廣域電磁法在宜春某地地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用

危志峰，陳后揚(yáng)，吳西全

(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 物化探大隊(duì)，江西 南昌 330000)

0 引言

江西地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們物質(zhì)水平的提高,致使地?zé)崧糜萎a(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,宜春市溫泉地?zé)崴_發(fā)利用規(guī)模與日倶增[1]。工作區(qū)位于宜春市WS部，毗鄰明月山5A級(jí)景區(qū),為地?zé)崴Y源為優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)的黃金地段，與溫湯溫泉位于同一大斷裂，是尋找“溫湯式”對(duì)流型地?zé)崴Y源的有利地區(qū)。地?zé)崴堑叵卵刂鴶嗔褬?gòu)造的裂隙進(jìn)行深循環(huán)獲得梯度增溫而形成，為斷裂裂隙水熱對(duì)流型中、低溫地?zé)崴甗2]。對(duì)流型地?zé)釋僦?、深層地?zé)?，埋藏深度?00～1 500 m[3]。常規(guī)地?zé)峥辈榈厍蛭锢矸椒ㄈ缰绷麟姺?、大地電磁測(cè)深法(MT)和可控源音頻大地電磁測(cè)深法(CSAMT)等，均無(wú)法滿足工作區(qū)對(duì)地?zé)峥辈榈纳疃?、分辨率等要求。近年?lái)，廣域電磁法[4-5]以其抗干擾能力強(qiáng)、勘探深度大、分辨率高、工作效率高[6]、成本低等優(yōu)勢(shì)在國(guó)內(nèi)得到很好的推廣，本次采用高密度電阻率法和廣域電磁法相結(jié)合的方式來(lái)解決工作區(qū)地層、構(gòu)造等地質(zhì)問題，進(jìn)一步研究工作區(qū)地?zé)嵝纬蓷l件。本次地?zé)峥辈槿〉昧溯^好的效果。

1 地質(zhì)環(huán)境背景

工作區(qū)位處江西省域西部，北側(cè)緊鄰宜春主城區(qū)，萍(鄉(xiāng))—樂(平)拗陷帶西段之南側(cè)，武功山巖漿核雜巖(也有的稱之為武功山變質(zhì)核雜巖、武功山熱穹窿、武功山隆起、武功山復(fù)背斜等)NE部[7]，區(qū)內(nèi)出露的基巖地層為早古生代寒武紀(jì)地層，具片麻狀構(gòu)造的加里東期花崗巖發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造形跡以NE向斷裂和NW向斷裂為特色[8]，工區(qū)地質(zhì)圖見圖1。

1.1 地層

區(qū)內(nèi)所發(fā)育的基巖地層為寒武紀(jì)地層，以溫湯斷裂帶(工作區(qū)內(nèi)大致以梅花河河谷)為界，南部可以劃分為寒武系外管坑組變粒巖(wt)，北部可以歸屬為牛角河組(1n)。第四紀(jì)松散沖、堆積物層統(tǒng)稱為聯(lián)圩組(Qhl)[9]。

寒武系外管坑組主要巖性為片麻狀石榴黑云斜長(zhǎng)變粒巖、弱片麻狀斜長(zhǎng)二云變粒巖、黑云更長(zhǎng)變粒巖夾石榴黑云片巖、片麻狀黑云更長(zhǎng)變粒巖夾黑云片巖、石榴黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云角閃變粒巖夾石榴黑云片巖。

寒武系牛角河組主要分布于調(diào)查區(qū)北部，呈推覆構(gòu)造的推覆體由南往北疊覆于奧陶紀(jì)巖體或志留紀(jì)巖體之上。其巖性組合是以一套含炭巖石組合為標(biāo)志，也就是說該套巖系具有牛角河組的標(biāo)型巖石組合特征。

1.2 構(gòu)造

本區(qū)位于武功山復(fù)背斜的WN翼，自加里東運(yùn)動(dòng)以來(lái)，由于混合巖化作用和巖漿活動(dòng)，本區(qū)遭受多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加改造，不同層次的構(gòu)造形跡交織在一起，具有復(fù)雜造山帶的一般特征。區(qū)內(nèi)發(fā)育的一系列斷裂構(gòu)造往往具有繼承性、長(zhǎng)期或多期活動(dòng)的特點(diǎn)，早期深層次的韌脆性變形帶被后期表殼相的脆性斷層利用和改造。武功山巖漿核雜巖的形成、發(fā)展過程中，在區(qū)內(nèi)留下了豐富多彩的構(gòu)造形跡。其中與地?zé)崴哂谐梢蚵?lián)系的是NE向和NW向兩組斷裂構(gòu)造。以NE向規(guī)模最大，以溫湯(區(qū)內(nèi)為望高尖)F1斷裂為代表。根據(jù)勘探資料，F(xiàn)1斷裂嚴(yán)格控制著熱水的分布與運(yùn)移，為區(qū)內(nèi)重要導(dǎo)熱構(gòu)造。NW向斷裂則主要起導(dǎo)水作用。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)發(fā)育的巖漿巖為以片麻狀構(gòu)造為特征的二長(zhǎng)花崗巖—花崗閃長(zhǎng)巖—英云閃長(zhǎng)巖等花崗巖類。區(qū)內(nèi)巖體的侵位是受加里東期揚(yáng)子板塊與華南板塊碰撞造山作用引起的大規(guī)模中酸性巖漿上侵入。巖體中片麻理、眼球狀、條紋—條帶狀構(gòu)造、礦物拉伸線理、旋轉(zhuǎn)碎斑系和片麻理褶皺均很發(fā)育，拉伸線理指向?yàn)楸眱A。

1.4 水文地質(zhì)條件

根據(jù)地下水的運(yùn)移、賦存特征，區(qū)內(nèi)地下水主要有第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類型。

第四系松散巖類孔隙水主要分布于河谷兩岸地帶的全新統(tǒng)及上更新統(tǒng)沖積層之中，含水巖組具二元結(jié)構(gòu)。地下水主要賦存于下部的粗砂及礫卵石層中。

基巖裂隙水地下水主要賦存于節(jié)理裂隙及構(gòu)造裂隙中，距斷層近的構(gòu)造富水性一般較好，如本區(qū)受NE和NW兩組斷裂控制的地下水資源。區(qū)域上屬于水量豐富區(qū)。

2 地?zé)岬刭|(zhì)特征

2.1 區(qū)域地?zé)岙惓卣?/h3>

本區(qū)位于武功山復(fù)背斜的西北翼，地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，其中NE向F1斷裂為導(dǎo)熱構(gòu)造，NW向次級(jí)走滑斷裂為導(dǎo)水構(gòu)造。溫湯—鼻田地?zé)岙惓б寻l(fā)現(xiàn)的最高水溫可達(dá)68℃，其中溫湯溫泉達(dá)65～66.5℃，楓樹下、梅花橋等隱伏地?zé)崴话氵_(dá)35～45℃。水溫變化特征受斷裂構(gòu)造的嚴(yán)格控制，在平面上和垂向上均具有明顯的規(guī)律性。屬典型的沿構(gòu)造斷裂帶展布的呈帶狀分布的對(duì)流型溫泉密集帶，即隆起斷裂型地?zé)釒А?/p>

與溫湯地?zé)崽锾幱谕粯?gòu)造帶上的仙鞏、社埠街、潮溪、黃源水庫(kù)及萍鄉(xiāng)萬(wàn)龍山等地[10]，無(wú)論地形地貌、地層巖性，還是地質(zhì)構(gòu)造上都與溫湯地?zé)崽镱愃?，在這些地段尋找“溫湯式”地?zé)崽锟赡苄暂^大。

2.2 典型地?zé)岙惓^(qū)特征

區(qū)內(nèi)最典型的地?zé)岙惓^(qū)屬宜春溫湯溫泉群，出露于宜春市西南溫湯鎮(zhèn)境內(nèi)，距市區(qū)21 km。距本次工作區(qū)南西7.5 km，且同處溫湯大斷裂上盤。因此，詳細(xì)了解溫湯地?zé)岙惓Ｌ卣骺蓸O有力指導(dǎo)本區(qū)尋找“溫湯式”隱伏地?zé)崴Y源。

2.2.1 溫湯地?zé)崴牡刭|(zhì)條件[10]

第四系松散砂礫石層和基巖裂隙中賦存著孔隙水和裂隙水。其中孔隙水由于含水的砂礫石層厚度較小，單井出水量一般小于50 m3/d；而基巖裂隙水主要賦存于張性斷裂破碎帶中。

1)地?zé)崴疁?。溫湯地?zé)崴罡咚疁乜蛇_(dá)68℃，一般65～66.5℃。水溫變化特征受斷裂構(gòu)造的嚴(yán)格控制，在平面上和垂向上均具有明顯的規(guī)律性。①垂向上：地下水水溫隨深度而變化，深度增加，水溫逐漸增高，并當(dāng)揭露到斷裂時(shí)，溫度達(dá)到最高值，當(dāng)穿過斷裂構(gòu)造帶時(shí)，水溫又逐漸回落。②平面上：最高溫度分布在張性斷裂帶內(nèi)，自張性斷裂帶向外側(cè)，鉆孔最高溫度逐漸降低；沿張性斷裂帶走向上，水溫由出露點(diǎn)向SE逐漸增高。

2)水化學(xué)特征。溫湯地?zé)崴疅o(wú)色、無(wú)味、透明，地下水化學(xué)類型為HCO3-Na 型水，礦化度176.62～201.57 mg/L，總硬度為17.32～30.02 mg/L，pH 值7.6～7.9。污染指數(shù)P值0.47～0.63，污染程度屬未污染；質(zhì)量評(píng)價(jià)分值F值2.13～4.28，質(zhì)量級(jí)別屬良好—較差級(jí)?？辈熨Y料表明地?zé)崴^多的氟(1.9～3.5 mg/L)和可溶硅(100～150 mg/L)。

3)地?zé)崴膭?dòng)態(tài)變化。①水位(流量)：地下水位長(zhǎng)期觀測(cè)資料反映，在未大規(guī)模開發(fā)利用地下熱水之前，地?zé)崴膭?dòng)態(tài)特征與大氣降雨等關(guān)系均不密切，水位(流量)均較穩(wěn)定。②水質(zhì)：20世紀(jì)70年代初期勘察中，采集了大量的地下水樣(包括地?zé)崴统Ｒ?guī)水)，取樣分析測(cè)試結(jié)果反映，地?zé)崴乃|(zhì)年際變化(主要組分)不大，但地?zé)崴奶卣鹘M分(F、可溶性SiO2)相差較大，這可能與地下水回灌和測(cè)試誤差有關(guān)。現(xiàn)階段，地下水已開發(fā)利用了30余年，期間始終進(jìn)行著地下水的回灌。部分因開采井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，地?zé)崴c其他非地?zé)崴旌虾?，?dǎo)致水質(zhì)有一定變化。③水溫：天然狀態(tài)下的水溫變化很小，一般小于1℃，從多年地下水加灌情況反映，地?zé)崴乃疁刈兓匀徊淮螅疁胤€(wěn)定。

2.2.2 溫湯地?zé)岢梢騕10]

圖2 宜春溫湯溫泉地?zé)岬刭|(zhì)圖[5]Fig.2 Geothermal geological map of Yichun Wentang hot spring

根據(jù)地質(zhì)水文資料可知溫湯地?zé)崽镆訬E向斷裂為控?zé)釘嗔?，NW向次級(jí)走滑斷裂主要起導(dǎo)水作用，溫湯地?zé)崽飮?yán)格受斷裂控制，地?zé)崴x存在溫湯斷裂破碎帶中，熱儲(chǔ)層為帶狀斷裂、裂隙含水層，富水性強(qiáng)，水熱活動(dòng)強(qiáng)烈。地下熱水在斷層帶內(nèi)受水的連續(xù)壓力控制, 溫度不同的熱水之間的熱量交換以對(duì)流方式為主。地?zé)崽锷w層厚度小，不具保溫性能，構(gòu)成開放型帶狀熱儲(chǔ)對(duì)流型地?zé)崽铩?/p>

2)地?zé)崴h(huán)。根據(jù)溫湯溫泉群出露的地形、地質(zhì)條件分析，地下熱水主要由大氣降雨補(bǔ)給，經(jīng)深循環(huán)形成。根據(jù)地質(zhì)資料，區(qū)內(nèi)大面積分布加里東期花崗巖，導(dǎo)水性相對(duì)較弱，主要由南部武功山區(qū)大氣降水，經(jīng)巖體裂隙、節(jié)理、構(gòu)造破碎帶等，入滲補(bǔ)給地下水。當(dāng)NW向次級(jí)導(dǎo)水構(gòu)造深切NE向控?zé)針?gòu)造時(shí)，地下水循環(huán)深度大，循環(huán)路徑長(zhǎng)，速度緩慢，能夠充分吸收斷層帶深部的熱能并和圍巖發(fā)生溶濾作用，通過復(fù)雜的深循環(huán)，經(jīng)大地?zé)崃骷訜幔谏钐幰欢ú课粎R集，沿?cái)嗔淹ǖ老虮睆搅?，形成溫度較高、富含多種微量組分的熱水，主要賦存于NW向次級(jí)張扭性構(gòu)造裂隙、孔隙中，部分至溫湯附近，遇阻水體(構(gòu)造)，以上升泉形式排泄于地表，形成溫泉。

2.3 地?zé)峥辈榉较?/h3>

工作區(qū)位于溫湯—萬(wàn)龍山地?zé)釒е疁販坊蚨?。該地?zé)釒纬捎谖涔ι郊永飽|期花崗巖體北部，導(dǎo)熱構(gòu)造為溫湯—新泉NE向壓扭性斷裂帶。其北東段走向NEE，南西段走向NE，總體走向40°左右，向SE傾斜，傾角50°～70°，沿?cái)嗔褞в忻髟律?、青龍山、萬(wàn)龍山、新泉等一串燕山早期花崗巖株分布。燕山運(yùn)動(dòng)時(shí)是一條重要的地?zé)釒?。溫湯地?zé)崽锴≡谠摂嗔褞?，?jīng)前人研究構(gòu)造結(jié)點(diǎn)成熱思路，沿該帶勘查，通過鉆孔揭露，自北西至南西新發(fā)現(xiàn)了袁州區(qū)鼻田(梅花橋)、袁州區(qū)夏家坊、袁州區(qū)白馬、袁州區(qū)洪江、蘆溪縣萬(wàn)龍山、新泉等一串隱伏型地下熱水。這些點(diǎn)地下熱水形成于NE向?qū)釘嗔雅cNW向斷裂的結(jié)點(diǎn)地區(qū)，且大致呈等距分布。

本區(qū)是尋找對(duì)流性地?zé)崴Y源的有利地區(qū)。地?zé)崴饕x存于斷裂構(gòu)造帶狀破碎帶中，以斷層上盤巖層為蓋層，形成機(jī)理為深循環(huán)地?zé)嵩鰷匦?，即大氣降水沿?cái)嗔褞钛h(huán)，在正常地溫梯度下吸收地球內(nèi)熱增溫形成熱水。地?zé)崴饕獊?lái)源為大氣降水，其形成與分布主要受斷裂構(gòu)造控制(圖3)。地?zé)崽锔浇∑鹕降貐^(qū)的大氣降水通過各級(jí)斷裂、裂隙垂直滲入，不斷吸收地球內(nèi)熱增溫形成地?zé)崴?，同時(shí)溶濾沿途圍巖的微量元素形成地?zé)崃黧w的特殊組分。當(dāng)繼續(xù)下行至區(qū)域控?zé)釘嗔袴1時(shí)，由于該斷裂的導(dǎo)熱性及阻水性，地下熱水繼續(xù)加熱，并向?qū)當(dāng)嗔袴2或F1碎裂巖及其分支斷裂匯集，并賦存于F2與F1交匯復(fù)合部位或F1碎裂帶及其分支斷裂內(nèi)，形成帶狀地?zé)崴Y源。部分可能沿裂隙、斷裂上涌，以溫泉的形式出露于地表，由于上升速度快，沿途散熱量小，尚來(lái)不及與其圍巖達(dá)成熱平衡，熱水主流帶附近形成局部的熱異常，熱異常中心地溫梯度比正常梯度高2～3倍以上。

圖3 “溫湯式”對(duì)流型地?zé)崴Y源形成模式示意[5]Fig.3 Schematic diagram of the convective geothermal water resource formation mode of "Wentang type"

綜上所述，該區(qū)地?zé)崴饕獌?chǔ)存于NE(或NNE)與NW等斷裂的復(fù)合部位，區(qū)域斷裂F1主要起控?zé)?、?dǎo)熱作用，常常成為地?zé)崽锏母羲吔?熱水壁)，鉆探可在斷裂復(fù)合部位附近F2導(dǎo)水?dāng)嗔褞?nèi)揭露地?zé)崴甗11-13]。

3 數(shù)據(jù)采集和處理

3.1 工作布置

為獲取地表往深部完整的地質(zhì)信息，選擇高密度電阻率法結(jié)合廣域電磁法的物探組合手段，前者用于300 m深度以淺電性結(jié)構(gòu)探測(cè)，后者因其探測(cè)深度大、抗干擾能力強(qiáng)、縱向分辨率高等優(yōu)勢(shì)[5]，主要用于追索斷裂構(gòu)造在深部延伸情況。為了提高反演的準(zhǔn)確性，針對(duì)工作區(qū)NE向約4 km處已知地?zé)峥撞贾肕HQ5線參照剖面，方位角130°，剖面長(zhǎng)度2.3 km。圍繞測(cè)區(qū)，部署WN1、WN2線，方位角130°，剖面長(zhǎng)度均為2.5 km，重點(diǎn)探索NE向溫湯斷裂系統(tǒng)空間展布；部署EW1、EW2線，方位角40°，剖面長(zhǎng)度均為2.5 km，探索NW向次級(jí)走滑導(dǎo)水?dāng)嗔逊植记闆r(圖4)。在此基礎(chǔ)上，綜合分析NE向與NW向構(gòu)造空間關(guān)系，研究已知地?zé)峥着c構(gòu)造關(guān)系，為本區(qū)部署驗(yàn)證鉆孔提供重要參考依據(jù)。

圖4 測(cè)線布置Fig.4 Survey line layout

3.2 數(shù)據(jù)采集

確定最佳收發(fā)距，保證較強(qiáng)的廣域電磁信號(hào)，壓制干擾，同時(shí)滿足勘探深度對(duì)收發(fā)距的要求(收發(fā)距一般為勘探深度的3～5倍)[5]。本次進(jìn)行了9 km、11.5 km和14.5 km三個(gè)距離的收發(fā)距實(shí)驗(yàn)，發(fā)射源避開深大斷裂、大型水域等影響測(cè)量信號(hào)因素。接收部分考慮到地形結(jié)構(gòu)和強(qiáng)噪聲干擾，選取測(cè)區(qū)地勢(shì)平坦、干擾背景小的測(cè)點(diǎn)，做收發(fā)距實(shí)驗(yàn)，并采集了天然電場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比。

圖5、圖6和圖7為上述收發(fā)距9 km、11.5 km和14.5 km的廣域電場(chǎng)信號(hào)與天然電場(chǎng)信號(hào)對(duì)比，各收發(fā)距的廣域電場(chǎng)信號(hào)均大于天然電場(chǎng)信號(hào)，廣域電場(chǎng)信號(hào)形態(tài)、強(qiáng)度與天然電場(chǎng)截然不同，廣域電場(chǎng)信號(hào)連續(xù)性較好，信噪比較高，具有獨(dú)立性，能有效壓制天然電場(chǎng)信號(hào)。

圖5 收發(fā)距9 km采集電場(chǎng)信號(hào)Fig.5 Signal diagram of electric field collected with a receiving and transmitting distance of 9 km

圖6 收發(fā)距11.5 km采集電場(chǎng)信號(hào)Fig.6 Signal diagram of electric field collected with a receiving and transmitting distance of 11.5 km

圖7 收發(fā)距14.5 km采集電場(chǎng)信號(hào)Fig.7 Signal diagram of electric field collected with a receiving and transmitting distance of 14.5 km

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本次數(shù)據(jù)采集收發(fā)距確定為12 km；WN1、WN2線及驗(yàn)證剖面MHQ5共用一個(gè)發(fā)射源，WN1與WN2收發(fā)距確定大約為11 km,驗(yàn)證剖面MHQ5收發(fā)距確定大約為14 km。

本次廣域電磁法共部署4條測(cè)線，實(shí)測(cè)廣域電磁法物理點(diǎn)308個(gè)，質(zhì)量檢查點(diǎn)10個(gè)，檢查率3.25%，其中廣域電場(chǎng)最大均方相對(duì)誤差4.49%，廣域視電阻率最大均方相對(duì)誤差3.43%。廣域電場(chǎng)最小均方相對(duì)誤差1.22%,廣域視電阻率最小均方根誤差1.44%。本次廣域電磁法勘探達(dá)到行業(yè)要求。

3.3 數(shù)據(jù)處理

3.3.1 預(yù)處理

預(yù)處理主要是空間屬性的建立及測(cè)點(diǎn)編輯，是處理中非常關(guān)鍵的基礎(chǔ)工作。如果各測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)置不正確就不能得到正確的采集數(shù)據(jù)。本次廣域電磁法預(yù)處理工作具體按以下幾項(xiàng)進(jìn)行：

1)JSGY-2 V2.0接收系統(tǒng)軟件對(duì)單頻點(diǎn)電場(chǎng)、電流數(shù)據(jù)進(jìn)行頻點(diǎn)和曲線合成，根據(jù)實(shí)測(cè)發(fā)射電流、發(fā)射電極坐標(biāo)、接收電極坐標(biāo)和電場(chǎng)強(qiáng)度，通過計(jì)算機(jī)迭代得到廣域視電阻率值[9]。

2)剔除各測(cè)點(diǎn)廣域電場(chǎng)、視電阻率曲線的明顯畸變頻點(diǎn)，通過頻譜分析和時(shí)空變換濾波方法，消除50 Hz干擾和其他高頻背景噪聲。

3)沿測(cè)線橫向篩查廣域視電阻率曲線類型突變的測(cè)點(diǎn)，本次獲得的廣域電場(chǎng)、視電阻率曲線總體橫向繼承性較好。

4)廣域視電阻率與電場(chǎng)呈復(fù)雜的非線性關(guān)系，因此，首先針對(duì)電場(chǎng)進(jìn)行靜態(tài)校正，再用靜態(tài)校正后的電場(chǎng)計(jì)算廣域視電阻率。本區(qū)個(gè)別物理點(diǎn)因明顯處于峭壁、陡坎、河流和建筑物附近，廣域電磁法電場(chǎng)曲線相對(duì)旁側(cè)曲線有“位移”現(xiàn)象，但曲線類型基本一致，均采用平移法進(jìn)行靜態(tài)校正。

5)地形校正是用于消除由地形起伏引起的廣域視電阻率曲線的畸變。本次資料處理主要采取帶起伏地形(帶坐標(biāo))、帶場(chǎng)源的WFEM軟件進(jìn)行處理、反演以直接消除地形影響。

3.3.2 定性分析

可靠的原始數(shù)據(jù)是保障獲得地球物理客觀事實(shí)的先決條件。本次定性分析主要利用廣域視電阻率曲線類型圖、等頻率廣域視電阻率曲線圖等資料，具體從以下幾個(gè)方面開展。

1)曲線類型分析。利用預(yù)處理后的成果數(shù)據(jù)，繪制曲線類型圖、等頻率廣域視電阻率曲線圖，分析不同地質(zhì)體上方曲線類型變化規(guī)律，定性分析電性分層與地質(zhì)分層的關(guān)系。

2)開展頻率—廣域視電阻率擬斷面定性分析，初步確定斷面的電性分布、基底起伏、構(gòu)造分布、標(biāo)志層劃分等特征。

3)結(jié)合驗(yàn)證剖面測(cè)點(diǎn)廣域視電阻率曲線類型分析經(jīng)驗(yàn)，對(duì)本區(qū)廣域視電阻率曲線開展一維定性解釋，為后續(xù)的二維反演解釋提供初始模型。

3.3.3 反演

本次反演計(jì)算工作采用中南大學(xué)編制的WFEM軟件(廣域電磁法資料處理解釋軟件系統(tǒng))。

1)一維反演。本次一維反演主要作為二維反演的一個(gè)中間環(huán)節(jié)，其成果為下一步的二維反演提供初始模型。

2)二維反演。地表實(shí)測(cè)的廣域視電阻率，是地下不同電性介質(zhì)及構(gòu)造的綜合響應(yīng)。本次采取帶起伏地形(帶坐標(biāo))、帶場(chǎng)源的廣域電磁法二維反演計(jì)算，能較好地壓制地形干擾、場(chǎng)源效應(yīng)等影響，提高反演成果的可靠度。反演過程中結(jié)合地質(zhì)資料，多次反復(fù)，逐漸修正模型，減少反演擬合誤差，降低反演解釋的多解性。

最終的地質(zhì)解釋建立在二維反演成果上進(jìn)行(圖8)。

圖8 數(shù)據(jù)處理流程Fig.8 Data processing process

4 成果推斷解釋

4.1 物探推斷解釋標(biāo)志

區(qū)內(nèi)出露細(xì)?！屑?xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，電阻率隨致密程度增加而更高，視電阻率普遍大于3 000 Ω·m。寒武系牛角河組(1n)和外管坑組變粒巖(wt)呈推覆構(gòu)造的推覆體由南往北疊覆于巖體之上。牛角河組主要分布于工作區(qū)北部，總體為一套含炭變質(zhì)巖，根據(jù)區(qū)域物性參數(shù)[14]和本次物探測(cè)量成果，視電阻率普遍大于2 000 Ω·m。外管坑組變粒巖為一套中深變質(zhì)巖系，其內(nèi)局部夾大理巖化灰?guī)r，視電阻率與牛角河組相當(dāng)，普遍大于2 000 Ω·m。

4.2 異常解釋

通過上述分析，對(duì)各斷面的電性特征、基底起伏、構(gòu)造分布等有了初步的了解，在此基礎(chǔ)上建立初始模型進(jìn)行二維反演，結(jié)合以往地質(zhì)、地?zé)峥椎荣Y料，編制物探推斷解釋成果圖。各剖面成果詳述如下。

4.2.1 WN1線、WN2線和MHQ5線推斷解釋

圖9 MHQ5線(左)、WN1線(中)和WN2線(右)物探推斷解釋成果Fig.9 Results of geophysical inference and interpretation of MHQ5 line(left),WN1 line(middle) and WN2 line(right)

2)WN1線和WN2線推斷解釋。根據(jù)高密度電法和廣域電磁法測(cè)量成果，WN1線和WN2線電性結(jié)構(gòu)基本相似，總體表現(xiàn)為NW高、SE低，深部高、中淺部低異常特征。NW段100～400號(hào)點(diǎn)地段出露志留系二長(zhǎng)花崗巖，反演ρ廣域和ρ高密度均超過3 000 Ω·m，形成本區(qū)高電阻背景異常。

與MHQ5線覆蓋的地質(zhì)情況有所差異的是，WN1線和WN2線中部有志留紀(jì)巖體于后期侵入。結(jié)合物性資料，志留紀(jì)花崗巖電阻率相對(duì)較低，反演ρ廣域和ρ高密度均在3 000 Ω·m以下，當(dāng)構(gòu)造、裂隙、節(jié)理等發(fā)育而充水時(shí)，往往表現(xiàn)為低阻，視電阻率小于500 Ω·m。對(duì)比WN1線、WN2線與MHQ5線廣域電磁法反演斷面可見， WN1線、WN2線斷面中部中高阻、低阻異常體均有分布，多成扭曲巖株?duì)钚螒B(tài)， 推測(cè)為志留紀(jì)巖體后期侵位特征之反映。中淺層則與MHQ5線相似，斷續(xù)分布中高阻塊體(反演ρ廣域>2 000 Ω·m)，呈等軸狀或圓暈狀，推測(cè)應(yīng)是S3y、O2l、O2g推覆體引起。它們與深部高阻區(qū)、中高阻扭曲巖株?duì)町惓Ｖg存在一向南東緩傾的低阻異常帶(反演ρ廣域<2 000 Ω·m)，結(jié)合地質(zhì)資料，推測(cè)為推覆構(gòu)造F1引起。中淺層的中高阻塊體之間同樣以低阻條帶分隔開來(lái)，推測(cè)為構(gòu)造F2、F3、F4、F5，結(jié)合其產(chǎn)狀、規(guī)模情況，推測(cè)F1～F5在深部匯集的可能性較大，多條構(gòu)造匯集發(fā)育部位為主要富水區(qū)。推測(cè)富水區(qū)Ⅰ為F1、F2、F3交匯部位，推測(cè)主要賦存構(gòu)造裂隙水(冷水)；富水區(qū)Ⅱ?yàn)镕1～F5在深部交匯部位，WN1線、WN2線均在南東側(cè)深部表現(xiàn)為大面積帶狀低阻異常(反演ρ廣域<1 000 Ω·m)，推測(cè)為隱伏地?zé)崴欣袇^(qū)。

4.2.2 綜合推斷

結(jié)合工作區(qū)附近的施工地?zé)峥?鉆孔位置如圖10所示)，本次廣域電磁法測(cè)量成果顯示，工作區(qū)地?zé)釛l件與前述“溫湯式”對(duì)流型地?zé)崴Y源形成模式吻合，驗(yàn)證了本區(qū)尋找隱伏地?zé)崴Y源的結(jié)論。

圖10 物探推斷解釋成果三維切片圖Fig.10 Three dimensional section of geophysical inference and interpretation results

5 結(jié)論

1)廣域電磁法勘查深度大，分辨率高，對(duì)低阻異常有很好的反映，廣域電磁法應(yīng)用工作區(qū)，能有效地識(shí)別控?zé)帷?dǎo)水構(gòu)造，獲取地?zé)崴Y源儲(chǔ)存位置。

2)工作區(qū)地?zé)崴疄閷?duì)流性地?zé)崴?，地?zé)崴饕獌?chǔ)存于NE(或NNE)與NW向等斷裂的復(fù)合部位，區(qū)域斷裂F1主要起控?zé)?、?dǎo)熱作用，常常成為地?zé)崽锏母羲吔?熱水壁)。

3)廣域電磁法在工作區(qū)地?zé)峥碧街刑峁┝丝煽康牡刭|(zhì)構(gòu)造信息，是針對(duì)中、深層地?zé)豳Y源勘查有效的地球物理勘探方法。

致謝：感謝湖南繼善高科提供良好的平臺(tái)，感謝李帝銓老師的指點(diǎn)，感謝江西地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局物化探大隊(duì)廣域電磁法項(xiàng)目組所有同事的辛勤付出。