地?zé)釡y量

鉆孔測溫使用的儀器有最高水銀溫度計、電阻溫度計和半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計等。電阻溫度計的原理是一個直流平衡電橋，電阻R1和R2用溫度系數(shù)較大的材料(如銅絲)做成，稱為靈敏臂；R2和R1用溫度系數(shù)很小的合金(如康銅)制成，它們的電阻值可看成常數(shù)，稱為固定臂。靈敏臂裝在紫銅管內(nèi)，開有缺口，以保證紫銅管與泥漿接觸良好。固定管繞在密封的膠木架上。若靈敏臂用熱敏電阻，則成為半導(dǎo)體靈敏電阻溫度計。

巖石的熱導(dǎo)率值大多是用儀器對巖心標(biāo)本測量后取得的。在我國，常用的儀器是穩(wěn)定平板熱導(dǎo)儀，也可以用導(dǎo)熱探棒在現(xiàn)場直接測量熱導(dǎo)率儀。近幾年已采用一種兩用探頭在鉆孔內(nèi)同時測量地溫梯度和熱導(dǎo)率值。

地?zé)釡y量可在一定間隔的點、線組成的測網(wǎng)上進(jìn)行。測線方向一般應(yīng)垂直于地?zé)岙惓５拈L軸或儲熱、導(dǎo)熱構(gòu)造的走向。測網(wǎng)密度應(yīng)根據(jù)地?zé)岙惓Ｐ螒B(tài)、規(guī)模等確定，如控制地下熱水的構(gòu)造不清，熱異常形態(tài)復(fù)雜，則測網(wǎng)密度應(yīng)加大；若覆蓋層較厚，地?zé)岙惓２幻黠@，測網(wǎng)密度可適當(dāng)放稀，而擴(kuò)大測量面積。

地?zé)釡y量的深度應(yīng)根據(jù)儲熱構(gòu)造的埋深、溫度及當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)、氣候條件而定。在埋深較小的高溫地?zé)釁^(qū)，由于地表地?zé)岙惓Ｃ黠@，可采用淺部測溫。淺部測溫包括地表溫度調(diào)查和淺孔地溫調(diào)查兩類。

地表溫度調(diào)查是測量土壤的溫度和溫度梯度，為減少氣溫變化的影響，一般在深2～30m的淺孔中用溫度計進(jìn)行測量。由于近地表地?zé)岙惓５难由旆秶话爿^小，故點距應(yīng)小于50m，大多在10m-30m之間。

淺孔地溫測量的孔深一般在50～200m之間，鉆孔間距取決于地?zé)岙惓５姆秶?。其?yōu)點在于不受地表氣候變化的影響，但鉆進(jìn)費用較土壤溫度測量高。

在覆蓋層較厚的地?zé)釁^(qū)，地表沒有地?zé)岙惓ｏ@示或顯示微弱的情況下，多采用鉆孔測溫方法。由于鉆孔中的原始巖體溫度已受到鉆探、井液或空氣循環(huán)等技術(shù)活動的破壞，因此，為使測得的地溫梯度盡量接近于原始地溫梯度，一般要求在終孔后相當(dāng)一段時間(一般為數(shù)天至半月)，待孔中氣溫和井壁巖層度達(dá)到穩(wěn)定平衡以后，再進(jìn)行地溫梯度測量。測量時，將半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計通過電纜放入鉆孔中，逐點測量地溫的垂向變化。

地?zé)釡y量是以測定淺層相同深度上的溫度和熱流，并作出等溫線及熱流密度的剖面和平面圖的方法，解決水文地質(zhì)、構(gòu)造、礦產(chǎn)、煤田、石油、天然氣和工程地質(zhì)方面的問題。溫度及熱流密度的異常是由隱伏的背斜和向斜、短軸褶皺、巖漿巖體、構(gòu)造破壞、地下水的排泄區(qū)和補(bǔ)給區(qū)、沿含水層的涌出或斷流、石油天然氣構(gòu)造中液體的垂直運動、硫化物和有機(jī)物的氧化、氣體水化物的形成(破壞)等原因引起的。

地?zé)釡y量是1906年A．H．奧基耳維在高加索普查勘探礦水時首次提出來的。以后在其它地區(qū)為普查和勘探熱水、硫化礦、石油和天然氣偶爾也用過這種方法。為了解決石油地質(zhì)問題而進(jìn)行地?zé)釡y量，由切卡柳克、費多爾佐夫、奧薩德奇三人提出并用實驗證實了其可能性。

正是他們制定了在陸地上進(jìn)行測量的方法、技術(shù)和判讀。最近，地?zé)岬钠詹榭碧焦ぷ饕灿玫搅舜箨懠苌?。因為水域下的地下水運動對熱力場歪曲的可能性較小，所以在水面上工作的效果并不比陸地上的差。水域上地?zé)釡y量的理論根據(jù)，是由阿爾捷緬科和曰．斯米爾諾夫建立的。

地?zé)釡y量資料整理

地?zé)釡y量取得的數(shù)據(jù)是極其重要的第一手資料。為了獲得有關(guān)地?zé)岙惓？臻g分布規(guī)模的正確結(jié)論，必須對所收集的與地?zé)釄鲇嘘P(guān)的原始資料和原始測溫數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，分類評價。

在綜合資料之前，需要了解鉆孔溫度是否已經(jīng)恢復(fù)平衡。長期靜止的鉆井、基井、生產(chǎn)井、水位變化不大的水文觀測孔，以及終孔后穩(wěn)定3—5d以上的鉆孔測溫數(shù)據(jù)可作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。鉆進(jìn)過程中的井底溫度、關(guān)井測靜壓時的井溫，以及礦井平巷淺孔(通常要超過5m)的溫度可作為同類數(shù)據(jù)的對比和參考數(shù)據(jù)。徑流影響強(qiáng)烈的自流井和干井內(nèi)的溫度曲線不能作為地溫資料處理。如果目的在于確定熱流密度，則應(yīng)選擇當(dāng)?shù)刈钌睿譄o地下水運動影響的鉆孔溫度資料。

根據(jù)全區(qū)內(nèi)各鉆孔的溫度曲線，可以分別求得鉆孔內(nèi)各巖層的地溫梯度及全區(qū)各巖層的平均地溫梯度，利用巖心標(biāo)本測得的巖石熱導(dǎo)率k，求得鉆孔中各巖層的熱流密度，并進(jìn)而求得全區(qū)各巖層的平均熱流密度值。

地?zé)釡y量資料圖示

地溫測量的圖件主要有鉆孔地溫剖面圖、等溫線斷面圖、等溫線平面圖。

A．鉆孔地溫剖面圖

根據(jù)鉆孔內(nèi)不同深度上的溫度值繪制而成。通常將此曲線附在鉆孔水文地質(zhì)柱狀圖上，以便與鉆孔的水位、流量及地層結(jié)構(gòu)等進(jìn)行對比分析。

B．等溫線斷面圖

它是研究地?zé)嶙兓闹匾獔D件。除了應(yīng)將各鉆孔的地溫數(shù)據(jù)標(biāo)在圖上，并勾結(jié)等溫線外，還應(yīng)將地層巖性、斷裂、裂隙、熱巖溶蝕以及鉆孔的涌水、漏水、水位等資料標(biāo)示在圖上，以便進(jìn)行分析對比。

C．等溫線平面圖

這種圖通常是以地形地質(zhì)圖為底圖，根據(jù)各測點同一深度的地溫數(shù)據(jù)繪制而成。2100433B

為了研究地?zé)嵴討B(tài)特征,文獻(xiàn) 收集了226個地?zé)崆罢子^測臺站的數(shù)據(jù), 建立了地?zé)崆罢讘?yīng)用數(shù)據(jù)庫. 通過對地?zé)崆罢着_站觀測資料的整理分析, 將地?zé)嵴討B(tài)分為地?zé)岬拈L期正常動態(tài)和地?zé)岬亩唐趧討B(tài)兩類, 歸納出6種類型的地?zé)衢L期正常動態(tài)和4種類型的地?zé)岫唐谡討B(tài), 并結(jié)合觀測點處的水文地質(zhì)情況, 對不同的地?zé)嵴討B(tài)類型的成因進(jìn)行了初步分析。

地?zé)崽卣鏖L期動態(tài)特征

地?zé)衢L期正常動態(tài)是指井孔觀測點處溫度的長期(最少1年)形態(tài)及特征變化，是正常的長期背景變化。長期正常動態(tài)可分為：穩(wěn)定型、漂移型、年周期型、近似長周期型、大幅度波動型和跳變型6種。

1. 穩(wěn)定型長期正常動態(tài)指的是井孔觀測點處的溫度隨時間變化較小，基本呈線性上升或下降，溫度年變幅不超過0．01℃的動態(tài)類型。

2. 漂移型長期正常動態(tài)指的是井孔觀測點處的溫度隨時間變化較大，基本呈線性上升或下降，溫度年變幅度超過0．01℃的動態(tài)類型，漂移型分為升溫漂移和降溫漂移兩種。

3. 年周期型長期正常動態(tài)指的是井孔觀測點處的溫度呈年周期變化的動態(tài)類型。

4. 近似長周期型長期正常動態(tài)指的是井孔觀測點處的溫度呈周期為1月至數(shù)月的長周期變化，周期形態(tài)相對較穩(wěn)定。

5. 大幅度波動型長期正常動態(tài)指的是井孔觀測點處的溫度隨時間變化較大，呈無規(guī)則長期波動的動態(tài)類型。

6. 跳變型長期正常動態(tài)指的是井孔觀測點處的溫度每年出現(xiàn)幾次溫度突升、突降的動態(tài)類型。

地?zé)崽卣鞫唐趧討B(tài)特征

地?zé)岫唐谡討B(tài)是指井孔觀測點處溫度1天至1個月短期的形態(tài)及特征變化，是正常的短期背景變化，短期正常動態(tài)可分為：穩(wěn)定型、日周期型、固體潮型和短周期型4種形態(tài)。

1. 穩(wěn)定型短期正常動態(tài)是指井孔觀測點處的溫度月變幅在0.0020℃以內(nèi)的動態(tài)類型，反映該觀測點溫度的短期動態(tài)變化是穩(wěn)定的。

2. 日周期型短期正常動態(tài)是指井孔觀測點處的溫度存在日周期的動態(tài)類型。

3. 固體潮型短期正常動態(tài)是指井孔觀測點處的溫度存在固體潮的日波和半日波分量的動態(tài)類型。

4. 短周期型短期正常動態(tài)是指井孔觀測點處的溫度存在周期為數(shù)分鐘至數(shù)百分鐘，幅度約千分之幾至百分之幾度的溫度波動變化的動態(tài)類型。

地?zé)崽卣鹘M合與變化

井孔觀測點處的溫度長期動態(tài)與短期動態(tài)的常見組合有：

穩(wěn)定-穩(wěn)定型：長期動態(tài)和短期動態(tài)都是穩(wěn)定型的，如泉州臺、西寧臺等；

穩(wěn)定-短周期型：長期動態(tài)是穩(wěn)定型而短期動態(tài)是短周期型的，如上饒臺、平羅臺等；

漂移-穩(wěn)定型：長期動態(tài)是漂移型而短期動態(tài)是穩(wěn)定型的，如武都臺、大武臺等。

從地?zé)岬恼討B(tài)中還可以類推得到以下幾種組合：

大幅度波動-短周期型，如巢湖臺、集寧臺等；

年周期-短周期型，如祁連臺、石嘴山臺等；

近似長周期-短周期型，如北川臺、臨汾臺等。

地?zé)衢L期動態(tài)形態(tài)和短期動態(tài)形態(tài)會發(fā)生變化，例如山東棲霞臺在汶川Ms8.0地震后，由短周期形態(tài)變?yōu)榉€(wěn)定形態(tài)，陜西洛南臺在地震后，由穩(wěn)定形態(tài)變?yōu)槎讨芷谛螒B(tài)。