深部地?zé)豳Y源勘察中的地球物理電磁法應(yīng)用可行性與優(yōu)勢(shì)研究

何雙鳳+高鶴+張福強(qiáng)+張海超

摘 要：地?zé)豳Y源包括熱、水、礦三種，隨著我國社會(huì)城市化進(jìn)行進(jìn)程的發(fā)展，我國資源的數(shù)量也越來越缺乏，資源的可采率也在不斷的下降，并且還出現(xiàn)了一系列的問題，包括能源結(jié)構(gòu)的不合理等，都對(duì)我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展造成了阻礙，因此，地?zé)豳Y源作為一種新型的綠色能源逐漸受到了人們的關(guān)注。地?zé)豳Y源勘查正在迅速的發(fā)展，但是其勘查方式并沒有大幅度的提高，傳統(tǒng)的方式已經(jīng)不使用，所以提高地?zé)豳Y源勘察效果是目前所要重視的問題。

關(guān)鍵詞：深部地?zé)峥辈?；電磁法；可行與優(yōu)勢(shì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.204

0 引言

電磁法勘察主要是以不同的礦石、巖石自身的典型差異為前提，研究并觀測(cè)人工及天然磁場(chǎng)空間及時(shí)間的分布規(guī)律，以此進(jìn)行礦物尋找及地質(zhì)勘測(cè)的方式，其有自身的便捷性被廣泛應(yīng)用到地?zé)豳Y源勘察中。在地?zé)豳Y源勘察中使用電磁法，能夠探測(cè)出形成地下熱水的主要原因及位置，找出地下熱水分布分范圍，并且確定地?zé)岬奈恢?、覆蓋的厚度等信息。將電磁法使用到地?zé)豳Y源勘察中是可行的，基于此，本文就來探討電磁法的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用可行性。

1 電磁法的原理及優(yōu)點(diǎn)

地下熱水能夠改變熱儲(chǔ)層位電阻率，以此識(shí)別地?zé)豳Y源。在地下熱水勘察過程中，具有多種方式，比如遙感技術(shù)、重磁勘探及電磁法等等，目前在地?zé)豳Y源勘察過程中使用最多的就是電磁勘測(cè)法，其主要是通過得到的反演電阻率和地質(zhì)資料推斷測(cè)區(qū)的地層及構(gòu)造。

電測(cè)勘測(cè)法的基本原理主要是通過改變電流頻率以此進(jìn)行勘測(cè)，其是以電磁波傳播理論與麥克斯韋方程組為基礎(chǔ)，表達(dá)方式為：

其中E表示電場(chǎng)強(qiáng)度，B表示磁感應(yīng)強(qiáng)度，D表示電通量密度，H表示磁場(chǎng)矢量，ρ表示電荷密度，?B/?t表示變化磁場(chǎng)，?D/?t表示位移電流，j表示傳導(dǎo)電感。其物理意義表示為：電場(chǎng)是通過ρ引發(fā)的發(fā)散場(chǎng)，也可以是通過?B/?t引發(fā)的渦旋場(chǎng)，H是通過j和?D/?t兩者產(chǎn)生的渦旋場(chǎng)，并且空間沒有存在獨(dú)立的磁荷。

在地?zé)豳Y源勘察中使用電磁法的主要優(yōu)勢(shì)為：

其一，具有較高的工作效率。通過偶記發(fā)射就能夠在四個(gè)大扇形區(qū)域中進(jìn)行地?zé)豳Y源測(cè)量；

其二，具有較高的水平分辨率。電磁法的水平分辨率和收發(fā)距離沒有關(guān)系，其水平分辨率大約為接受電偶極的長(zhǎng)度；

其三，具有較高的垂向分辨率。電磁發(fā)的垂向分辨能力和較多的因素息息相關(guān)，如果把探測(cè)對(duì)象厚度和埋深兩者的比定義成為垂向分辨率，那么其垂向分辨率在10%-20%之間；

其四，對(duì)地形具有較小的影響。因?yàn)閷⒂^測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，降低了對(duì)地形的影響，并且容易校正；

其五，具有較高的勘探深度范圍。因?yàn)橹饔^因素、客觀因素及目前技術(shù)的原因，電磁法的勘測(cè)深度最高可達(dá)兩三千米；

其六，具有較小的高阻層屏蔽作用。由于電磁法使用的是交變電磁場(chǎng)，所以其能夠穿透高阻層，電測(cè)法能夠反應(yīng)出直流電法無法探測(cè)的高阻層地質(zhì)體[1]。

2 深部地?zé)豳Y源勘察中的地理物理電磁法的應(yīng)用可行性分析

本文以黑龍江省濱東地區(qū)的兩處火山為例子，研究電磁法在深部地?zé)豳Y源勘察中的應(yīng)用。目前，這兩處火山附近的地表出現(xiàn)了地?zé)岈F(xiàn)象，比如在大雪紛紛的冬天，地表具有干蜂窩狀溶洞，洞內(nèi)沒有積雪。在零下20℃的冰封階段，地區(qū)表面沒有凍，草木植物出現(xiàn)霧凇現(xiàn)象。在零下25℃的溫度下，將溫度計(jì)放入洞中20cm深的地方，溫度顯示為4℃。區(qū)域的地質(zhì)背景見圖1，區(qū)域內(nèi)部地層層序見表1。

探測(cè)區(qū)的物探工作：在火山口右側(cè)坍塌處布置兩條平形的電磁測(cè)線分別為1和4，通過地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)1處的位置出現(xiàn)張扭性斷裂，地質(zhì)認(rèn)為發(fā)生張扭性斷裂和壓扭性斷裂的相交處是存儲(chǔ)水的最佳位置，但是這個(gè)部分并沒有出現(xiàn)壓扭性斷裂。在火山口右側(cè)坍塌部分布置三條激電測(cè)深測(cè)線，因?yàn)槠渑c高速公路想接近，會(huì)受到地電干擾，所以使用觀測(cè)參數(shù)視電阻率、半衰過程中表現(xiàn)良好的測(cè)線剖面進(jìn)行分析。 圖2為物探工作的布置圖。

分析深部地層中的含水性：一般使用電磁法尋找地下水的時(shí)候，收拾尋找低阻電性層，根據(jù)富水層電阻率是否低于干層電阻率，以此推斷低阻電性層是否為深部含水層位。通過根系地表剖面的電性特性，深部并沒有較大規(guī)模的低阻電性層，所以根據(jù)目前的資料沒有辦法進(jìn)

行深部地層含水性的評(píng)價(jià)。

4線剖面能夠反映地層的分布，縱向上電阻率呈現(xiàn)出低-中高-高-中高的電信分布規(guī)律變化，通過上述分析判斷其地?zé)釣樯畈繜嵩捶从场１緟^(qū)中斷裂構(gòu)造和火山機(jī)構(gòu)發(fā)育，根據(jù)電磁法的成果認(rèn)為1線剖面深大斷裂表現(xiàn)為地?zé)豳Y源現(xiàn)象。通過鉆孔驗(yàn)證，出水溫度為52℃，每天出水量為2400m3/d。以此驗(yàn)證了電磁法在深部地?zé)豳Y源勘測(cè)中是可行的[2]。

3 結(jié)束語

因?yàn)榈叵律畈康刭|(zhì)條件具有復(fù)雜性及難預(yù)見性，地?zé)豳Y源勘查具有較大的風(fēng)險(xiǎn)，所以就要選擇合適的勘測(cè)方式。本文研究的是電磁法在深部地?zé)豳Y源勘察中的應(yīng)用，研究表明其能夠在深部地?zé)豳Y源勘察中使用，并且有較大的優(yōu)勢(shì)，能夠獲取更加精準(zhǔn)、氛圍較廣的地?zé)峥臻g分布信息。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾向林.瞬變電磁法在工程地球物理勘探中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2001，13（03）：42.

[2]李百壽，秦其明，侯貴廷等.被動(dòng)式超低頻電磁法在深部地?zé)豳Y源勘察中的應(yīng)用——以JR-119井及JR-168井為例[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2009，24（02）：699-706.