CSAMT在地热资源勘查中的应用

栾 城，姜大伟，王建伟，孙志强

（辽宁省北票市水资源办公室，辽宁北票 122100）

1 应用理论基础

热资源是一种集水、热特性于一体的绿色新型能源，是可永久利用的新兴清洁能源，开发利用地热资源，可减少传统燃料的消耗，缓解能源供需矛盾，改善环境质量，实现节能减排目标，乃至促进国民经济的发展。

CSAMT（可控源音频大地电磁法）是在大地电磁法（MT）和音频大地电磁法（AMT）的理论基础上，使用了人工发射的可控制场源，达到了测量地下不同地质体的电性差异及测深的目的，解决了MT和AMT法的天然场源微弱和多变性等问题，属于人工场源物探方法。

CSAMT法是以有限长接地电偶极子为场源，在距偶极中心一定距离处同时观测电、磁场参数的一种电磁测深方法。文中勘查采用赤道偶极装置进行标量测量，同时观测与场源平行的电场水平分量Ex和与场源正交的磁场水平分量Hy。然后利用电场振幅Ex和磁场振幅Hy计算阻抗电阻率 ρs。观测电场相位Ep和磁场Hp，用以计算阻抗相位ϕ。用阻抗电阻率和阻抗相位联合反演计算可控源反演电阻率参数，最后利用可控源勘探反演的电阻率进行地质推断解释。

CSAMT观测点位于电偶源中垂线两侧各15°组成的扇形区域内。电磁波在地下传播时，其能量随传播距离的增加而逐渐被吸收，当电场强度衰减为地表值的1/e时，为有效穿透深度δ（趋肤深度），即CSAMT法的理论探测深度。当收发距离r＞3δ时，反演计算出的岩层视电阻率最接近真电阻率。实际工作中，实际探测深度（d）和趋肤深度存在一定的差距，实际探测深度是指某种测深方法的体积平均探测深度，其经验公式为：

由此可见，探测深度d与电阻率 ρ成正比，与频率 f成反比，即可达到频率测深的目的。

2 勘查工作区基本情况

工作区位于北票市东官河流域下游一级阶地内，朝阳以北段落与北票南天门推覆构造重接，切割孙家湾组及更老地层。见有中上元古界-古生界，呈构造透镜体夹持于断裂带内。该断层属压-压剪性壳断裂，在测区西部临近有近北西向北票～义县断裂构造，自北票西部平顶山始，经东官营子、土城子、北票，向南东过上园、义县前杨柳屯至百兰庄北结束，呈北西向延伸，长约100 km，地表仅有局部显示。但据历史重力及航磁资料，沿断裂带重力场发生扭畸，磁性体错断。由此推断，应存在北西向断裂构造。

建平北部、朝阳市及阜新地区温泉受北北东向断裂控制（辽宁省区域地质志），上述断裂构造对深部地热流体的导通起着重要作用。

3 具体工作方法

2017年7月，用Zonge公司生产的GDP32Ⅱ多功能电法工作站，对工作区域进行了物探勘查工作。

测地工作剖面布设采用手持GPS定位技术，使用麦哲伦210型手持GPS。工作前，经过已知点检校手持GPS定点，对所使用的所有手持GPS进行统一校正，使其参数一致，同一测点坐标值一致。

根据实地通行条件布设3条CSAMT剖面：剖面方向L1、L2剖面为北北西向，方位角250°，剖面长度均为2 200 m，点距50 m；L3剖面为北东东向，方位角80°，剖面长1 320 m，点距40 m。采用赤道偶极装置，点距40～50 m，供电电极距AB=1 100～1 300 m，测量电极距 MN=40～50 m，收发距r=6 000 m，大于4倍的 AB极距。CSAMT测量采用沿测线7道同时测量（共用一个磁探头），多次观测。测量过程中如接地电阻较大，采用浇水的方法减小接地电阻。水平磁探头的方位使用罗盘定位，尽量保持与测线垂直误差小于1°。CSAMT测量中，供电电流尽量保持稳定。电极连线、磁探头连线沿地压实，防止晃动干扰。

此次工作共完成剖面测点124个，质检点4个，质检率为3.23%，质检精度为：视电阻率均方相对误差Mρs=±3.83%；相位均方相对误差M=±4.24%，上述说明工作精度符合规范要求。

4 资料的处理与结论

通过对可控源电磁测深法（CSAMT）采集的数据进行处理，可得到反演电阻率的断面图，由图可了解区内地电断面的电性变化特征及地电断面类型与地质分界的关系，确定测深曲线所反映各电性层厚度和电阻率值，获得地质断面和地质构造的认识。反演控制参数设定后建立新的初始模型，选择反演软件方式开始数据处理生成mtm文件，用modsect生成反演成果图，最后用Surfer成图。

此次工作区域位于北票城区西部，附近公路村庄等干扰较多，克服了工作环境给外业勘查带来的困难，严格遵守了相关技术规程，取得了合格的技术数据，为综合研究工作提供了合格的资料。通过可控源音频大地电磁测深反演电阻率剖面异常的分析，推断L1剖面内的280号测点深部存在较大规模断裂构造，其中上部覆盖层相对完整，向深部延伸大于2 500 m，产状陡立，深部破碎发育，为热水资源探采的有利地段，推断成井后出水量大于30 m3/h，井口温度大于40℃。

5 结语

CSAMT属于电磁法物探，与一般电法相比，该方法理论上不受高阻屏蔽，勘查深度大，应用范围广，但成本相对较高。在实际工作中，要认真对待每个操作环节，提高所采集资料的准确率，成果结论要遵循物探的解释推断基本原则去进行。总之，物探工作是一个资料采集、分析判断、得出结论的过程，需要反复实践、认知，去伪存真，最大限度地减少资料的“多解性”，最终目的是使得出的成果结论与实际情况相符合。