高密度電法在地熱勘探中的應用分析

■滕民強

（黑龍江省地球物理勘察院黑龍江哈爾濱150036）

高密度電法在地熱勘探中的應用分析

■滕民強

（黑龍江省地球物理勘察院黑龍江哈爾濱150036）

高密度電法在現代水文地質勘探工程中有著非常廣泛的應用，該方法具有探測深度大、精度高、數據采集效率高、點距小等多方面的優勢。論文首先對高密度電法及其工作原理進行了介紹，然后結合實例工程對高密度電法在地熱勘探中的應用進行了分析，從勘探結果來看，具有很好的地質勘探效果，能夠為地熱勘探工作提供可靠的地球物理依據。

高密度電法地熱勘探應用

1　高密度電法及其工作原理

高密度電法是基于介質電性差異，對人為施加電場條件下，地下傳到電流的變化分布規律進行研究的一種方法［1］。從本質上來看，高密度電法集中了電剖面法和電測深法。高密度電法是一種陣列式的勘探方法，數據采用分布式的方式進行采集，進行野外測量時，只需要將所有電極設置在一定的間隔測點上，測點的密度遠超常規電法，通常為1～10m之間。然后通過多芯電纜將其與程控式多路電極轉換開關進行連接。電極轉換開關是一種通過單片機控制的電極自動轉換裝置，它能夠結合實際需求對電極裝置的型式、極距以及測點進行自動轉換。測量信號通過電極轉換開關箱電法儀主機傳送，并按照一定的順序將測量結果依次存入到存儲器中。將測量結果導入到電腦之后，通過專業軟件對測量結果數據進行處理，能夠生成相應的地電斷面分布圖示。

電剖面法采取固定的極距進行電極的排列，沿剖面線逐點進行供電和測量，然后對視電阻率的變化規律進行觀察，采用下面的裝置對視電阻率的值進行測量：

圖1中的A、B兩點處插入供電電極，在A、B兩點間的M、N位置插入電極測量點間的電位差△UM N，通過視電阻率公式進行計算：

公式中的△UM N表示M、N之間的電勢差；I表示電路中的電流強度；K表示裝置的系數，可以根據AM、AN、BM、BN之間的距離關系計算出來：

從圖2所示的地熱探測示意圖來看，圖中的ρ1＞ρ2，ρ2表示地熱存儲層；ρ1表示地熱存儲層周圍的圍巖，由于受到溫度、礦化程度等因素的影響，地熱提的電阻率比周圍圍巖的電阻率低。通過高密度電法勘探裝置，可以獲取水平距離和視電阻率之間的關系。

2　實例分析

2.1勘探區域概況

勘探區域內部的構造較為發育，地層主要為二疊系，該地區的主要巖性包括板巖、石英巖、片綠巖、云母石英片巖等，部分地層還有燕山期的花崗巖，巖性為和云母花崗巖等。另外，該區域的大部分地區被第四系覆蓋，沿河谷和地勢低洼地帶分部，主要由沖積、以及堆積等作用形成。本次勘探工作主要是為了查找含水的斷裂構造，高密度電法主要是基于電阻率的勘探方法，含水的斷裂構造電阻值相對較低。在正式進行勘探之前，首先需要對該區域的電性參數進行詳細的的測量，具體典型參數如表1所示。

從表1中的數據能夠看出，含水斷裂構造的電阻率值非常低，與表層碎石土和基巖的電阻率之間存在較大的差異，因此，能夠滿足高密度電法的勘探條件。

2.2資料的處理和解釋

高密度電法的數據處理需要采用專門的res2dinv軟件進行處理，首先將野外采集的視電阻率原始數據進行格式轉換和預處理，并進行地形矯正，通過三種不同的方法進行正演，然后對三種方法的效果進行對比分析，選擇效果最佳的方法。利用圓滑約束最小二乘法反演迭代算法生成反演圖像，最后能夠獲取視電阻率成像色譜圖。結合獲取的二維地電斷面圖，對地質情況進行合理的解釋。在數據處理的過程中，需要注意的是，針對出現嚴重畸變的采樣數據，應該通過內插值的方法進行數據過濾，然后建立地形模型對地形數據進行校正［2］。

在高密度電法的成果圖中，斷層一般會與圍巖的電阻率呈現出明顯的差異。由于地下的地質條件具有較高的復雜性，斷層相對高電阻或者低電阻都有一定的可能，但是在縱向上的斷層的電阻率通常會產生一定的延伸。

2.3測線剖面

如圖3所示，圖3中存在A、B兩處異常，該兩處異常區域的電阻率表現出明顯的橫向變化，并且存在一定的縱向延伸，結合之前的地質資料，斷層的傾向和 A、B的傾向相同，因此判斷A、B兩處為含水斷層。A和B之間存在較大范圍的低電阻區域，該區域與已知的溫泉出露點之間的距離非常近，因此，推斷該低電阻區域是由地下地熱上涌充填巖石空隙形成的，所以地熱上涌的通道存在于斷層A和斷層B之間的區域，該位置為地熱勘探的重點異常區域。320m以及450m處下方的低電阻區域推測是由地表水下滲形成的。

3　結語

通過論文對高密度電法在地熱勘探中的應用進行分析發現，地質斷層與其周圍圍巖之間的視電阻率存在明顯的差異，我們可以通過該特點對地質斷層進行良好的探測，并了解地質斷層結構的分部特征，對于地熱勘探工作具有重要的意義。同時，在應用高密度電法進行勘探的過程中，采用了更多的電極進行數據的采集，相對于普通電法勘探來說，數據可靠性更高。另外，針對高密度電法的勘探結果，需要通過鉆探或者其它方法進行驗證，從而確保結論的可靠性，以便為后續勘探工作提供可靠的數據支持。

［1］程邈，傅焰林，李振宇.高密度電法在查明潛伏斷裂中的應用 ［J］.工程地球物理學報，2011（04）：417-420.

P621［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-354-1