可控源音頻大地電磁測深法在地?zé)崽锟碧街械膽?yīng)用

王思琳

[摘要]隨著地?zé)豳Y源越來越廣泛的應(yīng)用，為了提高效率，減少投資風(fēng)險，開發(fā)地?zé)豳Y源前必須進行地質(zhì)調(diào)查?？煽卦匆纛l大地電磁法以其探測深度大、分辨能力高等特點廣泛應(yīng)用于地下水資源勘查等領(lǐng)域。選擇該物探方法，在廣東某地的地?zé)豳Y源勘查中進行了實地勘查，探測結(jié)果得到初步驗證，取得了較好的地質(zhì)效果。說明可控源音頻大地電磁法用于地?zé)豳Y源勘查是行之有效的。

[關(guān)鍵詞]可控源 音頻 電磁 勘探

[中圖分類號] P62 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-8-181-2

地?zé)豳Y源作為一種綠色、清潔的新型能源，與其他傳統(tǒng)能源相比，地?zé)豳Y源具有易于開采，便于應(yīng)用及無環(huán)境污染等許多優(yōu)點，有著廣泛的應(yīng)用前景，并可取得良好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益 [1]。

本文結(jié)合廣東省某地?zé)崽锏責(zé)豳Y源開發(fā)可行性勘查項目中開展的可控源音頻大地電磁測深法（以下統(tǒng)稱CSAMT）[2]，對CSAMT方法在地?zé)豳Y源勘查中的效果作出初步探討、同時對本方法在查找地質(zhì)構(gòu)造中的分析原則總結(jié)出幾點想法。

1場地的地質(zhì)概況

1.1地質(zhì)概況

勘查區(qū)內(nèi)地層較簡單，由上至下分別為：第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4alp）、第四系殘積層（Qel）、燕山早期第三階段侵入巖（γ52（3））。區(qū)內(nèi)第四系的地層深度不大于20m。

燕山早期第三階段侵入巖（γ52（3））巖性為中—粗粒黑云母花崗巖，巖石風(fēng)化帶裂隙較發(fā)育，但厚度較??；新鮮巖石堅硬、裂隙較發(fā)育，裂隙面見綠泥石化，局部區(qū)域輕微-中等硅化。

勘查區(qū)處于區(qū)域性北東向河源深大斷裂南東側(cè)。區(qū)內(nèi)主要為河源深大斷裂帶的次生斷裂。地質(zhì)調(diào)查和地?zé)徙@探結(jié)果顯示，斷裂構(gòu)造帶內(nèi)后期侵入巖脈較發(fā)育，其中主要有輝綠巖脈（βμ），其次為石英巖脈。

1.2 CSAMT方法的選擇依據(jù)

區(qū)內(nèi)燕山期花崗巖為高阻巖石，表現(xiàn)為高阻電場特征（電阻率一般在1600Ω·m以上）?？辈閰^(qū)內(nèi)地下水水位淺、地下水儲量豐富，因此構(gòu)造帶內(nèi)因巖石破碎導(dǎo)致含水量遠(yuǎn)大于周邊密實的燕山早期第三階段侵入巖-花崗巖，在視電阻率曲線上很可能形成低阻帶異常。這就為我們在該區(qū)域開展電法工作尋找斷裂構(gòu)造帶提供了地球物理依據(jù)。同時由于測區(qū)附近有高速公路、高壓線路等干擾源，為了盡量排除這些外部干擾、保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，因此我們選擇在本區(qū)采用CSAMT法。

2方法技術(shù)[2]

2.1 CSAMT的基本原理

可控源音頻大地電磁測深法標(biāo)量測量方式是用電偶極源供電，觀測點位于電偶極源中垂線兩側(cè)各30度角組成的扇形區(qū)域內(nèi)。當(dāng)接收點距發(fā)射偶極源足夠遠(yuǎn)時（r>3δ，δ為趨膚深度，即由于電磁波在地下傳播時，其能量隨傳播距離的增加逐漸被吸收，當(dāng)電磁波振幅減小到地表振幅的1/e時，其傳播的距離稱為趨膚深度（δ），即電磁法理論勘探深度），測點處電磁場可近似于平面波。實際工作中，探測深度（d）和趨膚深度存在一定差距，這是因為探測深度是指某種測深方法的體積平均探測深度，其經(jīng)驗公式為：d=356×■ （式中d表示探測深度，ρ表示介質(zhì)電阻率，f表示頻率）

由此可見探測深度與頻率成反比，我們可以通過改變發(fā)射頻率來達到測深的目的。

CSAMT采用頻率測深，只要達到遠(yuǎn)區(qū)觀測條件，改變頻率便可達到理想的勘探深度，同時該方法還具有工作效率高、垂向分辨能力好、水平方向分辨能力高、受地形影響小、高阻層的屏蔽作用小、抗干擾能力強等優(yōu)點。CSAMT野外工作方法示意圖見圖1。

2.2野外方法技術(shù)

在前期地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上在勘查區(qū)內(nèi)共布置了2條交叉測線，其中一條測線垂直于已知構(gòu)造帶。測點點距為50米。

2.3資料處理[2]～[4]

數(shù)據(jù)處理分為兩步：預(yù)處理和解釋處理。預(yù)處理包括檢查數(shù)據(jù)的誤差和噪音；解釋處理包括對特定數(shù)據(jù)近場校正、靜態(tài)校正、一維、二維反演。一維反演是在各測點的曲線響應(yīng)基礎(chǔ)上作單點反演，然后將同一測線的單點反演數(shù)據(jù)連成剖面，充分利用每點的信息，相鄰測點的細(xì)微差別在剖面上都有所反映；二維反演是把要擬合的數(shù)據(jù)擴展成一條剖面上若干測點處，且每個測點又都包括兩種極化方式的結(jié)果，相鄰點相互影響，采用有限元等方法，不同程度上考慮到了地下電性的空間不均勻性，對局部異常有所壓制。

3實測成果分析

（1）圖2為測線的反演后的視電阻率等值線斷面。同樣，淺部受第四系地層及燕山早期第三階段侵入巖-花崗巖風(fēng)化帶的影響，含水率較高，因此視電阻率值較下部完整巖石的視電阻率明顯偏低。

（2）測線上0～500m處，出現(xiàn)向深部切割的低阻帶異常。低阻帶切割深度約800m，低阻帶內(nèi)存在局部高阻。另外在測線的1200m附近、1600m附近出現(xiàn)兩條切割深度相對較小的低阻異常帶。

（3）視電阻率等值線斷面的三個低阻帶上均通過鉆孔揭露出巖石破碎等構(gòu)造痕跡，其中第一個低阻帶（F1）主要表現(xiàn)為具碎裂巖化，局部具硅化和蝕變現(xiàn)象。斷面上北、東側(cè)的CK3～CK7孔均有揭露碎裂巖，而西側(cè)CK2、GK2、RK5等鉆孔巖石硅化現(xiàn)象比較明顯。

4結(jié)論

通過上述兩條CSAMT斷面結(jié)合地質(zhì)調(diào)查及鉆探結(jié)果進行分析，可以作出以下幾個總結(jié)：

（1）由于華南地區(qū)地下水水位淺、儲量豐富，所以通過圈定電性剖面上的低阻異常來尋找構(gòu)造破碎帶，然后通過構(gòu)造來進一步圈定地?zé)豳Y源是可行的。但是，由于深大斷裂一般而言具有寬度大、次生斷裂多等特點，而可開采的地?zé)豳Y源僅僅賦存于特定斷裂的特定部位，所以僅僅通過低阻來圈定斷裂帶對于地?zé)峥辈槎允沁h(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

（2）鉆孔揭露的熱礦水賦存區(qū)域基本上都分布于F1斷裂上。F1斷裂具有幾個特征：①電學(xué)斷面上低阻帶切割深度大，低阻帶內(nèi)存在局部高阻及進一步的串珠狀低阻異常、②鉆孔揭露F1斷裂局部具硅化和蝕變現(xiàn)象。根據(jù)上述特征可以作出如下推斷：F1斷裂帶內(nèi)存在二次或多次侵入活動，造成斷裂帶內(nèi)巖石的硅化和蝕變，電學(xué)斷面上低阻帶內(nèi)的局部高阻異常就是這些硅化體和蝕變體的體現(xiàn)。

（3）F1斷裂內(nèi)的侵入痕跡說明該區(qū)域內(nèi)巖漿活動比較頻繁，這也是該區(qū)域存在熱礦水資源的主要原因。其余次生斷裂由于切割深度較淺，不具備巖漿侵入的通道，所以這些斷裂中雖然儲水量較大，但無法形成熱礦水資源。

（4）綜合以上的分析結(jié)論，對本區(qū)域或類似地質(zhì)條件下熱礦水資源勘查中物探資料的解釋可形成幾個值得參考的經(jīng)驗：①大的范圍內(nèi)，要在高阻中尋找向深部切割的低阻帶異常（斷裂帶）；②特別重視低阻帶內(nèi)出現(xiàn)高阻異?；蚋叩妥璋樯漠惓?，因為這些低阻區(qū)的高阻異常很可能是斷裂帶中的侵入體，是熱礦水資源存在的重要標(biāo)記。

參考文獻

[1]徐新學(xué)，夏訓(xùn)銀.MT及CSAMT方法在城市地?zé)豳Y源勘探中的應(yīng)用[J].桂林工學(xué)院學(xué)報，2004，24（3）：278-281.

[2]何繼善.可控源音頻大地電磁法[M].長沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1990.

[3]柳建新，王浩，程云濤，等.CSAMT在青海錫鐵山隱伏鉛鋅礦的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報，2008，5（3）：61～63.

[4]王家映.地球物理反演理論[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1998.