可控源音频大地电磁法(CSAMT)在深部地热资源勘查中的应用

可控源音频大地电磁法(CSAMT)在深部地热资源勘查中的应用

摘要：地热资源勘查有很多常规方法，比如说高密度电法、联合剖面法等等，它们在某些地方受布极的限制束手无策，亦受到功率的限制在勘探深度上也不是很理想，这就在一些地热赋存较深的地方就无法使用常规方法探测到，本文通过列举应用CSAMT法在广东某度假村探测深部地热资源勘查的例子，实现了寻找深部地热资源的目的，进而更广泛的将CSAMT应用于地热资源勘查中。

关键词：CSAMT，电阻率，深部地热

Abstract: There are many conventional methods for geothermal resource exploration, for example, high-density power law, the joint profile method, in some places by the cloth restrictions helpless, are also subject to power constraints in the exploration depth is not very satisfactory, whichwhere some of the ground heat occurrence deeper the conventional method to detect this article by List application CSAMT method in Guangdong a resort probe deep geothermal resources exploration of examples to achieve the purpose of looking for deep geothermal resources, and thus more widely the willthe CSAMT used in the exploration of geothermal resources.

Key Words: CSAMT, resistivity, deep geothermal

随着人们生活水平的不断提高，对地热资源的需求量越来越多，于是寻找地热资源已经成为公益性的项目，于是在部分城市或休闲度假区开展地热资源勘查显得尤为重要，开展城市地热资源勘查不仅有利于促进当地经济的良性发展，还有利于节约能源，构建良好的生存环境都有重要的意义。

一、CSAMT方法简介

可控源音频大地电磁法(简称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、磁场分量的一种电磁测深方法。本次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计算卡尼亚电阻率ρs；观测电场相位Ep和磁场相位Hp，用以计算阻抗相位差φ。用卡尼亚电阻率和阻抗相位差联合反演计算反演电阻率，最后利用反演电阻率成图并进行地质解释。

CSAMT标量测量方式是用电偶极源供电，观测点位于电偶源中垂线两侧

各30度角组成的扇形区域内。当接收点距发射偶极源足够远时（R＞3δ，δ为趋肤深度），测点处电磁场近似于平面波，由于电磁波在地下传播时，其能量随传播距离的增加逐渐减弱，当电磁波振幅减小到地表振幅的1/e时，其传播的距离称为趋肤深度（δ），即电磁法理论勘探深度。实际工作中，探测深度（d）和趋肤深度存在一定差距，这是因为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：

为大地平均电阻率

为频率

由此可见探测深度与频率成反相关，我们可以通过改变发射频率来达到测深的目的。

在实际勘查中，由于发射功率总是有限的，要保证有足够的信噪比，收发距就不能太大。这样往往不可能满足远区的条件，一部分频点可能处于过渡区。这时就要进行过渡区改正。在进行过渡区改正的前提下，要求Rmin>0.5δ。

二、广东某度假村应用CSAMT探测地下水实例

1、工区特征及以往工作

本区位于丘陵谷地，总体地势平坦。丘陵多集中于北部，地势略向南倾斜，第四系松散层覆盖面积达60﹪以上，多分布在地热田南部。北部丘陵多呈北东走向。

区内雨量充沛，河网发育。地热田所在区域地下水主要有松散岩类孔隙水、基岩裂隙水及隐伏型岩溶断裂水三大类。

丘陵区基岩裂隙水有埋深浅、迳流短、补给区与排泄区接近的特点，大多为浅循环，而热矿水为深循环。一般浅循环地下水雨季水量大、旱季泉流量小，动态变化大，而深循环动态较稳定。基岩裂隙水在侵蚀基准面以上地下迳流以泉水形式排泄，而由山区流入平原或山间盆地后，流速开始变幻，一部分补给第四系孔隙水，而另一部分成为隐伏基岩裂隙水。

本地热资源为水热型，根据前人资料及钻探资料，热储呈带状分布，受北东向构造控制，地面无热水出露，热水井水温44.0℃～48.0℃。热水通过地下裂缝在深部压力的作用下往上渗透，热水会通过破碎带流向地表，于是找断裂构造带成为找热水的突破口，断裂构造带充水往往电阻率低于完整岩石的电阻率，这就具备应用CSAMT的前提。

图1该矿区2002年2线、4线、6线AMT法勘查电阻率断面图

图1是2002年该区2、4、6线AMT法勘查电阻率断面图，从图中可以看出，从地表以下至约200m深，岩层真电阻率一般在几十～几百；200m以下岩层真电阻率一般大于3000 ，右图电阻率略偏低，这说明区内岩石电阻率差异较大，而且从这三张图中可以看出在中间部位存在明显的电阻率低值区，向下延伸

约500~700m，这就是断裂构造引起的低阻异常，为CSAMT法提供了前提条件。

2、CSAMT试验工作

本次物探工作使用美国Zonge公司生产的GDP-32II多功能电法仪，发射功率30kW，发射频率从8192Hz依2n往下递减，采集数据时最低频点为1Hz，收发距为10km，可满足各项要求，其反演电阻率等值线拟断面图见图2。

图2CSAMT试验综合解释成果图

图上显示电阻率总体以中低阻为主，两个条带状低阻异常中心分别与地质上钻探已控制的F2、F3断裂面基本对应，推断这两个低阻异常为F2、F3断裂面岩石破碎充水引起。同时，在两条断裂交汇部位，岩石破碎程度高，富含热水导致电阻率等值线下凹。图中zk3钻孔在F2与F3断裂交汇处967m～1600m深见热水，流量60.3m3/d，物探推断与钻孔控制情况吻合。

三、结束语

通过以上实例说明CSAMT在寻找深部地热资源方面发挥了它的勘探深度大、信噪比高等优点，弥补了常规找水方法的不足，具备以下优点：

1、勘探深度大，一般可达1~2km。

2、工作效率高，特别是对勘探深度大且进行面积性的勘查工作时更为明显，一般是常规电法勘探的3~5倍。

3、横向分辨率可根据探测对象选择不同的测量偶极。

4、地形影响小，当常规方法不能布极时CSAMT更显现出它的优势。

5、对高阻屏蔽作用小。

参考文献：

[1]何继善．可控源音频大地电磁法［M］．长沙：中南工业大学出版社，1990．

[2]石昆法．可控源音频大地电磁法理论与研究［M］.北京：科学出版社，1999．