地热勘查应用可控源音频大地电磁法的研究

王珣　孙仁刚

摘要：可控源音频大地电磁法（CSAMT）是一种人工控制的电磁法，其具有探测能力强、辨别度高等优势，并随着不断优化被各行各业高度关注并运用。随着我国经济的快速发展和社会的进步，人们对地热的需求逐渐加大，地热勘查力度有所提高。本研究以山东地区为例，研究可控源音频大地电磁法在地热勘查中的应用，以为相关领域研究和电磁法应用提供参考。

关键词：地热勘查；可控源音频大地电磁法；异常；反电阻率

前言：地热资源作为我国的重要资源之一，其寻找开采和应用愈加受到相关领域的重视。如今，地热资源运用到各行各业、如洗浴、医学、家庭供热、植物生长、水生物繁衍等等，具有较为鲜明的自身特点，是非常环保且经济价值高的资源类型。目前，山东省经济发展迅速，地热资源需求加大，相关部门也加大了地热勘察力度。由于地热资源开采存在一定的风险，采用稳定性好、开采深度大、准确性高的电磁法能够在很大程度上规避风险，实现勘察技术的飞速发展。

1基本原理和仪器选择

1.1可控源音频大地电磁法

可控源音频大地电磁法（CSAMT）主要利用人工控制方式，对底层电阻率计算的一种电磁法。CSAMT可以向地下层传达信号和电流，并计算出反电阻率和位置，利用现象分析掌握其运行特点[1]。此电磁法可以将勘察对象的电性勘探出来。其具有探测能力强、辨别度高等优势，使用范围较广。

1.2仪器选择

此次地热勘查主要采用加拿大凤凰地球物理企业生产的V8网络化功能电法仪，功率为30000w，频率F值范围为0.00005Hz≤F≤10000Hz，输出电流最高值为38A，输出功率最高值为2800w，支持软件有MT（天然源大地电磁法）、TDEM（瞬变电磁法）、TDIP（时间域激电法）、CSAMT（可控源音频大地电磁法）、AMT（音频大地电磁法）等等。V8电法仪能够应用于地热勘查、金属矿及非金属矿勘查、油气勘查、环境工程勘查等。

2可控源音频大地电磁法在地热勘查中的应用

2.1区域地质特征

山东勘查地区的地层自下到上是：泰山变质岩、白云岩、页岩、灰岩、页岩、砂岩、第四系散状地层。通常，最底层的电阻值比较大，大部分在104Ωm左右。而沉积岩电阻率数值相对来说小，有的低至10Ωm。一旦与具有水成分的断裂带相遇，则会提高其通水能力，使得电阻率快速降低。由此可见，此地区的不同岩层具有不同的电性，有利于地热勘查工作的进行。如表1为岩石层的电阻率值。

2.2施工应用

对山东省某区域进行地热勘察，利用迟到装置进行测量，其电极位于发射极甲乙方向，磁棒和测线方向成90°角。发射极甲乙主要为提供电源的两极，共长2000米，其两个坑分别向地下延伸60cm，并向其中倒入盐水，降低电阻率[2]。磁棒位于主要接收机的No.Ⅲ道旁边，并控制其与标准值差距上下幅度<2.9°。此勘查收发距离控制在5000米上下，位置在发射极两边。

在利用可控源音频大地电磁法对相关信息统计结束时，将所有的干扰因素排除，并采用不同矫正方式计算具体数值，以保证剖面分析[3]。其剖面共分为四个部分。第一个为山东省某区域的E-W测线。其W方向的电阻率较高，并逐渐向E方向递减，达到最低值。在约0.1km位置出现了较为显著的形状变异，其平均值呈现内凹趋势，周边的R%全部高于此处，因此可估计出为断带部位，并在此处做记号；第二个剖面位于此区域的N方向，测线成E-W分布。其W部电阻率值最大。在剖面0.24km左右部分呈现显著形变，成内凹状，且电阻率值低于周边地区，可估测为断带位置，并在此深度0.18km处做记号；第三个剖面同样为E-W测线，S方向电阻率值最大。在剖面30米左右出现显著的测线形变，呈内凹状，且电阻率值低于周边区域值，可估测其为断层。并在此0.18km处做记号；第四个剖面为S-N测量剖面，S方向电阻率最高。并依照其电阻率分布，在剖面0.4km处存在显著等值线弯曲现象，且呈现内凹状态，其电阻率值较周边区域值低，估测为断层导致。因此可在深度为0.6km处做好标记。通过将不同的1、2、3维电阻率剖面数据处理和分析，形成叠加，去除干扰因素，以判断山东省此地区的赋水状况和地质条件状况。最后组成由不同的铺面构成的电阻率剖面三维图（如图1）。

图1：地热勘查电阻率剖面三维图

结论：地热资源是如今我国社会发展中必不可少的资源之一，地热勘查工作尤为重要。山东省地热勘查工作不断地发展，其设备和仪器不断更新换代。笔者拟采用V8电法仪，利用可控源音频大地电磁法对山东省某区域进行地热勘查。通过对此地区区域状况的了解，利用仪器和电磁法进行电阻率测查，并找到断层即电阻率相对周边低的部位，并搜集数据加以分析，最后组成三维图，以深入了解区域地质特征，为地热资源的合理开采奠定良好基础。

参考文献：

[1]孙林.可控源音频大地电磁法在地热资源勘查中的应用[J].河北煤炭，2010，01（09）：247-248.

[2]刘瑞德，黄力军，孟银生.可控源音频大地电磁测深法在地热田勘查中应用效果初探[J].工程地球物理学报，2012，02（06）：816-819.

[3]王文昌，李建新.可控源音频大地电磁测深在新疆温泉县地热勘查中的应用[J].工程地球物理学报，2014，11（03）：338-341.endprint