可控源音频大地电磁法在地热勘测中的应用研究

仲丛明， 薛永军

（山西省第三地质工程勘察院， 山西 榆次 030620）

岩石和水的电阻率均与温度有密切的关系，当水的温度高或岩石孔隙、裂隙中充填有热水时，电阻率将会明显降低，温度越高，视电阻率越低；矿化度越高，电阻率越低，地下热水的矿化度往往比普通水要高，这就造成了普通水和地下热水不同的电阻率差异。在相同温度时，两种水的电阻率也有一定差异。在相同岩性的岩体中，由于深部的热传导或断层影响，同样可产生低阻异常。

1 资料解释原则

地热勘探着重寻找地质构造中可能形成的导水裂隙带，地热资源赋存于热储层，上覆盖层，同时应具有良好的汇水条件，因此资料解译主要集中在构造和垂向分层划分。层状赋存的地层电性均匀，横向上差异不大，一旦出现构造破坏了这种地层的连续性，会在地电断面上表现出明显的电性差异，视电阻率等值线断面上表现出等值线起伏较大，横向电阻率不连续等现象，据此可推断构造情况。纵向上层状岩层物性特征差异明显，不同岩性的电阻率不同，可由电阻率等值线图阻值高低、等值线的起伏、密集程度等分析该区段电性的垂向变化，进而结合地质资料分析其具体岩性，这就是勘测的解译原则。

2 实例分析

2.1 乡宁一带地热可控源勘测（见图1）

图1 CSAMT 二维反演电阻率剖面图及其平面解译

根据所得数据横向推断：1 测线横向上电阻率西部测点0～1 200 点电阻率相对较为连续，该段深部电阻率出现下凹，低阻向深部延伸，1 250 点横向电性出现明显错断，分析为断裂构造，解译为F 断层。由电阻率错断情况分析，该断层角度较大，约70°～80°。

纵向推断，以F 断层上盘为例：浅部盲区约100m，该处数据呈现上下一致的特征，因此不参与解释；标高1 300～1 200 m 范围，电阻率高低阻交错，局部起伏明显，大体分界面为高阻向低阻转变区域，为第四系地层，岩性为黄土、亚粘土、亚砂土等；勘查区地表黄土覆盖，三叠系地层上部风化破碎带电阻率起伏，标高950～1 200 m 视电阻率符合该推断，向下电阻率逐渐减小，进入二叠系地层；根据CSAMT 二维反演电阻率剖面分析三叠系底界标高约200 m，该处电阻率开始抬升，即二叠系地层标高200～950 m，层厚750 m；在标高0～200 m 范围内，电阻率表现为由低阻向高阻过度段，属石炭系岩层，该层厚度约200 m；奥陶系电阻率明显变大，奥灰面埋深1 150～1 250 m，高程约100～200 m；在标高-350～-450 m，深度1 700～1 800 m 电阻率持续增大，该段进入寒武系地层。

2 测线横向上，视电阻率断面在850 点同样出现电性错断现象，与K1测线1 250 测点出现的断裂异常情况基本一致，电阻率浅部低阻向深部延伸，局部高阻突出，深部呈现低阻异常，推断该处存在断裂构造，解译为F 断层。

2 线250～550 点奥陶系和石炭系接触面电阻率连续，深部电阻率降低，横向对比明显低于周围区域，深度位于奥陶系和寒武系地层内。由于岩石和水视电阻率电阻率与温度有密切的关系，当水的温度高或岩石孔隙、裂隙中充填有热水时，它们的电阻率将会明显降低；高温水的矿化度大于低温水，相应电阻率变低，在相同岩性的岩体中，深部的热传导可以产生地热低阻异常，所以该低阻异常区域圈定为低阻地热异常。

2.2 原平一带地热可控源勘测（见图2）

图2 10、11、12、13、14 测线CSAMT 二维反演视电阻率剖面图

各测线平面平行展布，受F1断层影响，9、10、11测线电阻率明显高于12、13、14 测线。12、13 测线临近F1断层且有小角度交叉，受其影响，横向上电阻率剖面测点200～350 m 位置出现电阻率错断，而其西部的14 测线电阻率则较为平缓，且纵向上异常也有别于其余错断异常的“浅部高阻，深部低阻”形态，呈现的是浅部低阻封闭，深部高阻的形态，因此推断F2、F3断裂发育至12、13 测线。

图3 电测深D1 点电阻率曲线图（m）

D1点根据可控源勘测结果分析该测点位于F2断层南侧。取可控源8 测线150 点二维反演数据作随深度变化的曲线图，结合测深曲线综合分析。测深从75 m 开始，电阻率曲线整体呈H 型：全新统（Q4）地层厚度应为90 m，为曲线高阻向低阻过渡阶段；AB/2=90～420 m 时，电阻率曲线变化复杂，整体呈下降趋势，对应的可控源曲线首先下降后抬升，420 m位置转折点，该段应为和更新统（Q1+2+3）反应，岩性为粉砂、细砂、砂砾、砾石、细砂砾石、粘土等岩层；AB/2=420～600 m 段，电测深曲线抬升后下降，600 m 位置进入极值，随后急剧抬升，对应的可控源曲线平缓下降后转急剧上升，该段为第三系（N2）地层反应。岩性为细砂砾石层、砂砾层夹粗砂岩；AB/2=600 m 时电测深曲线和可控源曲线同时急剧抬升，该段进入五台群变质岩地层。

4 结论

1）通过可控源音频大地电磁法对实际工程的地层、构造情况的探测分析表明，在选取了正确施工参数和数据处理、解译的前提下，应用可控源音频大地电磁法研究深部地层、构造和地热赋存情况可行的，可以获得与实际较吻合的地层结构。

2）在广泛收集以往资料基础上，根据实际地层情况，结合勘测结果，应用可控源音频大地电磁法分析地层垂向分布规律，可依据一维反演单点曲线进行，根据电性变化进行垂向分层，并分析基底起伏情况；根据二维反演视电阻率断面可分析测线跨越位置横向电性分布情况，进而进行断裂构造的分析。

3）在充分分析低阻异常的基础上，解译时先排除断裂带等低阻异常，在呈区域式出现的低阻既为有意义的地热异常区。在有意义异常区辅助电测深等手段，既可进一步验证低阻异常情况，可进一步分析其地热赋存情况。