AMT-CSAMT兩種方法在石阡縣中壩地熱勘查中的應用

王天才 熊英舉

摘要：隨著對綠色環保型能源需求的增加，地熱資源越來越受到重視，成為競相開發和研究的對象。我國是個能源消耗大國，同時也是個中低溫地熱資源蘊藏大國。針對我國中、低溫地熱資源的主要特點，本文主要研究了在地熱勘探中音頻大地電磁法和可控源音頻大地電磁法的應用，介紹了音頻大地電磁法及可控源音頻大地電磁法的原理、布線方式及單點特征曲線，并在已有鉆探資料的基礎上，對二維反演視電阻率斷面圖進行對比。

關鍵詞：音頻大地電磁法；音頻大地電磁測深；反演

1.引言

隨著國民經濟的發展和世界性能源的日趨緊張，地熱作為一種可供人們開發利用的能源，具有巨大的發展前景。地下熱水勘探中，因含水構造的電阻率與圍巖電阻率存在明顯的電性差異，依據這一特點可以查明勘查區內的控水斷裂及其深部延伸特征，指導地熱勘查工作。故選擇抗干擾能力及橫向分辨力較強的AMT與CSAMT兩種方法在同一工區的同一條測線進行地熱勘探對比，從而掌握勘查區的地層結構、構造形態、斷裂構造發育等情況特點。

2.勘查技術與方法

可控源音頻大地電磁測深法與大地電磁法、音頻大地電磁法同屬頻率電磁測深范疇，即通過調節二次場的頻率來改變探測深度，用測得的電場和磁場的比得到視電阻率，其不同之處在于激發場是否為人工控制。

2.1音頻大地電磁法

大地電磁測深法（MagnetotelluricSounding），簡稱MT，是蘇聯學者Tikhonov和法國學者Cagniard 50年代初提出來的利用天然交變電磁場研究地球電性結構的一種地球物理勘探方法。由于它不用人工供電，成本低，工作方便，不受高阻層的屏蔽，對低阻層分辨率高，而且勘探深度隨電磁場的頻率而異，淺可以幾十米，深可達數百公里，因此，近年來在許多領域都得到了成功的應用，引起了地球物理學家的廣泛興趣和極大的重視。由于我們接收到的頻率在人耳能聽見的范圍，所以這種方法又叫音頻大地電磁測深（AMT）。圖1為AMT的工區布設方式，圖2為單點布設方式。該方法主要能獲取視電阻率和阻抗相位兩個參數，能得到TE及TM模式的反演電阻率斷面，和阻抗相位擬斷面綜合解釋。

2.2可控源音頻大地電磁測深

由于天然場源的隨機性和信號微弱，MT法需要花費巨大努力來記錄和分析野外數據。為克服MT法的這個缺點，加拿大多倫多大學教授D.W.Strangway和他的學生Myron Goldstein提出了利用人工（可控）場源的音頻大地電磁法CSAMT。這種方法使用接地導線或不接地回線為場源，在波區測量相互正交的電、磁場切向分量，并計算卡尼亞電阻率以保留AMT法的一些數據解釋方法。CSAMT法屬于一種人工源的頻率電磁測深，但和通常的頻率域電磁測深不同。這主要因為CSAMT法測量兩個相互垂直的電磁場切向分量計算卡尼亞電阻率，因而具有較強的抗干擾能力，且更容易獲得對地電變化較靈敏的相位差信息。該方法主要能獲取視電阻率（頻率域）和阻抗相位（頻率域）兩個參數，經過反演可以得到電阻率斷面，和阻抗相位擬斷面綜合解釋，相當于AMT的TM模式。圖3為CSAMT接收端每一個排列布設方式，多個排列連接成線。

3.參數設置

物探儀器選擇V8多功能電法儀，其中AMT法數據采集點距50m，電極距長度選擇為20m。采集時長選擇為40min，頻率選取10400、8800、7200、6000、5200、4400、3600、3000、2600、2200、1800、1500、1300、1100、900、780、640、530、460、390、320、265、228、194、160、132、115、97、79、66、57、49、40、33、27、22、18、16.2、13.7、11.2、9.4、8.1、6.9、5.6、4.7、4.1、3.4、2.8、2.3、2、1.7、1.4、1.2、1、0.85、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3（10400-0.3共計60個頻率點），共計60個頻率，其單點測深曲線如圖4；CSAMT方法工作選取50m的點距，頻率選取9600、7680、5120、3840、2560、1920、1280、1024、711、512、355、256、178、128、88、64、44、32、22、16、11、8、5.6、4、2.8、2、1.4、1（9600-1共計28個頻率點），采樣時間選取研究地質橫向構造默認的30min，發射極距均在12km左右，發射極距AB約2km，其單點測深曲線如圖5。

4.工區實例

4.1工區概括

勘查區處于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱鳳岡北北東向構造變形區，以北北東向及北東向雁列式構造為主，形成大致平行排列的“多”字形褶皺斷裂群，褶皺構造以復式背、向斜為主，具有向斜窄背斜寬的較典型的侏羅山式隔擋式褶皺組合特征。在多起構造作用下，區內呈現褶皺密布、斷裂縱橫的較為復雜的構造景觀。

區內出露地層主要為奧陶系、志留系及第四系。現由老到新概述如下：

桐梓組（O1t）：厚度187m～257m，為生物灰巖夾頁巖，生物豐富，種類繁多，與下伏地層連續沉積。

紅花園組（O1h）：厚度60m～110m，灰色厚層—塊狀泥晶生物碎屑灰巖、生物屑灰質白云巖及礫屑灰巖，下部含順層和垂直層理分布的燧石團塊或條帶，中部夾兩層硅質巖。為區內鉛鋅含礦層之一，并產重晶石、螢石等。