一种浅层地热勘查的地热远景区预测划分方法与流程

1.本发明属于地热勘查技术，具体涉及一种浅层地热勘查的地热远景区预测划分方法。


背景技术：

2.根据地热资源地质勘查规范(gb/t 11615-2010)和地热勘查实际工作情况，现阶段国内外基本采用地质、水文地质勘查、地球物理和地区化学勘查为主要技术方法手段，按照不同调查阶段，采用不同技术方法组合，以地热远景(靶区)划分和地热资源估算(计算)的目的，为下一阶段地热勘查和地热开发提供依据。
3.目前浅层勘查手段主要有地温测量(直接测量)、化探采样(包括土壤中b、hg、as等元素)分析等，这两种方法是通过直接测量浅部地层温度和采样分析某些地化元素含量来推断地温异常、热源和构造分布连通等情况。除方法本身的局限外，这两种方法不属于同类型方法手段，实际应用时还不能相互验证和有效配合。其它方法有浅层钻探，存在费用大、耗时长、效率低(相对地质方法)的问题；地球物理测量属于间接探测方法。
4.上述各种浅层地热勘查方法在现阶段勘查实践中一般是每一种方法单独使用，分别解释，特别是在采样、测试、应用环节是互相独立的，存在相互不配合、没有系统化、规范化的采样分析规范、结果解释无法对应等问题。如果将几种浅层地热勘查方法集合在一起使用，即在同一点应用多勘查方法手段，各方法相互验证，即可提高效率，加快时间，也可提高浅层勘查的可靠性。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种浅层地热勘查的地热远景区预测划分方法，提高效率也可提高浅层勘查的可靠性。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种浅层地热勘查的地热远景区预测划分方法，其步骤为：
8.步骤1)钻浅孔、测孔底部温度，并记录；
9.步骤2)孔内气体样品采集和储存；
10.步骤3)孔内土壤样品采集及预处理；
11.土壤熱释汞测试时，预处理是指样品装入塑料小瓶中带回室内；
12.土壤化探元素分析时，预处理是指样品装入塑料样品袋中；
13.土壤ph测量时，预处理是指土壤阴干研磨后过20目筛，装入塑料样品袋避光密封；
14.步骤4)确定土壤、气体分析测试要求；
15.步骤5)进行地热远景区预测。
16.所述的步骤5)具体为：
17.(1)地温测量结果以平均值加3倍标准偏差为异常下限，制作等值线图；
18.(2)土壤ph值以0.02为阶步，绘制等值线图；
19.(3)每个土壤化探元素分别以平均值加3倍标准偏差为异常下限值，绘制不同元素的等值线图；
20.(4)以测量点所在区大气co2浓度为本底值，以该值加上3倍标准偏差为异常下限值，绘制气体中co2浓度等值线图。
21.(5)所有等值线图投影在包含测量区的不小于1:5万比例尺的底图上；通过投影结果判定断裂连通的地热通道。
22.所述步骤5)的(5)中的底图为地质图、水文地质图或地热地质图。
23.所述步骤5)的(5)中，若发现不同项异常晕呈线性展布，则推断受断裂构造影响，异常晕与ph高值等值线复合时，认为构造连通和存在可能的地下热水。
24.所述步骤1)中，用12磅大锤将钢钎垂直敲入地层1m深处，随后迅速拔出钢钎，形成1m浅孔。
25.所述步骤1)中，将数显温度计插入孔底，读取温度，并依次测量3次，保证这3次测值之间误差优于
±
0.1℃，记录三次测值，取平均值为本点孔底部温度的测量值。
26.所述步骤2)中，取样装置采样气体，准备抽气连接玻璃管，管中预先抽真空，将玻璃管两头分别接橡胶管后，分别与氡气抽气管和气体采样袋连接，连接处密闭；玻璃管出口处的橡胶管通过干燥管连接蠕动泵，干燥管内设有棉花和滤网，玻璃管入口处的橡胶管上安装阀门，氡气抽气管的出口内安装硅胶树脂；氡气抽气管插入孔中，孔口处通过填充物保持密封，先在现场抽取1m深处气体冲洗气体采样袋三次，每次1～5min，然后抽取0.5～1l气体样品，密封进气口后带回。
27.所述的气体采样袋为容积为0.5～1l的塑料铝箔复合膜气体采样袋。
28.所述的氡气抽气管3向孔内抽气，直至气体采样袋充满膨胀到大于80％设定容积后关闭阀门，关停蠕动泵。
29.所述的步骤4)是指：
30.土壤化探元素采用icp-ms法分析测量；
31.土壤汞可采用熱释汞法测定；
32.土壤ph值采用电位法测量；
33.气体中co2采用不分关红外线法或气相色谱法测量，或采用现场直接测量法；
34.温度测量采用地温测量方法；
35.气体测量时，同一点两次测量误差需满足相对误差小于
±
10％。
36.本发明的显著效果如下：现场测量地温的同时，采集土壤样品和空气样品，样品前处理后带回实验室分别分析土壤化探元素(b、be、hg、as等)、ph值、空气co2浓度，条件许可时并还通过分析co2和ch4中碳同位素分馏值计算深部岩浆源温度，并根据这些结果综合分析，进行地热远景区预测划分。
37.(1)本方法可作为查找地温异常点(带)的有效手段，具有较高的可靠性；
38.(2)本方法有利于不同地区、地质、地貌、气候等条件下测量结果的横向对比，具有广泛适应性；
39.(3)本方法大大提高了以往单一方法具有多解性和可靠程度不高的不足，显著提高地热勘查效率和准确性。
附图说明
40.图1为孔内气体样品采集示意图；
41.图2为在东南亚某地热田实际勘查地热异常区块示意图；
42.图中：1.玻璃管；2.橡胶管；3.氡气抽气管；4.气体采样袋；5.蠕动泵；6.干燥管；7.阀门；8.硅胶树脂；9.填充物；10.1m浅孔
具体实施方式
43.下面通过附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
44.步骤1、钻1m浅孔、测温和记录；
45.步骤1.1)钻1m浅孔
46.需要准备的主要设备及用品包括：配备长约2m的金属细杆(直径1～2cm，底部连接温度传感器)的数显温度计2个，便携式钻机或钢钎2根，12磅长柄大锤2根，测绳2条，笔记本计算机1台，记录本和笔若干。
47.用12磅大锤将钢钎垂直敲入地层1m深处，随后迅速拔出钢钎，注意拔出钢钎应避免发生塌孔和异物调入孔内的事件。
48.步骤1.2)测温和记录
49.快速将数显温度计金属细杆插入孔底，以刚好接触孔底部土层为好。快速读取温度，并依次测量3次，保证这3次测值之间误差优于
±
0.1℃，记录三次测值，取平均值为本点温度测量值；
50.在记录本中记录点号、坐标位置、温度数值、地埋特征、岩石类型等内容，异常点还要记录复测或重测结果。
51.步骤2、孔内气体样品采集和储存；
52.步骤2.1、孔内气体样品采集
53.取样装置如图1所示：准备抽气连接玻璃管1，管中预先抽真空，将玻璃管1两头分别接橡胶管2后，分别与氡气抽气管3和气体采样袋4连接，注意连接处密闭。玻璃管1出口处的橡胶管2通过干燥管6连接蠕动泵5，干燥管6内设有棉花和滤网，气体采样袋4为容积为0.5～1l的塑料铝箔复合膜气体采样袋；玻璃管1入口处的橡胶管2上安装阀门7，氡气抽气管3的出口内安装硅胶树脂8；
54.氡气抽气管3插入1m浅孔10中，孔口处通过填充物9保持密封，先在现场抽取1m深处气体冲洗气体采样袋4三次，每次1～5min，然后抽取0.5～1l气体样品，密封进气口后带回实验室或现场直接测量。保证不同测点是在同一条件下的测量结果。
55.连接后打开阀门7，开始抽气，直至气体采样袋4充满膨胀到大于80％设定容积后关闭阀门7，关停蠕动泵5泵。
56.抽气前连接氡气采样器3的出口处硅胶树脂8应显示蓝色，如变色可用烘箱在105℃下烘烤至蓝色备用；连接蠕动泵5的干燥管6中的滤网和棉花应保持干燥；蠕动泵5进气速度为0.1～1l/min，采样时间1～10min。
57.步骤2.2、气体储存
58.预先准备广口棕色瓶，将气体采样袋4放入瓶中，密封后低温保存，运回实验室分析。
59.注意，含co2气体样品应在7天内完成分析测试，或采用直接测量法测量。
60.步骤3、1m孔内土壤采样和预处理；
61.步骤3.1、孔内土壤样品采集
62.用洛阳铲将孔内土壤样提出后装入双层塑料袋中，注意将碎石、植物根系等杂物挑出，根据分析项目要求确定取样量，一般不小于500g。
63.步骤3.2、土壤样品预处理
64.野外采集的土样带回室内，根据不同测试要求处理。土壤熱释汞测试是在室外直接装入20g塑料小瓶中带回室内分析；土壤化探元素分析法(分析b、be、hg)可将土壤磨碎后过20～100目筛(相当于0.85mm～0.15mm孔径)，取大约100g装入塑料样品袋中送实验室分析；土壤ph测量采用电位法，将土壤阴干研磨后过20目筛，取大约20g装入塑料样品袋避光密封后带回室内测试。
65.步骤4、确定土壤、气体分析测试要求；
66.孔内温度为现场测量并记录结果，其它项为室内分析测试。
67.待步骤2～步骤3结束后，将样品带回实验室分析。
68.土壤化探元素采用icp-ms法分析测量；
69.土壤汞可采用熱释汞法测定；
70.土壤ph值采用电位法测量；
71.气体中co2可采用不分关(非分散)红外线法或气相色谱法测量，或采用现场直接测量法。
72.温度测量参照地温测量方法；气体测量时，同一点两次测量误差需满足相对误差小于
±
10％；
73.步骤5、测温和土壤、气体分析结果综合应用。
74.剖面测量数据做测项结果-点号的x-y图，面积测量数采用克里格插值法作测值平面等值线图。具体如下：
75.(1)地温测量结果以平均值加3倍标准偏差为异常下限，采样克里金插值法绘制等值线图；
76.(2)土壤ph值以0.02为阶步，直接绘制等值线图；
77.(3)每个土壤化探元素分别以平均值加3倍标准偏差为异常下限值，采样克里金插值法绘制不同元素的等值线图；
78.(4)以测量点所在区大气co2浓度为本底值，以该值加上3倍标准偏差为异常下限值，采用克里金差值法，绘制气体中co2浓度等值线图；
79.将上述(1)～(4)项所成图谱均投影在包含测量区的不小于1:5万比例尺的底图上，底图可为地质图、水文地质图或地热地质图。
80.结合测点地质、地貌、水文、气候条件，对测温结果进行分析，设定高异常点、晕叠合部位为断裂连通的地热通道，具有进一步进行深部探测的有利区段。
81.土壤ph主要受土壤溶液中h

控制，在这里可反映土壤中地下水的酸碱性，虽然地热水大多呈碱性，但实际应用中发现土壤ph值呈弱酸性时反映可地下热水活动或混合情况。
82.浅层地下气体中co2可反映植物呼吸，也受深部来源如岩浆、地幔释气的影响，同
时可反映断裂连通情况，可成为地下热源及构造发育程度的间接指示剂，需根据实际情况具体分析。
83.若发现不同项异常晕呈线性展布，则推断受断裂构造影响，异常晕与ph高值等值线复合时可反映构造连通和存在可能的地下热水。
84.图2为在东南亚某地热田实际勘查应用，在该热田中一个地热重点区块开展了浅层土壤b、hg、ph值取样分析，气体co2分析，温度测量等工作，分析测量成果投影在1:2万的地热地质图上，划分出了地热异常区块，并与地球物理测量结果相互对比，取得了满意的勘查成果，为地热开发提高可靠依据。