CSAMT法在梁山地區地熱資源勘查中的應用

冒我冬

（山東省煤田地質局物探測量隊，山東 濟南 250104）

1 工作區概況

工作區位于梁山縣西部、鄆城縣北部。處于黃河沖積平原的前緣，地形西高東低、南北高中間低平，呈簸箕狀向東逐漸緩降。

1.1 巖性

該區地層和構造情況較為簡單，工區均被第四系覆蓋，巖性以粘土及粉砂質粘土為主，厚度約幾十米至幾百米；下伏第三系地層主要以紫色泥巖、砂巖、砂礫巖為主。二疊系巖性由灰色、黑灰色砂巖、粉砂巖及泥巖組成，石炭系在本區賦存本溪組和太原組，巖性以灰黑色泥巖、頁巖、砂巖為主，夾灰巖及煤層。石炭系下方為奧陶系地層，巖性以厚層狀石灰巖、白云質灰巖為主。

1.2 構造

區內主要斷裂構造是東西向汶泗斷裂和南北向東阿斷層、田橋斷層。工作區周邊勘探程度較高，工作區內勘探程度低。

2 工作方法

2.1 方法原理及儀器

可控源音頻大地電磁法簡稱CSAMT法。該方法是20世紀80年代末興起的一種地球物理技術，基于電磁波傳播理論和麥克斯韋方程組導出的水平電偶極源在地面上的電場及磁場，在地面上觀測2個正交的水平電磁場（Ex，Hy）獲得地下的視電阻率ρs。當地表電阻率固定時，電磁波的傳播速度（或探測深度）與頻率成反比。高頻時，探測深度淺，低頻時，探測深度深，可以通過改變發射頻率來改變探測深度，從而達到變頻測深的目的。

本次CSAMT工作采用加拿大鳳凰公司的地球物理電磁觀測系統V8電法工作站。

2.2 野外工作方法

根據試驗確定本次勘探發射偶極距為1.5km，收發距為11～12km，發射頻率為0.25～2560Hz，低頻發射電流為20A，測線方向與發射偶極平行，測量參數為卡尼亞視電阻率及阻抗相位，保證信噪比和勘探深度，滿足了本次勘探要求。

2.3 數據處理

可控源音頻大地電磁法數據處理分為預處理和解釋處理。預處理工作利用V8電法工作站生產廠家加拿大鳳凰公司CMTpro模塊完成，進行了數據編輯、畸變點剔除、校正等工作。解釋處理采用美國zonge公司開發的scs2d軟件進行了近場校正、靜態校正以及一維、二維反演。一維反演是在各測點卡尼亞視電阻率曲線的基礎上作單點反演，然后將同一測線的單點反演數據連成剖面，剖面的細部特征較明顯。二維反演則將相鄰測點進行聯合反演，相對較圓滑。反演完成之后，最后選擇比較逼近真實地質模型的反演結果，利用Surfer軟件繪制成圖。

3 異常特征及地質解釋

3.1 反演剖面與已知鉆孔對比分析

圖1為L1線反演電阻率斷面圖，斷面圖橫坐標為點號，縱坐標為標高。

斷面圖顯示該地區地層為水平層狀地層，反演電阻率斷面圖上淺部電阻率等值線大體呈水平層狀分布，與實際地層情況吻合。L1線反演電阻率斷面圖上顯示新生界地層電阻率較低，約為5～20Ω.m，該地段新生界地層厚度約為250～450m，往小號方向新生界地層深度逐漸增加。鉆孔位置4000樁號附近新生界地層厚度約300m，與鉆孔揭露Q+N深度306吻合。鉆孔揭露新近系下部有部分石炭系地層賦存，厚度約62m，石炭系下方為170m奧陶系地層，再往深部為1062.3m泰山群Art地層，斷面圖上進入奧陶系地層后，電阻率等值線變化較劇烈，奧陶系和泰山群地層顯示為高阻特征，電阻率一般大于50Ω.m，斷面圖上顯示深度與鉆孔揭露深度吻合較好。

圖1 L1線視電阻率擬斷面圖

綜合地層與反演電阻率斷面圖橫向與縱向對比分析，認為本次反演結果與鉆孔揭露情況、地層實際情況對應較好。

樁號2800～3200點位置，新生界地層下方電阻率等值線變化劇烈，呈向小號方向傾的趨勢，推斷為汶泗（支）斷層的反映。樁號1800～2000點位置兩側電性變化劇烈，小號側電阻率比大號側電阻率整體偏小，推斷汶泗斷層從該位置穿過。推斷1100～1600樁號奧陶系頂界面約位于-1000～ -1200m標高位置。

3.2 斷裂構造的分析

圖2 L3線視電阻率擬斷面圖

從L3線視電阻率擬斷面圖可以看出，-200～-300m標高以淺橫向上電性特征較一致，呈低阻特征，電阻率值約5～20Ω.m，為第四系和新近系地層的反映，往小號方向，新近系底界面深度逐漸增加。

新近系下方應有石炭系奧陶系地層賦存，-200～-600m標高電阻率等值線整體呈層狀分布，電阻率等值線向大號方向傾，推斷地層向大號方向傾，與新近系底界面呈不整合接觸。-600m標高下方電阻率等值線呈不規則分布，成層性不明顯，推斷為泰山群地層的反映。

7000～7200 樁號附近電阻率等值線變化劇烈，向小號方向傾，兩側電性呈臺階狀分布，推斷該位置為東阿斷層的反映，東阿斷層向小號方向傾，斷距約300m。

4 地質成果

（1）綜合本區視電阻率反演斷面圖分析可知，測區新生界底界面東北淺，西南部深，最深處位于測線的最小號位置；

（2）工作區斷層較多，構造較為復雜，從斷面圖上顯示的斷點一般較為清晰，大部分斷點可靠性較高，通過本次物探工作解釋了區域構造汶泗斷層、汶泗支斷層、東阿斷層、東阿支斷層、倪樓斷層及田橋斷層在區內范圍的位置、走向及落差情況，但因測線網度較稀，在斷層組合上仍存在一定局限性；

（3）根據各條測線斷面圖的電阻率解釋了奧陶系頂界面的層位，分析了埋藏深度及形態特征，本次奧陶系底界面根據泰山群地層電阻率等值線不成層分布，一般呈直立或不規則形態分布的特點進行劃分，斷面圖上顯示各條測線中間及大號位置埋深較淺，測線小號位置受東阿斷層、汶泗斷層影響，奧陶系地層埋藏較深。

5 結束語

通過CSAMT法勘探基本查明了測線控制范圍的較大的斷裂構造，推斷了工作區的地層結構，起伏形態及熱儲層奧陶系頂界面的深度，為下一步地熱資源的勘查提供了可靠的地質依據，取得了很好的地質效果。