地熱勘查應用可控源音頻大地電磁法的研究

王珣　孫仁剛

摘要：可控源音頻大地電磁法（CSAMT）是一種人工控制的電磁法，其具有探測能力強、辨別度高等優勢，并隨著不斷優化被各行各業高度關注并運用。隨著我國經濟的快速發展和社會的進步，人們對地熱的需求逐漸加大，地熱勘查力度有所提高。本研究以山東地區為例，研究可控源音頻大地電磁法在地熱勘查中的應用，以為相關領域研究和電磁法應用提供參考。

關鍵詞：地熱勘查；可控源音頻大地電磁法；異常；反電阻率

前言：地熱資源作為我國的重要資源之一，其尋找開采和應用愈加受到相關領域的重視。如今，地熱資源運用到各行各業、如洗浴、醫學、家庭供熱、植物生長、水生物繁衍等等，具有較為鮮明的自身特點，是非常環保且經濟價值高的資源類型。目前，山東省經濟發展迅速，地熱資源需求加大，相關部門也加大了地熱勘察力度。由于地熱資源開采存在一定的風險，采用穩定性好、開采深度大、準確性高的電磁法能夠在很大程度上規避風險，實現勘察技術的飛速發展。

1基本原理和儀器選擇

1.1可控源音頻大地電磁法

可控源音頻大地電磁法（CSAMT）主要利用人工控制方式，對底層電阻率計算的一種電磁法。CSAMT可以向地下層傳達信號和電流，并計算出反電阻率和位置，利用現象分析掌握其運行特點[1]。此電磁法可以將勘察對象的電性勘探出來。其具有探測能力強、辨別度高等優勢，使用范圍較廣。

1.2儀器選擇

此次地熱勘查主要采用加拿大鳳凰地球物理企業生產的V8網絡化功能電法儀，功率為30000w，頻率F值范圍為0.00005Hz≤F≤10000Hz，輸出電流最高值為38A，輸出功率最高值為2800w，支持軟件有MT（天然源大地電磁法）、TDEM（瞬變電磁法）、TDIP（時間域激電法）、CSAMT（可控源音頻大地電磁法）、AMT（音頻大地電磁法）等等。V8電法儀能夠應用于地熱勘查、金屬礦及非金屬礦勘查、油氣勘查、環境工程勘查等。

2可控源音頻大地電磁法在地熱勘查中的應用

2.1區域地質特征

山東勘查地區的地層自下到上是：泰山變質巖、白云巖、頁巖、灰巖、頁巖、砂巖、第四系散狀地層。通常，最底層的電阻值比較大，大部分在104Ωm左右。而沉積巖電阻率數值相對來說小，有的低至10Ωm。一旦與具有水成分的斷裂帶相遇，則會提高其通水能力，使得電阻率快速降低。由此可見，此地區的不同巖層具有不同的電性，有利于地熱勘查工作的進行。如表1為巖石層的電阻率值。

2.2施工應用

對山東省某區域進行地熱勘察，利用遲到裝置進行測量，其電極位于發射極甲乙方向，磁棒和測線方向成90°角。發射極甲乙主要為提供電源的兩極，共長2000米，其兩個坑分別向地下延伸60cm，并向其中倒入鹽水，降低電阻率[2]。磁棒位于主要接收機的No.Ⅲ道旁邊，并控制其與標準值差距上下幅度<2.9°。此勘查收發距離控制在5000米上下，位置在發射極兩邊。

在利用可控源音頻大地電磁法對相關信息統計結束時，將所有的干擾因素排除，并采用不同矯正方式計算具體數值，以保證剖面分析[3]。其剖面共分為四個部分。第一個為山東省某區域的E-W測線。其W方向的電阻率較高，并逐漸向E方向遞減，達到最低值。在約0.1km位置出現了較為顯著的形狀變異，其平均值呈現內凹趨勢，周邊的R%全部高于此處，因此可估計出為斷帶部位，并在此處做記號；第二個剖面位于此區域的N方向，測線成E-W分布。其W部電阻率值最大。在剖面0.24km左右部分呈現顯著形變，成內凹狀，且電阻率值低于周邊地區，可估測為斷帶位置，并在此深度0.18km處做記號；第三個剖面同樣為E-W測線，S方向電阻率值最大。在剖面30米左右出現顯著的測線形變，呈內凹狀，且電阻率值低于周邊區域值，可估測其為斷層。并在此0.18km處做記號；第四個剖面為S-N測量剖面，S方向電阻率最高。并依照其電阻率分布，在剖面0.4km處存在顯著等值線彎曲現象，且呈現內凹狀態，其電阻率值較周邊區域值低，估測為斷層導致。因此可在深度為0.6km處做好標記。通過將不同的1、2、3維電阻率剖面數據處理和分析，形成疊加，去除干擾因素，以判斷山東省此地區的賦水狀況和地質條件狀況。最后組成由不同的鋪面構成的電阻率剖面三維圖（如圖1）。

圖1：地熱勘查電阻率剖面三維圖

結論：地熱資源是如今我國社會發展中必不可少的資源之一，地熱勘查工作尤為重要。山東省地熱勘查工作不斷地發展，其設備和儀器不斷更新換代。筆者擬采用V8電法儀，利用可控源音頻大地電磁法對山東省某區域進行地熱勘查。通過對此地區區域狀況的了解，利用儀器和電磁法進行電阻率測查，并找到斷層即電阻率相對周邊低的部位，并搜集數據加以分析，最后組成三維圖，以深入了解區域地質特征，為地熱資源的合理開采奠定良好基礎。

參考文獻：

[1]孫林.可控源音頻大地電磁法在地熱資源勘查中的應用[J].河北煤炭，2010，01（09）：247-248.

[2]劉瑞德，黃力軍，孟銀生.可控源音頻大地電磁測深法在地熱田勘查中應用效果初探[J].工程地球物理學報，2012，02（06）：816-819.

[3]王文昌，李建新.可控源音頻大地電磁測深在新疆溫泉縣地熱勘查中的應用[J].工程地球物理學報，2014，11（03）：338-341.endprint