转载自：http://www.chinamining.com.cn 2012年05月24日 作者:本报记者 申文静 编辑:中国矿业报

近期发表在《国际地球物理期刊》上的一项科技成果，为探测深部隐伏地热构造开拓了一条新的技术途径。

该成果由中国科学院地质与地球物理研究所副研究员徐佩芬博士、日本地学数据分析研究所研究员凌苏群博士与江苏省地质调查研究院地热中心、江苏省地质勘查技术院合作完成。他们研究发展的微动剖面探测技术，在江苏深层地热勘探中，通过探测隐伏断层——深层地热储水构造，成功打出地热水，据了解，这在国内外尚无先例。带着对这项新技术成果的好奇，本报记者专程采访了徐佩芬和凌苏群两位博士，并从交谈中收获了更多意外的信息。

微动探测技术，对传统方法的继承与创新

地球表面无论何时何地都存在一种天然的微弱震动，被称为“微动”。至于什么是微动探测技术，徐佩芬解释说，它是从圆形台阵采集的地面微动信号中，通过空间自相关法提取瑞雷面波频散曲线，经反演计算获取台阵下方S波速度结构的地球物理探测方法。该方法曾广泛应用在S波速度结构分层方面，被称为“微动测深”。

基于台阵技术的微动理论早年由地球物理学家Aki（1957）和Capon（1969）提出。凌苏群在日本北海道大学的博士论文研究工作则将微动技术由实验室研究推向生产实践。作为微动技术专家，他每年受邀为日本地球物理学会讲授相关课程，并承担完成了多个核电站地下结构、隐伏断裂的探测及技术指导工作。他给记者作了一个形象的比喻：地球的震动，像人类的心跳一样，微动技术就像医生通过CT扫描分析病人病症一样，通过测量地球的“脉搏”，为地球诊断。

据介绍，日本是微动理论和应用研究最早、水平最高的国家。但作为一个地震多发国，他们主要将这项技术应用于地震构造探测及场地稳定性评价等方面，应用领域很有限。徐佩芬和凌苏群的工作，则是在传统微动测深的基础上研究发展了微动剖面探测技术，并率先应用于国内多个勘探领域，是对传统微动探测方法的继承与创新。

微动剖面确定地热井位，成功打出地热水

地热资源作为绿色、高效的新型可再生能源，可为节能减排发挥重要作用。深层地热水是当前地热资源开发利用的主要对象，已在发电、供暖、工农业生产等领域得到广泛应用。然而，我国的地热资源受大地构造控制，分布很不均匀。不同构造位置储热背景不同，热储层类型复杂多样，地热勘探面临埋深大、构造复杂、勘探难度大的困难。以江苏省南部地区为例，该地区位于苏南隆起区，地质构造复杂，属中低温地热资源分布区。受断裂构造控制，古生代砂岩、碳酸盐岩和中生代火山岩是较为常见的裂隙热储层，地热勘探很大程度上取决于查找控制地热（水）分布的断裂构造。

目前，探测地热构造的方法主要是电磁探测和地震勘探，然而这两种传统地球物理探测技术正面临严峻挑战。徐佩芬介绍，在人口比较密集的地方，电磁法探测受到电磁干扰影响，而地震探测需要人工激发地震波，人为噪音干扰难以避免，这都导致原始数据采集质量差，探测效果无法保障。微动探测则不受电磁及噪声干扰影响，仍可获得良好的探测效果，特别适用于城镇等人口密集区。

徐佩芬、凌苏群等首次将微动剖面探测技术应用于江苏吴江、如东地热井位选址探测。吴江地热井在700米~1500米间断层破碎带成功打出温度为46℃的地热水，日出水量达383立方米；如东地热井在1073米深处钻遇断层破碎带，成功打出温度为76℃的地热水，单井日出水量大于3000立方米，这类成果在国内外尚无先例。实测结果表明，隐伏断裂破碎带在微动视S波速度剖面上有明显的低速异常显示，这成为微动剖面解释隐伏地热构造的重要标志，并为地热井位选址提供了重要依据。

徐佩芬表示，截至目前，微动剖面探测已成功应用于江苏构造复杂地区的地热井位选址。在已完成的4个微动剖面探测确定地热井位项目中，已有2个成功打出地热水，另2个已成功钻遇断层破碎带。微动剖面探测技术已成为探测隐伏断裂等控热构造、间接探测地热（水）的重要物探手段。单点微动探测还可提供主要地层分层、埋藏深度信息，为钻井设计提供重要的参考依据。对于取得的成功，徐佩芬强调说：“并不是说别的方法就不需要了，传统方法仍有其优势，我们强调的是多种物探方法的联合探测，互相取长补短。一口地热井的成本动辄几百万元，多一种物探方法，可提高成功率，降低打干井的风险。”

采区勘探、工程地质调查等领域，微动技术显身手

对于本报记者的采访，徐佩芬和凌苏群表示出浓厚的兴趣。记者认为，这一方面是为他们在地球物理研究领域的科研成果能得到媒体关注而高兴；另一方面，他们希望借助本次报道将微动技术在矿业及地质勘探领域的应用成果和经验介绍给更多的人，为解决生产问题提供技术支持。

徐佩芬介绍，除了用于地层分层和地热井位选址外，微动技术已被应用于很多领域，他们在煤矿陷落柱及采空区探测、金属矿产探测以及轨道交通勘察等方面进行了很多理论及应用研究，并已完成多项技术服务项目。

陷落柱及采空区是煤矿井下危害性最强的直接导水通道，给煤矿生产和安全带来严重危害。因此，准确探测陷落柱及采空区是实现煤矿安全、高效生产的必要保障。徐佩芬、凌苏群带领的研究团队曾首次将微动探测方法应用于煤矿采区陷落柱探测，结果表明，该方法对陷落柱异常区反应敏感。在山西潞安漳村煤矿2002工作面测区，采用微动剖面技术确定的陷落柱位置与巷道揭露位置一致，边界误差仅在10米左右。研究表明，微动探测是探测陷落柱的一种行之有效的方法，由于其无需人工源、野外施工便捷、不受施工场地限制等特点，对探测村庄覆盖区之下的煤层构造、圈定陷落柱等具有得天独厚的技术优势和应用前景。他们近期完成的采空区探测项目也充分显示了该方法探测采空区的有效性。

利用微动剖面技术，他们在金属矿探测方面也进行了有效的尝试。徐佩芬介绍，他们曾在紫金矿业悦洋矿区，结合钻井探测，运用该技术精确确定了该矿区银多金属矿含矿层层位，并确定了矿区一条断层的展布形态，为进一步勘探工作提供了深部储层的有用信息，该成果受到了委托方的高度评价。相比于钻井探测，徐佩芬表示，钻探成果尽管精准，但具有“一孔之见”的局限性且成本较高。微动剖面则显示二维剖面上的地质信息，配合少量钻孔资料，便能获得较好的探测效果，节省勘探成本。面对取得的成果，她满怀期待地说：“下一步，我们还会到不同地质条件的矿区进行研究试验”。

在我国，随着城市化进程加快，城市建设由地表向地下空间拓展，城市地质环境受到的影响和面临的压力与日俱增。诸如岩土层划分、活断层、地裂缝、空洞探测等，都是市政工程建设亟待解决的地质问题。然而，传统的钻探、电磁及地震类物探手段均受到地面建筑物、城市各种管线及电磁、振动干扰影响，难以取得令人满意的效果。与传统方法相比，微动探测方法特别适用于城市环境，即使在城市交通主干道，仍可有效采集数据，取得很好的探测效果。徐佩芬和凌苏群带领的研究团队已在济南轨道交通规划勘察、深圳地铁“孤石”探测、北京地铁工程勘察、北京近郊活断层探测等项目中进行了相应的理论及应用研究，并取得了具有工程应用价值的研究成果。

据了解，目前微动探测技术的应用领域已涉及矿产资源勘查（煤炭、金属矿、地热）、工程地质勘察（铁路、地铁、城市地质调查）等多个领域，遍及北京、江苏、上海、山西、陕西、内蒙古、沈阳等地。作为科研人员，对于他们的事业目标，两人表达了共同的观点：希望自己的科研成果能为相关单位提供更好的技术支持，更多、更好地解决地质问题。最后，他们还表示，愿意以本报为媒介，向行业内需要帮助的部门和单位提供技术服务。

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