音頻大地電磁法及其在地熱勘探中的應用

（廣西壯族自治區地球物理勘察院 廣西柳州545005）

（廣西壯族自治區地球物理勘察院 廣西柳州545005）

AMT（音頻大地電磁測深）是研究大地構造的一種地球物理方法。AMT采用天然場源，具有不受高阻層屏蔽、對高導層分辨能力強，資料處理與解釋技術成熟，勘探深度大、勘探費用低、施工方便、快速高效等優點。

AMT地熱勘查應用成果優點

1 AMT方法原理及特點

1.1 方法原理簡介

AMT測深的實質測量由于太陽風或太陽黑子活動及赤道區的閃電雷擊在地球表面產生的各種頻率的水平電場和水平磁場，然后通過阻抗與電阻率的關系計算視電阻率從而了解地下電性結構。其基本原理是：依據不同頻率的電磁波在導電媒質中具有不同趨膚深度的原理，在地表測量由高頻至低頻的地球電磁響應序列，經過相關的資料處理來獲得大地由淺至深的電性結構。

根據前人研究資料，一般認為AMT趨膚深度與波長分別為：

ε、μ、σ分別是介質的介電常數、磁導率、電導率。如果取大地中μ的常見值為μ0=1.256×10-6H/m，并以2πf和1/ρ分別代替上式中的ω和σ，則可把趨膚深度δ寫成：

雖然趨膚深度在某種意義上說與電磁波在介質中穿透的深度有關，但它并不代表電磁勘探中實際的有效勘探深度。探測深度（d）和趨膚深度存在一定差距，這是因為探測深度是指某種測深方法的體積平均探測深度，如果將電磁波能量衰減到50%時的深度稱為“勘探深度”，其經驗公式為：

圖1 數據解析流程圖

該式說明，隨著電阻率的減小或頻率增高，勘探深度變淺；反之，隨著電阻率增大或頻率降低，勘探深度加深。所以，當大地電阻率一定時，改變信號頻率，便可以得到由淺至深的電阻率變化關系，由此可見探測深度與頻率成反比，我們可以通過改變發射頻率來達到測深的目的。這就是頻率電磁測深的基本原理。

1.2 方法特點

（1）工作效率高。（2）勘探深度大。（3）橫向分辨能力高。（4）地形影響小。（5）不受高阻地層屏蔽和對低阻層有較高的分辨能力。（6）資料處理與解釋技術成熟。

2 數據處理

數據反演和數據解析流程如圖1所示。

3 應用實例

3.1 利用AMT進行地熱勘查

本文所涉及的地熱勘查主要是對斷裂破碎帶賦水的勘查，所以，概括來說就是尋找低阻異常區，尋找含水型斷裂破碎帶電阻率主要體現為：

（1）電阻率異常呈低阻密集梯度帶變化；

（2）電阻率異常呈低阻串珠狀或呈條帶狀展布；

（3）地電異常被切割呈不連續分布，高低阻橫向突變。

本次工作區主要巖性為志留紀侵入巖，屬花崗巖體，顯示相對高阻；而充水構造破碎帶等熱儲帶電阻率值一般較小，顯示相對低阻。根據地質資料，F1為已知區域大斷裂，且亦為本次勘探的對象。具體成果圖如圖2。

根據圖2，測區的4條勘探剖面異常連貫，高低阻之間存在著一定的連續性，異常梯度明顯；4條剖面整體的異常分布由小號到大號（由西到東）為中高阻—低阻—高阻，且各高低阻間異常分布界線明顯。在大號點方向，都存在了一明顯高阻異常體，一直往深部延伸，據地質資料及實地勘查，該處出露志留紀侵入巖，屬花崗巖體，推斷此高阻體為完整的花崗巖侵入體。在1、2線的高阻體的西面（左方）主要電性分布為高阻--中阻--低阻，推斷西面中高阻異常體為不完整花崗巖體侵入體；3、4線的西面主要以高阻為主，推斷此亦為不完整的花崗巖侵入體，在3線1260點及4線1320點存在一主要低阻異常帶，且此低阻異常有一定的下延趨勢，異常呈低阻梯度帶變化，由于地表出露的巖石均為高電阻率碳酸鹽巖或花崗巖，推測斷裂構造是引起此處范圍低阻異常的主要因素。推斷此處為區域大斷裂F1通過處，低阻異常帶較寬，證明F1斷裂構造發育良好，且附近極有可能發育有次一級的小斷裂。斷裂構造F1，傾向西，傾角約72°。根據該低阻異常特征，在1線960點到1200點、2線720點到960點間的海拔高程為200—300m深度段低阻異常最為明顯，說明該段斷裂帶含水性較好，是深部地熱水主要補給源，構造亦較發育。在1線的240點、2線的0號點的表面到深部均存在一中高阻與低阻的梯度分界線，3線表層未見表現，但在海拔1400處亦可看出此低阻異常，推斷此處為F2斷裂通過處，傾向東，傾角約78°，1—4線西面造成不完整花崗巖侵入體與此斷裂有關。此斷裂雖不是探測目標，但仍有一定的意義。

圖2 工作區AMT成果圖

4 結語

在1線進行了鉆孔驗證，證實了斷裂F1的存在，且破碎非常發育。從AMT所取得的成果及鉆孔驗證可以知道，AMT在地熱勘查中具有不受高阻地層屏蔽和對低阻層有較高的分辨能力，且得到顯著的效果。AMT在以后的資源勘查中會繼續發揮其重要性，特別是針對一些巖溶、灰巖及具有低阻屏蔽的地區不失為一種較好的物探方法。隨著電子技術的迅速發展，AMT的研究也將日趨完善，其將會在我國的礦產資源勘查中扮演重要的角色。

[1]陳樂壽劉任王天生，大地電磁測深資料處理與解釋，石油工業出版社，石油地球物理勘探叢書

[2]陳文華音頻大地電磁法及其今后的研究方向

音頻大地電磁法及其在地熱勘探中的應用

■李葉飛

P631.3[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-137-2