大地電磁（MT）地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用及主要成果

代濤

[摘要]利用大地電磁測(cè)深法可以將地質(zhì)體之中的電體差異反應(yīng)出來(lái)，并且也可以確定具有各種不同電性特質(zhì)的地質(zhì)體空間分布，基于此，本文論述了大地電磁其在地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用。

[關(guān)鍵詞]大地電磁 地?zé)峥辈?應(yīng)用

[中圖分類(lèi)號(hào)] P314 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-3-147-2

0引言

大地電磁（MT）測(cè)深其在地?zé)豳Y源探測(cè)之中發(fā)揮著十分重要的作用。其方法的特點(diǎn)在于：裝置輕便、信息豐富、技術(shù)成熟，但是因?yàn)槠湟蕾?lài)與天然場(chǎng)，因此其抗干擾能力比較差。近寫(xiě)年來(lái)，在地殼深部結(jié)構(gòu)探測(cè)、地下流體分布、深部礦產(chǎn)資源勘查等等領(lǐng)域獲得了較為廣泛的應(yīng)用。

1研究背景

地?zé)豳Y源的現(xiàn)代涵義包括的主要內(nèi)容有：地?zé)徇^(guò)程的全部產(chǎn)物，指的是天然蒸汽、熱水以及熱鹵水等等；通過(guò)人工引入（回灌）熱儲(chǔ)的水、氣或者是其他流體所產(chǎn)生的二次蒸汽、熱水和熱鹵水等等；當(dāng)前，可以供使用的地?zé)豳Y源主要包括有：天然出露的溫泉地?zé)豳Y源；通過(guò)熱泵技術(shù)可開(kāi)采利用的淺層地?zé)豳Y源；并且也可以通過(guò)人工鉆井直接開(kāi)采使用地?zé)崴猓┵Y源和干熱巖體中的地?zé)豳Y源。我國(guó)的地?zé)豳Y源是較為豐富的，我國(guó)沉積盆地儲(chǔ)存的地?zé)崮芰?，而依?jù)估算，大概為73.61×1020J，其相當(dāng)于2500億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。而我國(guó)每年地?zé)崴?，可開(kāi)采資源量大概為68億m3，熱能量大約為963×1015J，約為3284萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量。而如此大的能量?jī)?chǔ)量具有一定的利用前景以及價(jià)值的。西南地區(qū)沿雅魯藏布江縫合帶，熱流值偏高（91～364mW/m2），向北隨構(gòu)造階梯而逐漸降低，而到了準(zhǔn)噶爾盆地則只有33～44mW/m2。我國(guó)東部臺(tái)灣板塊地緣帶，熱流值比較高，大概為80～120mW/m2，越過(guò)臺(tái)灣海峽到東南沿海燕山期造山帶，則會(huì)降低到60～100mW/m2，而到了江漢盆地?zé)崃髦抵挥?7～69mW/m2。當(dāng)前，我國(guó)地?zé)豳Y源分布如圖1.1所示。

其對(duì)沉積盆地型以及隆起山地型地?zé)豳Y源分述地?zé)豳Y源特征。沉積盆地傳導(dǎo)型中低溫地?zé)豳Y源。其主要分布在華北平原、汾渭盆地、松遼平原、淮河盆地、蘇北盆地、江漢盆地、四川盆地、銀川平原、河套平原以及準(zhǔn)噶爾盆地等等地區(qū)，而其主要的熱儲(chǔ)層大約為厚度數(shù)百米至數(shù)千米第三系砂巖、砂礫巖。隆起山地對(duì)于流型地?zé)豳Y源。高溫地?zé)豳Y源通常分布在藏南—川西—滇西以及臺(tái)灣地區(qū)，中低溫地?zé)豳Y源主要分布于東南沿海地區(qū)以及膠東、遼東半島等等。

2大地電磁測(cè)深（MT）方法特點(diǎn)及數(shù)據(jù)處理方法

2.1采集特點(diǎn)

大地電磁測(cè)深采集方法的主要特點(diǎn)是：①空間高密度采樣，沿一條測(cè)線(xiàn)上的點(diǎn)距為200～300m，因此對(duì)構(gòu)造的橫向分辨率較高；②單個(gè)測(cè)點(diǎn)（單站）上全信息四分量觀測(cè)（2個(gè)水平電道、2個(gè)水平磁道），在合適的范圍內(nèi)，多個(gè)電站共用一個(gè)磁站，其共用范圍根據(jù)磁場(chǎng)水平方向的變化對(duì)TE極化（正交極化）資料的影響程度而定，該次研究設(shè)置為2000m。

對(duì)功率譜數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，可得到每個(gè)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)張量阻抗■：

式中： ■為實(shí)測(cè)張量阻抗，Ω；下標(biāo)x、y為直角坐標(biāo)

2.2數(shù)據(jù)處理方法

2.2.1主軸旋轉(zhuǎn)

經(jīng)過(guò)主軸旋轉(zhuǎn)得到近似二維構(gòu)造主軸方向的阻抗Z

式中：R是坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣；θ為旋轉(zhuǎn)角，（°）。其準(zhǔn)則是使

2.2.2靜態(tài)位移處理

經(jīng)主軸旋轉(zhuǎn)所得的阻抗Z含有淺層電性不均勻體的靜態(tài)位移、地形和構(gòu)造信息?；趶埩孔杩狗纸饽Ｐ蛯?duì)Z作靜態(tài)位移處理，可以得到TE極化和TM極化（平行極化）方式下的阻抗ZTE和ZTM。分解式為：

式中：λ1、λ2為與靜位移有關(guān)的實(shí)常數(shù)。由于分解是非唯一的，分解后還要經(jīng)由小尺度的空間濾波法達(dá)到完全消除靜位移效應(yīng)的目的。

2.2.3帶地形的反演

TE極化和TM極化對(duì)應(yīng)的視電阻率為：

式中：ρa(bǔ)TE，TM為T(mén)E極化和TM極化對(duì)應(yīng)的視電阻率，Ω？m；ω是圓頻率，Hz；μ0=4π×10-7為真空中的磁導(dǎo)率，H/m；ZTE，TM是TE極化和TM極化對(duì)應(yīng)的阻抗，Ω。如何獲得縱、橫向較高分辨率的電性構(gòu)造圖像，反演是關(guān)鍵。筆者根據(jù)觀測(cè)資料的采集特點(diǎn)，采用帶地形的“降維逼近法”進(jìn)行反演。

3大地電磁（MT）測(cè)深在地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用

3.1斷裂

根據(jù)MT資料判斷斷裂的主要依據(jù)包括有：（1）曲線(xiàn)類(lèi)型突變，（2）曲線(xiàn)模式變化，（3）電性層系列等等具有明顯差異或者是電性層埋深具有明顯錯(cuò)動(dòng)，（4）因地層破碎充水導(dǎo)致電阻率將會(huì)明顯的降低，視電阻率等等值線(xiàn)剖面圖（如Bostick反演斷面圖）的等值線(xiàn)密集帶或扭曲帶。

3.2地層

為了確定MT方法解譯地層的準(zhǔn)確程度，其對(duì)上、下層電阻差異較大（如松散層與基巖界面）、且分布較為穩(wěn)定連續(xù)的層位（如明化鎮(zhèn)組底界），MT所確定的地層界面與實(shí)鉆資料相符程度很好；而地層分布不穩(wěn)定、電阻率范圍值較寬（如古近系、中生界）的地層，MT結(jié)果與實(shí)鉆資料存在較大差距；古生界和元古宇由于電性相近，MT很難將其分層。

3.3地?zé)徇h(yuǎn)景區(qū)圈定

地?zé)徇h(yuǎn)景區(qū)其實(shí)MT方法應(yīng)用的一種嘗試。古生界和各套地層的電阻率一般都是比較低，所以比較難識(shí)別這之中的熱異?，F(xiàn)象。通過(guò)其效果顯示表明：以剩余電阻率-15為等值線(xiàn)圈定的地?zé)徇h(yuǎn)景區(qū)以及蓋層平均地?zé)崽荻鹊戎稻€(xiàn)的高值之間相吻合的地區(qū)，而打地?zé)峋某鏊疁囟韧鏊肯啾榷远驾^高。

4結(jié)語(yǔ)

因?yàn)榈責(zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)絕大多數(shù)處于市區(qū)郊區(qū)，人文電磁干擾，尤其是近場(chǎng)干擾、隨機(jī)噪聲的干擾比較大的地區(qū)。所以，數(shù)據(jù)采集應(yīng)該盡量增加數(shù)據(jù)迭代次數(shù)，延長(zhǎng)采集時(shí)間。同時(shí)也應(yīng)該結(jié)合諸多的物探方法，應(yīng)該及時(shí)有效的充分發(fā)揮出種種方法的長(zhǎng)處，比如說(shuō)可控源方法（CSAMT），其利用其具有抗干擾能力強(qiáng)、勘探范圍大、分辨力高、低阻靈敏、場(chǎng)源影響小以及高效便捷等等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)對(duì)淺層介質(zhì)的構(gòu)造有細(xì)致的刻畫(huà)，但是MT不會(huì)受到淺部高阻層其的屏蔽，而對(duì)于深層構(gòu)造特低阻層的反映及其靈敏，兩者之間的有機(jī)結(jié)合，一面可以壓制噪音，同時(shí)也可以提高分辨率，而對(duì)于淺部和深部構(gòu)造都能準(zhǔn)確的確定。也可以考慮用遠(yuǎn)參考道的方法，進(jìn)而壓制局部磁場(chǎng)干擾。

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