CSAMT 法在臥龍湖地熱勘探中的應用

趙志宇

（東北煤田地質局物探測量隊，遼寧 沈陽 110101）

地熱資源是來自地球內部核裂變產生的一種清潔能量資源。具有可再生性，對于減少環境污染、緩解資源利用壓力、提高能源利用效率具有巨大的作用。目前，地熱能已被廣泛應用于取暖、制冷、溫泉及發電中，幫助促進國民經濟健康綠色發展。CSAMT 法，又稱可控源音頻大地電磁測深法，CSAMT[1]法采用人工場源，不受場外源的影響，抗干擾能力強。由于其發射功率大，橫向分辨率高，勘探深度大，對于深部地熱勘探具有很好的應用效果。工區位于臥龍湖景區內，采用CSAMT（可控源音頻大地電磁測深）進行地熱勘探，為下一步鉆探工作提供依據。

1 地質概況及地球物理特征

1.1 地質概況

工區區域地層基底為古生界、中元古界和新太古界地層，蓋層為中、新生界地層。自下而上為太古界前震旦系，中元古界薊縣系、青白口系，古生界奧陶-志留系下二臺子群、石炭系中統明城組，中生界侏羅系、白堊系，新生界第四系。

工區大地構造位置處于西部新華夏系閭山-山海關凸起和東部第二巨型隆起帶西豐-旅大斷裂之間的康平-新民凸起的康平凸起段。北有庫倫-甘旗卡-四平東西向隆起，南有珠爾山-三面船東西向斷褶帶與南側的下遼河凹陷相隔。屬松遼盆地南端。

工區周圍區域巖漿巖活動主要有燕山早期和燕山晚期巖漿巖活動。燕山早期侵入巖為花崗巖，其巖性主要為淺肉紅色黑云母花崗巖、黑云母鉀長花崗巖；燕山晚期侵入巖為火山巖和火山碎屑巖，主要巖性為灰色、淺灰色安山巖，組成建昌組（義縣組），其分布規律。

1.2 地熱地質條件

勘探區的蓋層是古生界變質巖系基底上形成穩定的碎屑巖為主的沉積建造，地層巖性主要為中生界白堊系孫家灣組砂礫巖、泥巖。熱儲層主要為基底變質巖古風化殼。地表水經深循環后，在充分吸收深部熱量后，通過斷裂和含水層導通賦存于上述熱儲層（帶）中。斷裂帶和孔隙裂隙發育帶則更有利于地下熱水的運移和富集。

1.3 地球物理特征

可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）方法由人工向地下供入音頻諧變電流建立電磁場，通過儀器在地面接收從地下反饋來的帶有地層特征的信息，根據不同時代、巖性地層電性特征達到勘查目的。

由于本區上部為第四系，全區廣泛發育，以殘坡積及沖洪積沉積物為主，由腐植土、黏性土和砂、礫石等組成，厚度30 m 左右，表現為低阻特征，視電阻率大致位于0～100 Ω·m；白堊系泉頭組巖性主要以泥巖、泥質砂巖夾細砂巖、砂礫巖為主，厚度120 m 左右，亦表現出低阻特征，視電阻率大致為100～300 Ω·m；白堊系三臺子組為主要含煤地層，巖性主要以砂巖、礫巖、泥巖、砂礫巖為主，厚度大約700 m，主要表現出中低阻特征，視電阻率大致為200～2 200 Ω·m；白堊系義縣組地層主要巖性為灰色、淺灰色安山巖，厚度400 m 左右，表現出高阻特征，視電阻率大致為2 200～3 000 Ω·m；奧陶-志留系地層主要巖性為片巖、變質巖、大理巖，厚度在1 000 m 左右，表現出高阻特征，視電阻率在3 000 Ω·m 以上；太古界巖性主要為花崗片麻巖、云母片巖、石英片巖、角閃片巖和綠泥片巖等，因此為高阻特征，視電阻率3 000～3 400 Ω·m。從以上分層來看，良好的地球物理特性為完成本次勘探的工作任務奠定了良好基礎。

2 工作方法與工程布置

2.1 基本原理

CSAMT 法在勘查深部地質構造方面具有較大優勢，具有低阻高敏感性，可有效規避高阻屏蔽，分辨能力（橫向）強，信號穩定，高信噪比，高效、經濟等優點[2]，使其在直接找礦、找礦前景預測、研究成礦目的層展布規律、探尋隱伏構造及侵入巖體等方面得到廣泛應用。

2.2 施工儀器與施工布置

使用儀器為加拿大鳳凰公司生產的V8-6R、RXU-3ER多功能接收機和TXU-30 發射機。工作頻率選擇為9 600～0.125 Hz，共37 個頻率點。施工采用赤道偶極測量裝置。接收至發射距離大于10.7 km，接收區域在發射偶極中心點的25°角的三角形面積內。

2.3 勘探線布置

根據地質任務和場地條件，在勘探區內共布置8 條測線，基本點距為50 m，如圖1 所示。

3 資料處理與解釋

3.1 解釋處理

解釋處理包括把自由坐標以大地三維坐標替換，將特定的數據組繪制常規圖件及通過必要的歸一化、靜態校正、濾波和導數計算來增強某種影響，如通過相減、相除或對等頻率、等深度的平均值進行重合疊加，從一組數據中消除其層狀效應，重合疊加法能消除區域影響，增強復雜層狀介質中微弱的橫向影響，如果濾波得當可以使細微異常特征突出出來。W3、W4、W8 線視電阻率綜合解釋剖面如圖2 所示。

圖1 施工布置圖

圖2 W3、W4、W8 線視電阻率綜合解釋剖面圖

圖3 立體水平切片圖

反演解釋處理使用的是中國地質大學（武漢）的CSAMT-SW 反演軟件。該軟件功能強大，可對原始采集數據進行編輯處理，諸如歸一化、靜態位移校正、濾波、近場改正等。該軟件主要特點是對整條剖面的ρa 斷面進行一維聯合反演，反演過程采用曲線圓滑法，最終提供反演后的電阻率剖面圖，供推斷解釋使用。

3.2 推斷解釋

立體水平切片情況如圖3 所示。

縱觀這3 條剖面，淺部及中上部（地表至標高-750 m之間）電阻率普遍在10～2 000 Ω·m 間變化，巖性橫向變化穩定，電阻率未發現明顯扭曲；而標高-750～-2 300 m 位置處，視電阻率等值線均發生扭曲，根據折曲形態初步推斷其為一走向近北東-南西向隱伏斷層，斷距70～300 m，傾向西南方向；在-2 300 m 至向下的地層中，等值線出現嚴重扭曲，橫行變化無規律性，在W8 線出現一較大區域低阻異常圈閉，一方面反應地層巖性的變化，一方面表現地層富水性變化。同時根據現場踏勘及實測資料可以發現上述推斷的斷層位置恰巧位于低阻異常區內。因此結合區域地層及本次物探成果分析，在W8 線W8-17 號點附近地下2 600 m 處為賦水有利區。根據視電阻率擬斷面圖繪制各層視電阻率水平切片圖，從切片圖可以看出，上節提到的賦水有利區在標高-2 400 m 切片上開始表現，且幅值較大，為地熱資源的形成提供了較好的條件。

4 結論

通過對該區所有測線反演結果分析，結合以往地質勘探資料及現場實測斷層位置，綜合分析并形成如下結論：勘探區存在一條東北—西南向較大斷裂構造，推斷該斷裂為區域較大斷裂，該區北東向斷裂在區域上以張性為主，有利于地表水對下部地熱層的運移；該區深部存在一個較大的低阻異常圈閉區域，賦水性相對圍巖較好。本次電法勘探結果取得了較好效果，為下一步鉆探工作提供了依據。