集成电阻率和地面穿透雷达观测地下渗流的热水Blawan-Ijen地热田

文摘

地热资源调查Blawan-Ijen地热系统来完成。Blawan地热田位于北部的Ijen火山口提出了热液活动与Pedati断层和当地的地堑。大约有21个温泉表现Blawan-Ijen面积计算温度约50°C。我们已经完成一些地球物理研究地下渗流的热水特征。地电电阻率和探地雷达方法被用于这项研究,因为他们都是非常敏感的检测存在的热水。这些初步研究建立了可靠的热液调查方法,可以准确地调查热水的地下渗流与浅深度分辨率。我们已经成功地确定地下渗流的热水Blawan地热田是错方向,河流量后显示一些温泉Banyu Pahit河与电阻率值小于40Ωm介质电导率。

1。介绍

印尼高潜力的地热能源分布在265个地区(1]。自从在印度尼西亚地热资源勘探,Blawan-Ijen地热田地热潜力高已被确定为一个地区的大约110兆瓦。不幸的是,Blawan-Ijen地热资源尚未开发的发电直到现在。然而,一个重要的人口和一个伟大的能源和水需求的增加导致识别和评估Blawan-Ijen未来商业开发的地热田。确定地热潜力Blawan-Ijen地热田,研究地下条件是必需的。一些地热研究Blawan-Ijen已经完成(2- - - - - -4),但从未使用地电电阻率和地面穿透雷达(GPR)方法进行扫描。

水的存在将降低电阻率;同时在空洞的存在会增加地下电阻率(5,6]。如果温度上升,岩石的电阻率值将小7]。然而,探地雷达(GPR)是一种非侵入式电磁地球物理技术与高分辨率识别和映射在地下勘探8]。在地上物体的检测能力取决于几个地质因素如热水、盐水、粘土矿物学、土壤、和其他电气性能通过传导损失。

描述地下渗流使用地球物理方法在过去的几十年中已得到了广泛的利益。Geoelectrical电阻率和探地雷达是最常用在探索地下水地球物理技术。它提供了快速、高效的成像的浅层地下可接受的决议(9]。一些使用该方法的地下水是厚度的确定、边界,和深度的不同层含水层(10- - - - - -13]。由于geoelectrical成功应用的电阻率和探地雷达多年来在地下水勘查,这推动我采用热水的方法探讨地下渗流研究中区域。因此,本研究的主要目的是研究地下结构和描绘的地下渗流热水Blawan地热田。

2。地质背景

Ijen火山口复杂形状的椭圆火山口壁直径约16公里,Kendeng火山喷发造成的。只剩下北部火山喷发拱,而南方火山口拱是由火山沉积物(14]。

在过去,有Blawan湖后,存在于火山Ijen火山口形成的。这个地区的地质条件允许雨水被困在火山口盆地积累并最终形成了一个湖,很宽敞的直径大于5公里。湖在相当长一段时间的厚的沉积碎屑岩附近Banyu Pahit河,坐卡利河,卡莉Sengon河(15]。

研究区位于Blawan地热田,Bondowoso区,东爪哇,如图1。在Blawan地热温泉分布如图1。根据Sidarto,温泉流动Blawan地热田在两个不同的岩石类型,即旧Ijen火山岩(Qpvi)和年轻Ijen火山岩(Qhvi) [16]。温泉表现是集群基于热水的放电位置(17]。

3所示。材料和方法

数据采集策略是选择收购站点非常接近热水分布(图1),获得典型的电阻率的证据,并将额外的可能的网站类似的形态表达但未知特性。整个测量进行了沿可能网站在该研究领域。得到良好的电极和地面之间的耦合,我们撒一些水,确保湿表面状况。根据温泉分布和可能的位置,我们已经确定9位置geoelectrical电阻率和探地雷达现场数据采集(图1)。

3.1。地电电阻率

Geoelectrical电阻率字段数据是通过使用Mac-Ohm取向配置,日本欧电阻率米。收集到的数据在不同选择的网站,即PB1, PB2, PB3, PB4, PB5, PB6, PB7 PB8, PB9。Geoelectrical电阻率方法由地面注入的两个电极之间的电流测量两个潜在的诱发电位区别电极(18,19]。取向是最方便的配置在球场上尤其是大间距(16]。取向电阻率技术由一个共线与电流偶极子阵列长度的分离,潜在的偶极子长度的分离和偶极子之间的总距离的长度(图2)。当前和潜在的电极沿着一个概要文件与固定电极之间的间距。视电阻率值绘制在相交的45度线集中在偶极子(20.]。

通常在地电场测量获得的数据典型表现为视电阻率假剖面,给出一个近似的地下电阻率(9]。视电阻率方程应用于数据处理 在哪里视电阻率(Ωm);是电压;当前的;电极间距;基准点;是几何因素。几何因子是非常重要的估计电阻率数据的质量和数量。较低的价值将下降价值,导致了高质量的数据。行测量时间越长然后是价值增加值会增加,导致增加的深度测量。

视电阻率值的电阻率均匀地将给相同的电阻值相同的电极排列。视电阻率和真电阻率之间的关系是一个复杂的关系。确定地下介质电阻率、视电阻率测量值的反演使用计算机程序将使用软件包[21]。

geoelectrical数据的处理和造型完成RES2DINV提供逆假剖面的电阻率和真正的电阻率反映了研究区(18,22]。它是一个基于Windows的计算机程序自动确定一个二维(2 d)地下电阻率模型从电成像调查获得的数据23,24]。反演过程使用RES2DINV软件是基于正则化最小二乘优化方法(9,25]。传统smoothness-constrained最小二乘法试图最小化模型电阻率值的平方变化和光滑边界。因此,一个模型获得平滑变化的电阻率值(26]。二维电阻率图像勘探领域信息横向和垂直分布研究区域的电阻率可以用于定性和定量方法识别地下渗流的热水在较浅的深度。

3.2。探地雷达(GPR)

探地雷达方法是基于发射高频电磁脉冲(无线电波)从发射天线向地下探测损耗介电材料和记录反射的脉冲响应的接口和对象在地下(27,28]。探地雷达数据是未来获得使用探地雷达2005。GPR单位包括一些组件,这些组件可以由一个单一的用户:天线、控制单元、水平调查,USB蓝牙适配器,电脑显示,和外部电源(图3)。未来的2005是一个多线程空气耦合的探地雷达仪器包装有地球物理电磁传感器(GEM)。它有8个同步采样头表面覆盖一片重叠一米提供多个测试异常。产生的无线电波是450 MHz (29日]。未来2005年及其附件为检测对象的分析沉积和变化表现在地上。

数据是在同一地点地电电阻率网站,也就是说,在PB1 PB2, PB3, PB4, PB5 PB6 PB7, PB8位置。地面扫描操作模式是用于这个调查。这种操作模式记录测量数据的图形化测量。设备将发出冲动,我们必须不断的测量线走。如果所有冲动第一条测量线送出,设备将自动停止(30.]。

地面结构的注册数据实时传输和存储数字电脑可视化表示的一个特殊的软件程序。异常是一个已足够不同的波签字确认作为独立于背景。每个异常检测到地表以下用独特的方式反映了无线电波,抑制(29日]。图形表示应该主要包括绿色、红色或蓝色。绿色代表正常的地面。通常金属对象代表在红色和蓝色代表了蛀牙,水矿床,矿区(30.]。本研究的重点是在蓝色被认为是一个热水层。

4所示。结果与讨论

在调查中收集的数据是通过使用RES2DINV二维反演解释软件,该软件使用快速最小二乘反演方法模型最后的电阻率剖面(31日]。电阻率图像的深度取决于电极之间的距离,使用数组,使用设备(32]。

2 d geoelectrical电阻率数据处理和岩层的描述提供不同的电阻率值在每个位置。在每个位置的二维电阻率模型分组,如图4。

图4显示了电阻率数据处理结果9点测量的位置。按顺序,数字4(一),4 (b),4 (c),4 (d),4 (e),4 (f),4 (g),4 (h),4(我)是电阻率数据处理的结果在位置PB1 PB2, PB3, PB4, PB5, PB6, PB7 PB8, PB9。在图3、低电阻率值(< 40Ωm)位置PB2主导,PB5, PB6,和PB9。在位置PB1 PB3 PB4,低电阻率值也显示(< 40Ωm),但不像以前的位置。在位置PB7 PB8,尽管低电阻率值,在这些位置没有温泉的表现。

PB1位置,有三电阻率和探地雷达线在同一位置,即PB1A(图5(一个)),PB1B(图5 (b)),和PB1C(图5 (c))。图5显示数据的地电阻率、探地雷达PB1;探地雷达的结果显示在水平方向上,地电电阻率的结果显示在垂直方向。地电电阻率的异常总长度约为100米,深度范围的异常似乎超过25米。基于geoelectrical的结果数据,处理可以解释地下条件PB1的位置是由一层粉砂岩,其中包含大量的水由绿色表示层(40 - 1280Ωm)和火山岩由橙色表示层(> 1280Ωm),和蓝色层(< 40Ωm)表示层包含热水。图5表明,该岩层含有热水只出现在PB1B(图5 (b)水平剖面的55 m-60 m和延长到5米的深度在表面下,也在75 m - 80 m水平剖面,并延长10米的深度下表面。在PB1C线(图5 (c)),还有的岩层含有热水出席20国水平剖面m-25 m和表面下达到5米的深度。

同时,探地雷达处理结果显示地面扫描PB1位置估计最大深度,直到表面下5米。PB1是由绿色和蓝色层,表示层的岩石含有水。条件在网站显示,PB1有河流量按照探地雷达的结果。黄色到橙色层从探地雷达的处理结果是一层干燥的固体,由山的存在表示。

位置PB2由2电阻率行,即PB2A(图6(一))和PB2B(图6 (b)),一行探地雷达在同一个方向PB2B(图6 (b))。总异常地电电阻率结果的长度大约是100米,深度范围的异常达到25米。基于数据处理地电电阻率在图的结果6,它可以解释蓝色层(< 40Ωm)是一种含有热水的岩层。电阻率数据处理的结果是由温泉的存在位置。事实上,PB2A行包含热水层平行3温泉;他们存在m-60 50米和65米- 70米水平剖面5米的深度下表面也沿着m-60 50米和75米- 80米10米的水平剖面深度的下表面。然而,PB2B线平行于1中的热水温泉,以及12 m-48 m水平剖面,达到15米深度的表面。还有一个粉砂岩层,含有大量的水,由绿色表示层(40 - 1280Ωm)。此外,更深的地下熔岩岩石组成的估计由橙色表示层(> 1280Ωm)。

支持数据,我们使用探地雷达与PB2B方法在相同的位置。探地雷达的地面扫描结果显示PB2位置估计最大深度,直到表面下5米。绿色和蓝色层GPR结果表明含有一层水PB2位置。这些结果符合条件的调查区域表明河的流量。温泉的存在,由蓝色表示层,在探地雷达的结果。与此同时,橘色层的结果非水溶剂层的探地雷达是一种表示。

PB3网站由4线电阻率,即PB3A(图7(一)),PB3B(图7 (b)),PB3C(图7 (c)),和PB3D(图7 (d))。电阻率数据处理的结果在图7显示位置的地下PB3由热水层由蓝色表示层(< 40Ωm)。PB3A行,热水层是11米- 12.5米,27 m-30 m, 32 m-35 m, 38 m-39 m水平剖面3 m的厚度。在PB3B行,热水层是22 m-23 m, 32 m-35 m, 76 m - 79 m水平剖面5米的厚度。热水层图7 (b)支持温泉位于PB3A。绿色层(40 - 1280Ωm)是一个代表蓄满水的沙子。在PB3D行,热水层是40 m-43米水平剖面的2.5米的厚度,也在55 m - 65 m和71 m - 83 m水平剖面的厚度12.5米。总的来说,粉砂岩层(40 - 1280Ωm)包含水的存在在所有地电电阻率。橙色(> 1280Ωm)表示层火山岩出现在不同深度的所有行。

支持数据,探地雷达数据被完全PB3A位置(图7(一))。探地雷达的地面扫描结果显示PB3位置估计最大深度,直到表面下5米。绿色和蓝色层GPR结果表明含有一层水PB3位置。探地雷达处理结果如图7(一)显示蓝色的优势层这意味着有一层包含大量的水在温泉和支持的热水。

位置PB4由2电阻率行,即PB4A(图8(一个))和PB4C(图8 (b))。PB4C线位于海拔高于PB4A线。每一行有温泉的表现。总异常地电电阻率结果的长度大约是100米和150米的深度范围异常达到25米。蓝色所示的热水流量层(< 40Ωm)在PB4A线(图8(一个))是21 m-22 m水平剖面和扩展的表面下5米的深度。同时,在PB4C线(图8 (b)),热水是22 m-24 m, 32 m-34米,115米,120米,126 m - 127 m水平剖面和7.5米的厚度,在PB4C线,其地下是由一层解释为石灰岩的存在,使热水在岩石中裂纹的流动。PB4C线在Damarwulan和相邻的石灰岩洞穴曾经Blawan湖的最深处。

地电电阻率支持数据,探地雷达方法是与电阻率在相同的位置使用。探地雷达的地面扫描结果显示PB4位置估计最大深度,直到表面下5米。绿色和蓝色层GPR结果表明含有一层水PB4位置。的解释优势蓝色和绿色层数据8(一个)和8 (b)显示了一个层,包含大量的水。蓝色在探地雷达的结果匹配与电阻率的结果,这意味着有一个流动的热水。

有两个在PB5电阻率行,即PB5A PB5B。地电电阻率的异常总长度大约是50米和深度范围的异常是10米。图9(一个)PB5A数据处理的结果,蓝色层(< 40Ωm)表示热水存在沿着9 m-15 m,琵”22 m - 26型枪m, 29日m-34 m和46 m-39 m水平,接近表面,直到3 m的深度。热水层的存在支持PB5A温泉的存在。PB5A行还包括含水层层(40 - 1280Ωm)岩浆上方的岩层(> 1280Ωm)。图9 (b)是PB5B数据处理的结果显示相同的结果作为PB5A线。热水在PB5B线(图9 (b))存在19 m-43米水平剖面和达到6米深度的表面。PB5B线高于PB5A的海拔,所以对PB5A热水收集一个较低的位置。图9 (b)也显示了探地雷达的结果包括位置的状况调查。探地雷达的地面扫描结果显示PB5位置估计最大深度,直到表面下5米。绿色和蓝色层GPR结果表明含有一层水PB5位置。探地雷达的结果主要与蓝色层显示一层包含热水。

PB6网站由2电阻率行,即PB6A PB6B。每一行都是不同的,所产生的总深度25米PB6A线和14米PB6B线根据当前和潜在的分离电极用于PB6A线(100米)和PB6B线(50米)。的电阻率结果PB6A(图10 ())显示了热水层(< 40Ωm)存在沿着13 m-41 m, 50 m-55 m,和75 m - 79 m水平剖面和15米深度的表面。然而,在PB6B(图10 (b))热水层几乎涵盖了所有的水平剖面和表面下9米的深度。除此之外,在地下PB6是由粉砂岩层(40 - 1280Ωm)和岩浆岩层(> 1280Ωm)。

在PB6有3探地雷达线,2人在相同的位置与PB6A(图10 ())和PB6B(图10 (b))和第三个位于朝温泉(图10 (c))。探地雷达的结果表明热水流的存在支持PB6A电阻率的结果。探地雷达的地面扫描结果显示PB6位置估计最大深度,直到表面下5米。绿色和蓝色层GPR结果表明含有一层水PB6位置。蓝色的颜色如图10 (c)显示了温泉的存在。

在PB7站点的位置,有三电阻率行,即PB7A(图(11日)),PB7B(图11 (b)),和PB7C(图11 (c))。地电电阻率的异常总长度约为100米,深度范围的异常是25米。这个地区与地下水补给主要证明了建设公民的水库。在所有的电阻率行,似乎有热水层由蓝色表示层(< 40Ωm)。的电阻率结果PB7A(图(11日))显示了热水层(< 40Ωm)存在12 m-59 m水平剖面和息差从表面到25米的深度在表面下,也在77 m - 87 m水平剖面15米的厚度。然而,在PB7B(图11 (b)),热水层几乎涵盖了所有的水平剖面和利差超过20米的深度下表面。热水层在PB7C(图11 (c)琵”)存在20 m - 26型枪米和62米- 85米的水平剖面和延伸到7米深度的表面。总的来说,在PB7是由地下含水层层(40 - 1280Ωm)如图(11日)和11 (b)绿色的层。但图11 (c)有不同的特征;有一个入侵的火山熔岩层(> 1280Ωm) PB7C线。热水的热水层PB7将流向更低的地方。这种可能性的存在,证明了温泉在PB6海拔低于PB7。

地电电阻率支持数据、探地雷达法与电阻率在相同的位置。探地雷达的地面扫描结果显示PB7位置估计最大深度,直到表面下5米。绿色和蓝色层GPR结果表明含有一层水PB7位置。探地雷达数据解释PB7(图11)显示的存在潜在的热水在这条直线上。按照地电电阻率的结果,PB7A, PB7B, PB7C含水层形成的层。

位置PB8,有三电阻率行,即PB8A(图12(一个)),PB8B(图12 (b)),和PB8C(图12 (c))。地下是由岩石电阻率很高(> 1280Ωm)如图12。热水层的存在(< 40Ωm)小于火成岩层(> 1280Ωm)。在PB8B(图12 (b)),热水层是20 m-24米和77米- 84米水平剖面5米的厚度,而在PB8C热水层(图12 (c))是目前在10.5米- 12.5米和15 m-23米与3 m水平剖面的厚度。据估计,热水是PB4向较低的地方。这种假设是加强PB4温泉的存在。

电阻率支持数据,探地雷达数据在所有的电阻率。探地雷达的地面扫描结果显示PB8位置估计最大深度,直到表面下5米。绿色和蓝色层GPR结果表明含有一层水PB7位置。探地雷达结果图12显示层含水层的主导地位在所有行。

PB9网站由2电阻率行,即PB9A PB9B。地电电阻率的异常总长度大约是50米和深度范围的异常是12米。的地下PB9A线(图(13日))显示的存在低电阻率值(< 40Ωm)这是一个表示的热水。有一个温泉PB9A线11 m-13 m水平剖面和它一起到达3 m表面下的深度。PB9B电阻率线(图的结果13 (b))表明,含水层层(40 - 1280Ωm)和热水层(< 40Ωm)和3 m形成表面附近的厚度。同时,地下的底层是火山岩具有高电阻率值(> 1280Ωm)。

在图14成群出现,低电阻率值和传播。基于视觉的观察,温泉分布的左翼和右翼希尔和沿着河走流程。按照特点的水,流到一个较低的水平,热水的地下渗流对东北(Kendeng火山弧),较低的地形与断层系统和瀑布的存在。

5。结论

Blawan地区低电阻率值(< 40Ωm)解释为一个热水层。此外,电阻率值40至1280Ωm解释为含水层层和高电阻率值(> 1280Ωm)解释为火山岩。热水的地下渗流Blawan地热田遵循现有的断层。温泉的分布主要是东北遵循河流量的模式。一些温泉位于沿江显示地下渗流的热水不透水层电阻率值小于40Ωm。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

由于是由于物理、地球物理重点实验室Brawijaya大学和工作人员帮助。我们应感谢Blawan-Ijen团队从印度尼西亚多媒体和所有的朋友在数据采集他们的帮助与合作。这项研究的部分资金由PUPT PHK,和美国国际开发署。

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