可控源音頻大地電磁法在地熱勘測中的應用研究

仲叢明， 薛永軍

（山西省第三地質(zhì)工程勘察院， 山西 榆次 030620）

巖石和水的電阻率均與溫度有密切的關系，當水的溫度高或巖石孔隙、裂隙中充填有熱水時，電阻率將會明顯降低，溫度越高，視電阻率越低；礦化度越高，電阻率越低，地下熱水的礦化度往往比普通水要高，這就造成了普通水和地下熱水不同的電阻率差異。在相同溫度時，兩種水的電阻率也有一定差異。在相同巖性的巖體中，由于深部的熱傳導或斷層影響，同樣可產(chǎn)生低阻異常。

1 資料解釋原則

地熱勘探著重尋找地質(zhì)構造中可能形成的導水裂隙帶，地熱資源賦存于熱儲層，上覆蓋層，同時應具有良好的匯水條件，因此資料解譯主要集中在構造和垂向分層劃分。層狀賦存的地層電性均勻，橫向上差異不大，一旦出現(xiàn)構造破壞了這種地層的連續(xù)性，會在地電斷面上表現(xiàn)出明顯的電性差異，視電阻率等值線斷面上表現(xiàn)出等值線起伏較大，橫向電阻率不連續(xù)等現(xiàn)象，據(jù)此可推斷構造情況?？v向上層狀巖層物性特征差異明顯，不同巖性的電阻率不同，可由電阻率等值線圖阻值高低、等值線的起伏、密集程度等分析該區(qū)段電性的垂向變化，進而結合地質(zhì)資料分析其具體巖性，這就是勘測的解譯原則。

2 實例分析

2.1 鄉(xiāng)寧一帶地熱可控源勘測（見圖1）

圖1 CSAMT 二維反演電阻率剖面圖及其平面解譯

根據(jù)所得數(shù)據(jù)橫向推斷：1 測線橫向上電阻率西部測點0～1 200 點電阻率相對較為連續(xù)，該段深部電阻率出現(xiàn)下凹，低阻向深部延伸，1 250 點橫向電性出現(xiàn)明顯錯斷，分析為斷裂構造，解譯為F 斷層。由電阻率錯斷情況分析，該斷層角度較大，約70°～80°。

縱向推斷，以F 斷層上盤為例：淺部盲區(qū)約100m，該處數(shù)據(jù)呈現(xiàn)上下一致的特征，因此不參與解釋；標高1 300～1 200 m 范圍，電阻率高低阻交錯，局部起伏明顯，大體分界面為高阻向低阻轉(zhuǎn)變區(qū)域，為第四系地層，巖性為黃土、亞粘土、亞砂土等；勘查區(qū)地表黃土覆蓋，三疊系地層上部風化破碎帶電阻率起伏，標高950～1 200 m 視電阻率符合該推斷，向下電阻率逐漸減小，進入二疊系地層；根據(jù)CSAMT 二維反演電阻率剖面分析三疊系底界標高約200 m，該處電阻率開始抬升，即二疊系地層標高200～950 m，層厚750 m；在標高0～200 m 范圍內(nèi)，電阻率表現(xiàn)為由低阻向高阻過度段，屬石炭系巖層，該層厚度約200 m；奧陶系電阻率明顯變大，奧灰面埋深1 150～1 250 m，高程約100～200 m；在標高-350～-450 m，深度1 700～1 800 m 電阻率持續(xù)增大，該段進入寒武系地層。

2 測線橫向上，視電阻率斷面在850 點同樣出現(xiàn)電性錯斷現(xiàn)象，與K1測線1 250 測點出現(xiàn)的斷裂異常情況基本一致，電阻率淺部低阻向深部延伸，局部高阻突出，深部呈現(xiàn)低阻異常，推斷該處存在斷裂構造，解譯為F 斷層。

2 線250～550 點奧陶系和石炭系接觸面電阻率連續(xù)，深部電阻率降低，橫向?qū)Ρ让黠@低于周圍區(qū)域，深度位于奧陶系和寒武系地層內(nèi)。由于巖石和水視電阻率電阻率與溫度有密切的關系，當水的溫度高或巖石孔隙、裂隙中充填有熱水時，它們的電阻率將會明顯降低；高溫水的礦化度大于低溫水，相應電阻率變低，在相同巖性的巖體中，深部的熱傳導可以產(chǎn)生地熱低阻異常，所以該低阻異常區(qū)域圈定為低阻地熱異常。

2.2 原平一帶地熱可控源勘測（見圖2）

圖2 10、11、12、13、14 測線CSAMT 二維反演視電阻率剖面圖

各測線平面平行展布，受F1斷層影響，9、10、11測線電阻率明顯高于12、13、14 測線。12、13 測線臨近F1斷層且有小角度交叉，受其影響，橫向上電阻率剖面測點200～350 m 位置出現(xiàn)電阻率錯斷，而其西部的14 測線電阻率則較為平緩，且縱向上異常也有別于其余錯斷異常的“淺部高阻，深部低阻”形態(tài)，呈現(xiàn)的是淺部低阻封閉，深部高阻的形態(tài)，因此推斷F2、F3斷裂發(fā)育至12、13 測線。

圖3 電測深D1 點電阻率曲線圖（m）

D1點根據(jù)可控源勘測結果分析該測點位于F2斷層南側。取可控源8 測線150 點二維反演數(shù)據(jù)作隨深度變化的曲線圖，結合測深曲線綜合分析。測深從75 m 開始，電阻率曲線整體呈H 型：全新統(tǒng)（Q4）地層厚度應為90 m，為曲線高阻向低阻過渡階段；AB/2=90～420 m 時，電阻率曲線變化復雜，整體呈下降趨勢，對應的可控源曲線首先下降后抬升，420 m位置轉(zhuǎn)折點，該段應為和更新統(tǒng)（Q1+2+3）反應，巖性為粉砂、細砂、砂礫、礫石、細砂礫石、粘土等巖層；AB/2=420～600 m 段，電測深曲線抬升后下降，600 m 位置進入極值，隨后急劇抬升，對應的可控源曲線平緩下降后轉(zhuǎn)急劇上升，該段為第三系（N2）地層反應。巖性為細砂礫石層、砂礫層夾粗砂巖；AB/2=600 m 時電測深曲線和可控源曲線同時急劇抬升，該段進入五臺群變質(zhì)巖地層。

4 結論

1）通過可控源音頻大地電磁法對實際工程的地層、構造情況的探測分析表明，在選取了正確施工參數(shù)和數(shù)據(jù)處理、解譯的前提下，應用可控源音頻大地電磁法研究深部地層、構造和地熱賦存情況可行的，可以獲得與實際較吻合的地層結構。

2）在廣泛收集以往資料基礎上，根據(jù)實際地層情況，結合勘測結果，應用可控源音頻大地電磁法分析地層垂向分布規(guī)律，可依據(jù)一維反演單點曲線進行，根據(jù)電性變化進行垂向分層，并分析基底起伏情況；根據(jù)二維反演視電阻率斷面可分析測線跨越位置橫向電性分布情況，進而進行斷裂構造的分析。

3）在充分分析低阻異常的基礎上，解譯時先排除斷裂帶等低阻異常，在呈區(qū)域式出現(xiàn)的低阻既為有意義的地熱異常區(qū)。在有意義異常區(qū)輔助電測深等手段，既可進一步驗證低阻異常情況，可進一步分析其地熱賦存情況。