理论研究,有利于地表水和地下水资源的保护和合理开发。
基于声纳探测技术的矿山深部开采中地下水渗流参数研究
黄海龙, 卢家燕, 江凡, 杨鹏帅
, doi: 10.11932/karst2025y023
摘要:
水文地质参数的准确获取是制约深部开采矿山水害防控的关键因素之一。以广西盘龙铅锌矿区为研究对象,采用三维声纳渗流探测技术,获取了矿区东西两侧测孔内的地下水渗流速度、渗流方向、渗流量、渗透系数等水文地质参数,分析了水文地质参数的孔内空间分布特征,揭示了矿区地下水的主要来源。研究结果表明:声纳渗流探测技术能够准确探明深埋岩溶含水层沿深度方向上的渗流速度、渗流方向、渗透系数、渗透流量等参数的变化特征,并准确预测矿区东侧水22测孔在−25 m—−78 m及−85 m高程以下,矿区西侧SK4测孔在−90 m高程以下存在地下水径流通道;矿区已探明的总渗透流量为6494.31 m3/d,仅占矿区日常排水量的1/3,其中矿区东侧和西侧的地下水渗透流量分别占总渗透流量的58%和42%;声纳渗流探测技术受限于测孔位置的布设,采用关键测孔(揭示主要径流通道的钻孔)开展探测工作有助于提高矿区涌水量预测的精准度。 水文地质参数的准确获取是制约深部开采矿山水害防控的关键因素之一。以广西盘龙铅锌矿区为研究对象,采用三维声纳渗流探测技术,获取了矿区东西两侧测孔内的地下水渗流速度、渗流方向、渗流量、渗透系数等水文地质参数,分析了水文地质参数的孔内空间分布特征,揭示了矿区地下水的主要来源。研究结果表明:声纳渗流探测技术能够准确探明深埋岩溶含水层沿深度方向上的渗流速度、渗流方向、渗透系数、渗透流量等参数的变化特征,并准确预测矿区东侧水22测孔在−25 m—−78 m及−85 m高程以下,矿区西侧SK4测孔在−90 m高程以下存在地下水径流通道;矿区已探明的总渗透流量为6494.31 m3/d,仅占矿区日常排水量的1/3,其中矿区东侧和西侧的地下水渗透流量分别占总渗透流量的58%和42%;声纳渗流探测技术受限于测孔位置的布设,采用关键测孔(揭示主要径流通道的钻孔)开展探测工作有助于提高矿区涌水量预测的精准度。
滇西北衙矿区开采影响下的岩溶地下水水化学演化作用
和祥, 杨超, 董学兰, 郭小娇, 杨海峰, 李嘉怀, 杨峰霁
, doi: 10.11932/karst2025y026
摘要:
为探究矿业活动对地下水化学演化的影响及矿坑充水水源变化,本研究以云南省北衙矿区岩溶地下水为研究对象,基于2010—2023年共采集水样97件,运用 Piper 三线图、离子比例系数等方法,对北衙矿区岩溶水化学演化规律及矿坑充水水源类别进行了讨论。结果表明:受矿山开采扰动影响,矿坑水整体TDS、Na+\begin{document}${\rm{SO}}_4^{2-}$\end{document}\begin{document}${\rm{NO}}_3^{-}$\end{document}浓度有升高趋势,水化学类型从碳酸钙水向硫酸钙、硫酸钠水演化。矿坑水发生了明显的混合作用,浅层地下水属HCO3-Ca·Mg水或 HCO3- Mg·Ca水,构造带及深层地下水属SO4-Na·Ca水、HCO3-Na水;灰岩与斑岩体接触带岩溶水属HCO3·SO4-Na、HCO3-Na水。水体中Ca2+、Mg2+\begin{document}${\rm{HCO}}_3^{-}$\end{document}主要由碳酸盐矿物的溶解作用形成,Na+则源自含钠矿物的风化溶解过程以及深部低温热水,\begin{document}${\rm{SO}}_4^{2-}$\end{document}则是由金属硫化物氧化作用产生的,第四系孔隙水\begin{document}${\rm{NO}}_3^{-}$\end{document}受开采爆破及农业生产影响。研究区岩溶水化学受矿床开采、混合作用和水-岩相互作用控制,矿业活动是岩溶水系统中水化学特征变化的主要影响因素。 为探究矿业活动对地下水化学演化的影响及矿坑充水水源变化,本研究以云南省北衙矿区岩溶地下水为研究对象,基于2010—2023年共采集水样97件,运用 Piper 三线图、离子比例系数等方法,对北衙矿区岩溶水化学演化规律及矿坑充水水源类别进行了讨论。结果表明:受矿山开采扰动影响,矿坑水整体TDS、Na+、${\rm{SO}}_4^{2-}$、${\rm{NO}}_3^{-}$浓度有升高趋势,水化学类型从碳酸钙水向硫酸钙、硫酸钠水演化。矿坑水发生了明显的混合作用,浅层地下水属HCO3-Ca·Mg水或 HCO3- Mg·Ca水,构造带及深层地下水属SO4-Na·Ca水、HCO3-Na水;灰岩与斑岩体接触带岩溶水属HCO3·SO4-Na、HCO3-Na水。水体中Ca2+、Mg2+和${\rm{HCO}}_3^{-}$主要由碳酸盐矿物的溶解作用形成,Na+则源自含钠矿物的风化溶解过程以及深部低温热水,${\rm{SO}}_4^{2-}$则是由金属硫化物氧化作用产生的,第四系孔隙水${\rm{NO}}_3^{-}$受开采爆破及农业生产影响。研究区岩溶水化学受矿床开采、混合作用和水-岩相互作用控制,矿业活动是岩溶水系统中水化学特征变化的主要影响因素。
南方岩溶区大气水、地表水和地下水转化特征及监测评价方法
王宇
, doi: 10.11932/karst2026y005
摘要:
我国大气水、地表水、地下水单项监测系统跻身国际领先行列,但“三水”转化环节的监测评价较薄弱,成为水资源一体化调查评价的短板。本文通过资料收集整理与综合研究,分析论述了南方岩溶区深切峡谷流域、浅切宽谷流域、山间盆地流域的“三水”转化特征,以及转化过程和关键界面。系统阐述了监测站点布局、监测评价原则与方法。研究指出,“三水”转化监测布局需兼顾共性与差异性,深切峡谷流域应重点加强沟谷控制下的快速转化过程监测;浅切宽谷流域应强化地表与地下交织的反复转化过程监测;山间盆地流域应重点关注边缘输入、内部交替、盆底输出的转化过程监测。“三水”转化监测评价应融合传统与现代方法,推广应用新技术,因各类方法均有优劣,实践中需组合使用、相互校验,以弥补单一方法的局限。 我国大气水、地表水、地下水单项监测系统跻身国际领先行列,但“三水”转化环节的监测评价较薄弱,成为水资源一体化调查评价的短板。本文通过资料收集整理与综合研究,分析论述了南方岩溶区深切峡谷流域、浅切宽谷流域、山间盆地流域的“三水”转化特征,以及转化过程和关键界面。系统阐述了监测站点布局、监测评价原则与方法。研究指出,“三水”转化监测布局需兼顾共性与差异性,深切峡谷流域应重点加强沟谷控制下的快速转化过程监测;浅切宽谷流域应强化地表与地下交织的反复转化过程监测;山间盆地流域应重点关注边缘输入、内部交替、盆底输出的转化过程监测。“三水”转化监测评价应融合传统与现代方法,推广应用新技术,因各类方法均有优劣,实践中需组合使用、相互校验,以弥补单一方法的局限。
重庆奉节羊圈河流域岩溶水文地质条件评价及成库渗漏分析
吴建, 秘向丽, 兰梦
, doi: 10.11932/karst2025y014
摘要:
重庆奉节羊圈河流域地形陡峭,岩溶水文地质条件复杂,岩溶渗漏成为抽水蓄能电站建设的突出问题。本文利用地质调查测绘、水文地质试验、岩溶水系统分析、数值模拟以及解析计算等多种方法,评价了羊圈河流域岩溶水文地质条件,系统地分析了羊圈河成库过程中岩溶渗漏类型、渗漏位置、渗漏通道以及渗漏量。结果表明:羊圈河流域岩溶主要集中在碳酸盐岩高纯度带、构造裂隙发育带、排泄基准面附近,且发育程度随地表深度的增加而逐渐降低,形成了表部岩溶强发育和内部岩溶弱发育的双重壳核结构;岩溶水系统为典型的西南背斜山地岩溶裂隙−管道−地下河类型,在空间上可划分为背斜−强岩溶型、向斜−强岩溶型和向斜−中等岩溶型三类;羊圈河成库过程中在坝基和左右岸可能发生溶隙型、管道型以及管道-裂隙型三种渗漏类型;解析解和数值模拟结果表明羊圈河成库过程中可能会发生严重的坝基和绕坝渗漏,亟需高效合理的防渗控制措施来处理左右岸岩溶地下水管道系统以达到建坝成库条件。 重庆奉节羊圈河流域地形陡峭,岩溶水文地质条件复杂,岩溶渗漏成为抽水蓄能电站建设的突出问题。本文利用地质调查测绘、水文地质试验、岩溶水系统分析、数值模拟以及解析计算等多种方法,评价了羊圈河流域岩溶水文地质条件,系统地分析了羊圈河成库过程中岩溶渗漏类型、渗漏位置、渗漏通道以及渗漏量。结果表明:羊圈河流域岩溶主要集中在碳酸盐岩高纯度带、构造裂隙发育带、排泄基准面附近,且发育程度随地表深度的增加而逐渐降低,形成了表部岩溶强发育和内部岩溶弱发育的双重壳核结构;岩溶水系统为典型的西南背斜山地岩溶裂隙−管道−地下河类型,在空间上可划分为背斜−强岩溶型、向斜−强岩溶型和向斜−中等岩溶型三类;羊圈河成库过程中在坝基和左右岸可能发生溶隙型、管道型以及管道-裂隙型三种渗漏类型;解析解和数值模拟结果表明羊圈河成库过程中可能会发生严重的坝基和绕坝渗漏,亟需高效合理的防渗控制措施来处理左右岸岩溶地下水管道系统以达到建坝成库条件。
启 事
《中国岩溶》编辑部
摘要:
为适应我国现代化信息建设的需要和不断拓宽作者的学术交流渠道,本刊已加入《中国学术期刊(光盘版)》、“中国期刊网”、“万方数据——数字化期刊群”、“中文科技期刊数据库”、“思博网—中文电子期刊”等,有关电子版的作者著作权使用费将同本刊的稿酬一起作一次性给付。如有不同意将论文编入上述数据库的作者,务请在来稿中事先声明,以便本刊进行适当处理。 为适应我国现代化信息建设的需要和不断拓宽作者的学术交流渠道,本刊已加入《中国学术期刊(光盘版)》、“中国期刊网”、“万方数据——数字化期刊群”、“中文科技期刊数据库”、“思博网—中文电子期刊”等,有关电子版的作者著作权使用费将同本刊的稿酬一起作一次性给付。如有不同意将论文编入上述数据库的作者,务请在来稿中事先声明,以便本刊进行适当处理。