CSAMT在地?zé)豳Y源勘查中的應(yīng)用

欒 城，姜大偉，王建偉，孫志強(qiáng)

（遼寧省北票市水資源辦公室，遼寧北票 122100）

1 應(yīng)用理論基礎(chǔ)

熱資源是一種集水、熱特性于一體的綠色新型能源，是可永久利用的新興清潔能源，開(kāi)發(fā)利用地?zé)豳Y源，可減少傳統(tǒng)燃料的消耗，緩解能源供需矛盾，改善環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，乃至促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

CSAMT（可控源音頻大地電磁法）是在大地電磁法（MT）和音頻大地電磁法（AMT）的理論基礎(chǔ)上，使用了人工發(fā)射的可控制場(chǎng)源，達(dá)到了測(cè)量地下不同地質(zhì)體的電性差異及測(cè)深的目的，解決了MT和AMT法的天然場(chǎng)源微弱和多變性等問(wèn)題，屬于人工場(chǎng)源物探方法。

CSAMT法是以有限長(zhǎng)接地電偶極子為場(chǎng)源，在距偶極中心一定距離處同時(shí)觀測(cè)電、磁場(chǎng)參數(shù)的一種電磁測(cè)深方法。文中勘查采用赤道偶極裝置進(jìn)行標(biāo)量測(cè)量，同時(shí)觀測(cè)與場(chǎng)源平行的電場(chǎng)水平分量Ex和與場(chǎng)源正交的磁場(chǎng)水平分量Hy。然后利用電場(chǎng)振幅Ex和磁場(chǎng)振幅Hy計(jì)算阻抗電阻率 ρs。觀測(cè)電場(chǎng)相位Ep和磁場(chǎng)Hp，用以計(jì)算阻抗相位?。用阻抗電阻率和阻抗相位聯(lián)合反演計(jì)算可控源反演電阻率參數(shù)，最后利用可控源勘探反演的電阻率進(jìn)行地質(zhì)推斷解釋。

CSAMT觀測(cè)點(diǎn)位于電偶源中垂線兩側(cè)各15°組成的扇形區(qū)域內(nèi)。電磁波在地下傳播時(shí)，其能量隨傳播距離的增加而逐漸被吸收，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度衰減為地表值的1/e時(shí)，為有效穿透深度δ（趨膚深度），即CSAMT法的理論探測(cè)深度。當(dāng)收發(fā)距離r＞3δ時(shí)，反演計(jì)算出的巖層視電阻率最接近真電阻率。實(shí)際工作中，實(shí)際探測(cè)深度（d）和趨膚深度存在一定的差距，實(shí)際探測(cè)深度是指某種測(cè)深方法的體積平均探測(cè)深度，其經(jīng)驗(yàn)公式為：

由此可見(jiàn)，探測(cè)深度d與電阻率 ρ成正比，與頻率 f成反比，即可達(dá)到頻率測(cè)深的目的。

2 勘查工作區(qū)基本情況

工作區(qū)位于北票市東官河流域下游一級(jí)階地內(nèi)，朝陽(yáng)以北段落與北票南天門(mén)推覆構(gòu)造重接，切割孫家灣組及更老地層。見(jiàn)有中上元古界-古生界，呈構(gòu)造透鏡體夾持于斷裂帶內(nèi)。該斷層屬壓-壓剪性殼斷裂，在測(cè)區(qū)西部臨近有近北西向北票～義縣斷裂構(gòu)造，自北票西部平頂山始，經(jīng)東官營(yíng)子、土城子、北票，向南東過(guò)上園、義縣前楊柳屯至百蘭莊北結(jié)束，呈北西向延伸，長(zhǎng)約100 km，地表僅有局部顯示。但據(jù)歷史重力及航磁資料，沿?cái)嗔褞е亓?chǎng)發(fā)生扭畸，磁性體錯(cuò)斷。由此推斷，應(yīng)存在北西向斷裂構(gòu)造。

建平北部、朝陽(yáng)市及阜新地區(qū)溫泉受北北東向斷裂控制（遼寧省區(qū)域地質(zhì)志），上述斷裂構(gòu)造對(duì)深部地?zé)崃黧w的導(dǎo)通起著重要作用。

3 具體工作方法

2017年7月，用Zonge公司生產(chǎn)的GDP32Ⅱ多功能電法工作站，對(duì)工作區(qū)域進(jìn)行了物探勘查工作。

測(cè)地工作剖面布設(shè)采用手持GPS定位技術(shù)，使用麥哲倫210型手持GPS。工作前，經(jīng)過(guò)已知點(diǎn)檢校手持GPS定點(diǎn)，對(duì)所使用的所有手持GPS進(jìn)行統(tǒng)一校正，使其參數(shù)一致，同一測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)值一致。

根據(jù)實(shí)地通行條件布設(shè)3條CSAMT剖面：剖面方向L1、L2剖面為北北西向，方位角250°，剖面長(zhǎng)度均為2 200 m，點(diǎn)距50 m；L3剖面為北東東向，方位角80°，剖面長(zhǎng)1 320 m，點(diǎn)距40 m。采用赤道偶極裝置，點(diǎn)距40～50 m，供電電極距AB=1 100～1 300 m，測(cè)量電極距 MN=40～50 m，收發(fā)距r=6 000 m，大于4倍的 AB極距。CSAMT測(cè)量采用沿測(cè)線7道同時(shí)測(cè)量（共用一個(gè)磁探頭），多次觀測(cè)。測(cè)量過(guò)程中如接地電阻較大，采用澆水的方法減小接地電阻。水平磁探頭的方位使用羅盤(pán)定位，盡量保持與測(cè)線垂直誤差小于1°。CSAMT測(cè)量中，供電電流盡量保持穩(wěn)定。電極連線、磁探頭連線沿地壓實(shí)，防止晃動(dòng)干擾。

此次工作共完成剖面測(cè)點(diǎn)124個(gè)，質(zhì)檢點(diǎn)4個(gè)，質(zhì)檢率為3.23%，質(zhì)檢精度為：視電阻率均方相對(duì)誤差Mρs=±3.83%；相位均方相對(duì)誤差M=±4.24%，上述說(shuō)明工作精度符合規(guī)范要求。

4 資料的處理與結(jié)論

通過(guò)對(duì)可控源電磁測(cè)深法（CSAMT）采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可得到反演電阻率的斷面圖，由圖可了解區(qū)內(nèi)地電斷面的電性變化特征及地電斷面類型與地質(zhì)分界的關(guān)系，確定測(cè)深曲線所反映各電性層厚度和電阻率值，獲得地質(zhì)斷面和地質(zhì)構(gòu)造的認(rèn)識(shí)。反演控制參數(shù)設(shè)定后建立新的初始模型，選擇反演軟件方式開(kāi)始數(shù)據(jù)處理生成mtm文件，用modsect生成反演成果圖，最后用Surfer成圖。

此次工作區(qū)域位于北票城區(qū)西部，附近公路村莊等干擾較多，克服了工作環(huán)境給外業(yè)勘查帶來(lái)的困難，嚴(yán)格遵守了相關(guān)技術(shù)規(guī)程，取得了合格的技術(shù)數(shù)據(jù)，為綜合研究工作提供了合格的資料。通過(guò)可控源音頻大地電磁測(cè)深反演電阻率剖面異常的分析，推斷L1剖面內(nèi)的280號(hào)測(cè)點(diǎn)深部存在較大規(guī)模斷裂構(gòu)造，其中上部覆蓋層相對(duì)完整，向深部延伸大于2 500 m，產(chǎn)狀陡立，深部破碎發(fā)育，為熱水資源探采的有利地段，推斷成井后出水量大于30 m3/h，井口溫度大于40℃。

5 結(jié)語(yǔ)

CSAMT屬于電磁法物探，與一般電法相比，該方法理論上不受高阻屏蔽，勘查深度大，應(yīng)用范圍廣，但成本相對(duì)較高。在實(shí)際工作中，要認(rèn)真對(duì)待每個(gè)操作環(huán)節(jié)，提高所采集資料的準(zhǔn)確率，成果結(jié)論要遵循物探的解釋推斷基本原則去進(jìn)行。總之，物探工作是一個(gè)資料采集、分析判斷、得出結(jié)論的過(guò)程，需要反復(fù)實(shí)踐、認(rèn)知，去偽存真，最大限度地減少資料的“多解性”，最終目的是使得出的成果結(jié)論與實(shí)際情況相符合。