AMT法在博羅縣地區勘查地下熱水中的應用

聶文昌，雷天浩

(江西省地質調查研究院，江西 南昌 330030)

大地電磁法(MT法)自20世紀50年代提出以來，經過幾十年的發展其在理論方法、儀器設備等方面都取得了長足的進步[1]，目前已經成為一種重要的地球物理勘探方法。音頻大地電磁法(AMT法)是在MT法的基礎上提出來的，其工作方法、觀測參數與MT法基本相同；AMT法的場源為天然音頻電磁場，頻率較MT法高[2]。近年來電磁法作為一種主要的物探方法成功用于地熱勘查研究中[3-4]。

1 AMT法的基本原理

AMT法是以天然交變的平面電磁波為場源，在地表接收與地下介質電性有關的正交電場、磁場分量，應用傅立葉變換將時間序列信號轉換為頻率域信號，通過阻抗張量計算得到不同頻率的視電阻率、阻抗相位等參數。因場源頻帶范圍很寬，依據電磁場的趨膚效應：高頻電磁場穿透淺，低頻電磁場穿透深，可知，通過研究大地對不同頻率電磁場的頻率響應，即可達到測深的目的，進而解決地電結構及斷裂構造等地質問題。

2 工區概況

本次工作區位于博羅縣某工區內，出露的地層主要有：下古生界(PZ1)老地層、白堊系上統南雄群下亞群(K2nna)及第四系(Q)。

1)下古生界(PZ1)：位于工作區中部，出露面積約占工作區面積的30%，該地層屬于老地層，受構造活動影響，地層巖性改變較大，且受后期第四系影響，露頭出露較少，調查中發現的露頭巖性主要為劇烈變質砂巖、石英巖，上覆地層為白堊系上統南雄群，呈不整合接觸。

2)白堊系上統南雄群下亞群(K2nna)：位于工作區北部，出露面積約占工作區面積的20%，為一套陸相含火山碎屑的砂頁巖，并伴有噴出的酸性火山巖，按其沉積韻律又可分為上下兩個亞群，與下覆地層呈不整合接觸；工作區出露巖性主要為紫紅色凝灰質砂質礫巖、層凝灰巖、凝灰質砂巖、粉砂巖、鐵質泥質頁巖等。

3)第四系(Q)：工作區內地勢平坦，第四系大面出露，約占工作區面積的50%。工作區主要出露為河流第一階地沖積層。該地層厚度受地形影響較大，厚度幾米到幾十米不等，出露巖性有灰白色-淺黃色粘土、砂質粘土、細砂層以及粘土與砂礫石混合物。

3 野外工作及數據解釋

3.1 野外工作

本次野外數據采集選用加拿大鳳凰公司生產的V8多功能電法儀、RXU-3ER、AMTC-30磁探頭、固體不極化電極。該儀器采樣自動化程度高，數據自動記錄和存儲，可實現數據回放。

3.2 數據解釋

地質解釋主要是根據實測視電阻率斷面圖結合區內地表地質、鉆孔情況進行電阻率對比判斷，從而確定異常源的地質屬性，最終繪制地質推斷成果圖，各反演斷面采用相同色標以使不同剖面統一至同一界面。

各測線視電阻率剖面圖上，橫軸為樁號，縱軸為高程，圖上等值線為視電阻率值。

如圖1所示,AMT法1線視電阻率反演斷面及地質推斷成果圖，測線方向226°，剖面總長480 m，點距20 m。斷面視電阻率異常橫向上呈現“左低右高”，縱向上呈現“淺低深高”特征。結合地質資料分析，小號端電阻率量值低的主要原因是斷裂構造帶破碎空間充填水等導致；大號端電阻率量值高，主要是因為中深部隱伏下古生界變質砂巖電阻率相對白堊系南雄群砂巖電阻率較高。其中樁號1000、高程-700m～樁號1300、地表段相對中低阻過渡帶，認為屬斷裂破碎帶反映，異常特征和位置與F2相對應，即傾向北東，傾角約70°；樁號1000、高程-50m～樁號1320、高程-700m相對低阻異常條帶認為屬斷裂破碎帶反映，編號FD1，傾向南西，傾角>60°；樁號1100、地表～樁號1380、高程-350m段相對低阻異常條帶推斷為斷裂破碎帶，編號FD2，傾向南西，傾角大于40°；樁號1500、高程-200～樁號1220、高程-1200一線相對中高阻異常過渡帶認為屬白堊系南雄群下亞群砂巖與下元古界強烈變質砂巖巖性分界面。斷面中部局部相對中高阻異常認為屬高壓線等人文干擾因素引起的局部不均勻假異常，經數據圓滑處理后有所消除。

圖1 AMT法1、3線視電阻率反演斷面及地質推斷成果圖

AMT法3線視電阻率反演斷面及推斷地質成果圖，測線方位226°，剖面總長460 m，點距20 m。3線異常特征與1線基本相似。

如圖2所示,AMT法2線視電阻率反演斷面及推斷地質成果圖，2線測線方位角：1100～1480段132°，受魚塘地形因素影響，1480～1700段測線方位122°，剖面總長600 m，點距20 m。斷面視電阻率橫向上呈現西低東高，縱向上呈現淺部低深部高異常特征。其中樁號1100、高程-800m～樁號1300、地表相對低阻異常條帶推斷未斷裂破碎帶，編號FD3，傾向北西，傾角>70°；樁號1700、高程-100～樁號1550、高程-1200一線相對中高阻異常過渡帶認為屬白堊系南雄群下亞群砂巖與下元古界強烈變質砂巖巖性分界面。樁號1300～1500段相對中高阻異常認為主要屬高壓線人文干擾影響導致的假異常。

圖2 AMT法2、4線視電阻率反演斷面及地質推斷成果圖

AMT法4線視電阻率反演斷面及推斷地質成果圖，測線方位128°，剖面總長480 m，點距20 m。4線異常特征與2線基本相似。

4 結語

從上圖的應用結果中可以看出，通過本次物探工作劃分了白堊系南雄群下亞群砂巖與下元古界變質砂巖巖性分界面，共推測斷裂破碎帶4條，其中北西向斷裂帶3條(編號F2、FD1、FD2)，北東向斷裂構造1條(編號FD3)，認為4條斷裂在測區北西端相互交匯可能性較大。且F2與下元古界強烈變質砂巖接觸，形成較好的導熱通道，FD3走向北東，為較好的導水斷裂，因此二者交匯部位認為是較好的找尋地熱水的有利部位，即1線樁號1200附近。但考慮到地熱水受淺表水中和等因素，而斷裂帶F2和FD3產狀較陡等因素影響，認為應選擇北西端平面位置距離斷裂F2和FD3200～300 m適當位置布孔找尋中深部熱水(隔離淺表水)。可參考本次物探工作結合地質資料選擇合適位置進行鉆孔驗證等地質工作。