試析地面電法在地熱探測中的應用

趙健

摘要：近些年來，我國對資源能源的消耗都大大增加，一些不可持續資源已經無法滿足我國經濟發展的需要，需要去開發一些可持續，可循環發展的資源，因此我國便加強對地熱能的開發力度。本文對地面電法在地熱探測中的應用進行探討，以供參考。

關鍵詞：地面電法；地熱探測；應用

1地面電法在地熱探測中發揮的重要作用

地熱能作為一種可再生資源，有其自身獨特的優勢和熱點，與傳統的資源能源相比，地熱能更加實際，更加環保，更加經濟實用，對于我國而言，它可以在滿足國家經濟發展的同時，還可以滿足我國人們對地熱能的需求，更可以保護環境，美化大自然。而對偏遠地區的人們來講，它可以提供源源不斷的電力，提高人們的生活質量和水平，加快當地經濟的發展。在國外，地熱能是一種非常寶貴的資源，尤其是在火山地震帶周圍的國家，更加能夠很好地利用這些資源為經濟發展和人們的生活創造福利，還有一些歐美國家，利用地熱能來發電，彌補其電力不足的難題。而且，在亞洲的許多國家，正在積極地進行地熱能的開發，并投入使用到日常生活工作當中。

2地面電法在地熱探測中的應用

本文以某地區地熱探測為例進行研究，依據以往地層、地質、構造等資料，該地區輝有儲藏地下熱水的可能，為今后地熱資源的開發利用，相關單位對該區域的地熱資源進行勘查。

2.1地電場特征

（1）地質構造電性異常特征。本工區地層橫向有層狀分布特點，不同巖層具有不同的導電性，在橫向上導電性相對均一。地層均勻連續時，相應的地電斷面上視電阻率等值線均勻平滑，縱向有斷層等構造分布時，橫向上視電阻率的均勻變化規律遭到破壞，電阻率等值線在橫向上表現出明顯的錯斷，這就是本次探測的地球物理前提。本勘探區地表為剝蝕—堆積的丘陵—丘間地貌。地表土石混雜。地表地層橫向變化大，要求所選擇方法能夠很好地克服靜態偏移的影響，應特別注意發射和接收部分的地表接地條件，以及大深度探測對觀測數據的影響。由于本區這種電場強度的差異，在本區進行電法勘測，是具備其地球物理前提條件的。

（2）地下熱水的電性異常特征。巖石和水的電阻率均與溫度有密切的關系，當水的溫度高或巖石孔隙、裂隙中充填有熱水時，它們的電阻率將會明顯降低，溫度越高，視電阻率越低；水的礦化度不同，電阻率也不同，礦化度越高，電阻率越低，地下熱水的礦化度往往比普通水要高，這就造成了普通水和地下熱水不同的電阻率差異。經以往對地深井熱水和普通冷水分別進行了不同溫度時的電阻率測試，其結果基本符合上述情況，隨著溫度的升高，電阻率明顯下降，在相同溫度時，兩種水的電阻率也有一定差異。在相同巖性的巖體中，由于深部的熱傳導或斷層影響，同樣可產生低阻異常，所以在本區采用可控源音頻大地電磁測深法和視電阻率測深法圈定低阻地熱異常范圍，是具備較好的地球物理前提條件的，能夠取得預期的地質效果。

2.2地面電法在地熱探測中的應用特點

（1）地面電法技術速度較快、效率非常高。應用地面電法的地熱探測技術相對于之前的勘測技術，它的勘測效率是非常高的，而且速度非常快，是原來勘測技術的10倍左右，大大提高了勘測人員的工作效率和地熱勘測的整個效益。（2）輕巧簡潔，攜帶方便。地面電法因為它是通過地面物質的電磁場來接收信號的，并不需要許多非常龐大的機器設備來做輔助，所以它的制作非常的方便，并易于攜帶，而且使用起來也非常的方便。（3）抗干擾能力較強。針對之前的地面電法的缺陷和不足，我國對這一技術進行了必要的改進，增加了許多抗干擾的因素和設備來防止在接收物質信號的同時受到其他設備的干擾，使得技術可以很快地投入使用。（4）準確度高，精準度好。地面電法由于采用了最新的先進技術，其分辨率非常的高，可以精確測量物質所在的具體位置和勘測范圍，可以有效地節省很多不必要的措施。

2.3野外工作方法

（1）可控源音頻大地電磁法?？煽卦匆纛l大地電磁法（簡稱CSAMT）是在音頻大地電磁法（AMT）的基礎上發展起來的一種人工場源頻率測深法，它用地面偶極子或水平線圈作為人工信號源產生可控的電磁信號，通過接收不同頻率的電磁信號達到測深的目的。

在CSAMT方法勘探中，往往研究的是均勻半空間點電源或磁偶極子在地面上產生的場，這是因為構造電磁法勘探是在地面上進行觀測的。由場論可知，偶極天線產生的電磁波實際上是向四面八方輻射的，就波的傳播途徑可分為天波、地面波和地層波。電磁波在地下的波長遠小于空氣中的波長，這樣一來沿地表傳播的地面波（用S0表示）和直接在地中傳播的地層波（用s1表示）在某一時刻t時，由于波程差，就會在地面附近形成近于水平的波陣面，造成一個幾乎是垂直向下傳播的S波，即近似的水平極化平面波。S0波、s1波和S*波在傳播過程中均與地下地質體發生作用，并把作用結果反映到地面觀測點。根據交流電的趨膚效應，頻率不同其穿透深度不同，頻率高時電磁場分布于淺層，頻率低時電磁場分布在較深范圍內，所以改變發射頻率，可以研究不同深度上的地質情況。

（2）直流垂向電測深法。采用垂向四極對稱視電阻率測深法，使用的儀器是JJ-3A型積分式激發電位儀。裝置形式是梯度裝置，即測量電極距選擇在AB/30≤MN≤AB/3，最大測量電極距（MN/2）max=150m，最小測量電極距（MN/2）min=3m，最大供電電極距（AB/2）max=1500m，最小供電電極距（AB/2）min=30m，供電電源為某品牌1號高能鐵殼電池裝入JJ-116型電池箱，串、并聯供電，最大供電電壓Umax=12.8V，最大供電電流Imax=2500MA。

3結語

地熱開發已經成為未來能源資源開發的一個重大的發展趨勢，也具有非常廣闊的市場和競爭力，同時也展現出非常巨大的發展利用空間和美好前景，這種地熱能開發有利于資源調整，優化能源開發結構，保證經濟可持續發展，實現節能減排，保護環境的作用，這就需要我們全社會的共同努力。

參考文獻：

[1]電法在地質勘察中的應用[J].宋葛玉.世界有色金屬.2017（03）.

[2]隨機等效介質探地雷達探測技術和參數反演[D].李靜.吉林大學2014.

（作者單位：山西省煤炭地質148勘查院）