[發明專利]一種基于電性結構模型的深部物質熱狀態定量估算方法

在審

• 申請號: 202211266143.8
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115587488A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 張剛;王緒本;馬妤;唐瑀書;涂方洲;代森
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/02
• 代理公司: 成都禾創知家知識產權代理有限公司 51284
• 代理人: 劉凱

本發明公開了一種基于電性結構模型的深部物質熱狀態定量估算方法，首先根據采集到的大地電磁測深數據，建立研究區深部三維電性結構模型；再根據巖石電導率與其溫度的關系，分別考慮上地幔處于固態混合體系以及固態?熔融態混合體系的總電導率與溫度的關系，建立上地幔總電導率與溫度、巖石熔融百分含量的定量關系模型；最后根據該定量關系模型，帶入實際大地電磁測得的電導率數據，計算出上地幔尺度范圍內的巖石熔融百分含量和溫度，建立勘探區深部熱結構模型。本發明通過將巖石物理和大地電磁測深部建立的電性結構模型結合，能直接獲得深部溫度和巖石熔融百分比含量。

技術領域

本發明涉及地球物理勘探技術領域，具體為一種基于電性結構模型的深部物質熱狀態定量估算方法。

背景技術

大地電磁測深法(MT)是以天然電磁場為場源來研究地球內部電性結構的一種重要地球物理手段。依據不同頻率的電磁波在導體中具有不同趨膚深度原理，在地表測量由高頻至低頻的地球電磁響應序列，經過相關數據處理和分析來獲得大地由淺至深的電性結構。相較于其他電法勘探方法，大地電磁探測法能夠有效探測幾十至幾百千米以下的超深度、可穿透高阻層，具有對低阻層反應靈敏的優越性，因此該方法在研究深部物質結構、礦產資源勘查等方面得到了廣泛應用。

近年來，大地電磁測深方法在深部地熱資源勘探方面進行了廣泛應用，如李帥等(李帥,et al.華南地區樟樹—寧德大地電磁測深剖面深部電性結構及熱特征.地球物理學報65.04(2022):1354-1375.)利用大地電磁測深得到了華南地區樟樹-寧德巖石圈電性結構模型，發現福安-南靖斷裂帶、政和-大浦斷裂帶均呈低阻狀，兩條斷裂所在的東南沿海陸緣帶存在殼幔連通的高導異常，結合華南地區構造演化特征，推測為玄武質巖漿上涌通道；官大維(官大維.音頻大地電磁法在汝城縣三江口地區地熱勘探中的應用[J].能源技術與管理,2022,47(03):163-166.)利用音頻大地電磁得到了汝城縣三江口地區的深部電性結構模型，基于剖面電性特征推斷了工作區斷裂構造帶展布和破碎充水帶的空間延伸情況，結合地表、水文地質等資料，圈定了研究區內6個地熱資源有利勘探區。

但是上述大地電磁測深方法在深部地熱資源勘探中，僅作為一種間接手段，只能通過探測斷裂位置、產狀等信息，間接獲取深部熱源“通道”，不能直接提供深部熱結構信息，比如溫度、巖石熔融百分比含量等。

另外，在深部動力學研究方面，大地電磁測深獲得的電性結構模型，通常在下地殼上地幔深度會存在明顯的低阻區域分布，如趙國澤等(趙國澤等.青藏高原東北緣地殼電性結構和地塊變形關系的研究[J].中國科學(D輯:地球科學),2004(10):908-918.)根據建立的青藏高原東北緣大地電磁剖面認為區域內下地殼上部的相對低阻層為連通性較好的流體；董基恩等(董基恩,et al.華南陸塊東北部構造特征、成礦作用與動力學機制——來自大地電磁測深的認識.地質論評68.03(2022):921-937.doi:10.16509/j.georeview.2022.02.021.)根據華南陸塊東北部巖石圈尺度的二維電性剖面發現靠近贛東北斷裂帶附近存在明顯的深部熱物質上涌特征，主要為低阻異常，深部存在明顯的巖漿熱液底侵現象。

對于深部電性結構低阻區的解釋，上述分析主要以定性解釋為主，缺乏定量解釋依據。比如在青藏高原東緣松潘-甘孜地塊下地殼上地幔存在明顯的低阻層，目前多數學者都認為該低阻層是巖石部分熔融導致，而巖石熔融需要高溫環境，溫度是否超過巖石固相線溫度是巖石熔融的條件之一，但是目前大地電磁測深資料還未能直接確定該低阻層的溫度，進而求取巖石熔融百分比。

綜上所述，大地電磁方法在深部地熱資源勘探、深部動力學解釋等方面，以往都是作為間接手段進行推測分析，結果分析以定性為主缺乏定量解釋依據。目前的大地電磁測深手段不能直接獲得深部熱結構(溫度、巖石熔融百分比含量)，未能實現對深部熱狀態的定量估算。

發明內容