音頻大地電磁測深法（AMT）在某彝族自治縣地?zé)崴Y源勘探中的應(yīng)用

邱 杰，陳 波，曾宥元

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇三地質(zhì)隊，四川峨眉山 614200）

1 概述

地?zé)豳Y源是一種綠色低碳、可循環(huán)利用的可再生能源，具有儲量大、分布廣、清潔環(huán)保、穩(wěn)定可靠等特點，是一種現(xiàn)實可行且具有競爭力的清潔能源。某彝族自治縣政府創(chuàng)新性地把旅游開發(fā)與精準(zhǔn)扶貧有機結(jié)合，通過對潛在地?zé)豳Y源區(qū)進行調(diào)查評價，開發(fā)利用，致力打造“旅游休閑基地”，造福于民。

地?zé)峥辈槭歉唢L(fēng)險性的行業(yè)，通常采用地質(zhì)調(diào)查、地球物理和鉆探等勘查方法，地球物理勘探具有經(jīng)濟效益高、勘探深度大、對場地?zé)o破壞或破壞小、成果直觀等特點。音頻大地電磁測深法利用天然的交變電磁場作為場源來研究地下不同地層的導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)，其勘探深度大且受地形影響較小，可以有效判定地下構(gòu)造發(fā)育和地下水賦存情況，目前廣泛應(yīng)用于地?zé)崴Y源的勘探中。

2 方法技術(shù)

本次工作使用的是加拿大鳳凰公司生產(chǎn)的最新一代V8多功能電法儀，它具有類可視化的操作界面，可以實時數(shù)據(jù)監(jiān)控，操作簡單，對弱信號分辨能力強。AMT 音頻大地電磁測深法具有很寬的頻率范圍（0.035～10 400Hz），其實質(zhì)是不同頻率的電磁波在地下介質(zhì)中傳播的趨膚深度（δ）不同，在地表測量由高頻到低頻的地球電磁相應(yīng)序列，并經(jīng)過資料處理利用波阻抗相位與電阻率的關(guān)系來得到視電阻率，從而得到由淺至深不同地層的地電特征。

由上式可知，趨膚深度隨頻率的降低而增大，即大地電磁場的變化周期越長，電磁場能量穿透得越深。而在實踐過程中，通常將電磁波能量衰減到1/2時的深度稱為勘探深度（D），即：

3 應(yīng)用實例

3.1 研究區(qū)地質(zhì)情況

研究區(qū)地層發(fā)育比較完整，地層的特點是：四周老，中部新，境內(nèi)地層以上元古界震旦系和古生界地層分布廣泛，以濱、淺海相沉積為主；中生界只出露三疊系及侏羅系地層，巖性為碎屑巖、碳酸鹽巖和玄武巖類為主；新生界主要為第四系沖積物與殘坡積物零星分布于平壩及河谷地帶、斜坡坡地地帶，局部有冰水堆積物分布。

研究區(qū)縣城四周均屬中山區(qū)，中部屬低山河谷區(qū)，四周地層均向中心傾斜，屬構(gòu)造盆地。而研究區(qū)向斜直穿研究區(qū)縣城，西方為苦竹壩至沙匡斷層，東方為五指山背斜，故形成了一個相對較為封閉的地下庫盆（沉積盆地），因此區(qū)內(nèi)地?zé)崴念愋蜑閭鲗?dǎo)熱為主的層狀熱儲賦存的地?zé)崴到y(tǒng)。其熱源主要為地溫對地下水的加熱，地溫是地?zé)岬闹饕獊碓础?/p>

縣境地?zé)岢雎吨饕?處，均位于苦竹壩至沙匡斷層下盤，分別為北部的溫水凼溫泉、西部的沙腔溫泉及南部的永紅溫泉，水溫為24.4～26.5℃，流量為2.76～23.5L/s，一般地下水化學(xué)類型屬重碳酸鈣鎂型，礦化度0.1～0.2g/L，出露地層為寒武系（ε1），目前未開發(fā)，說明該區(qū)具備地?zé)岙惓l件。

3.2 研究區(qū)地球物理特征

本次工作的目標(biāo)層位為垮洪洞組和雷口波組，主要巖性為灰?guī)r、白云巖。在進行工作時于測線西端巖層出露地段可見明顯的灰?guī)r溶蝕現(xiàn)象，在測量期間雨水較多，這些灰?guī)r層中的溶洞多表現(xiàn)為低電阻率的電性特征，而完整的灰?guī)r層電性特征為中等電阻率（1 000Ω·m 左右），該目標(biāo)層位多為中低阻的電性特征。目標(biāo)層位以上為香溪群，主要巖性為泥巖和砂巖，由地表可看出，泥巖和砂巖多為層狀結(jié)構(gòu)，且產(chǎn)狀較陡，傾角為30°左右，層間裂隙發(fā)育，在該測區(qū)水溝較多，因此在該層位可能表現(xiàn)為較低的電阻率特征。目標(biāo)層位以下為銅街子組和飛仙關(guān)組，主要巖性為泥巖、頁巖，該層位較為完整，因此表現(xiàn)出的地球物理特性為中高電阻率（1 000Ω·m左右），部分地段可能存在溶蝕效應(yīng)或地下暗河，而測出中低電阻率的異常特征。如表1所示。

表1 測區(qū)地球物理特征

3.3 工作布置

為了分析采用V8開展AMT 法探測深部巖體界線、地質(zhì)構(gòu)造、水儲資源的有效性，采取從已知向未知探尋的方法，在進行測量工作時，自熱儲層出露地表位置開始測量，以更好地分析熱儲、熱儲蓋層、熱儲隔水層的地球物理特征，使深部層位劃分更為準(zhǔn)確。根據(jù)工作需要，布設(shè)了一條剖面，測線長2 500m，點距50m，部分地段點距100m，對于人文干擾的地區(qū)采取丟點避讓的辦法。

3.4 數(shù)據(jù)整理與分析

每個大地電磁測深點上都可以獲得兩條視電阻率曲線：電場延地層走向方向極化的縱向曲線，稱TE 極化視電阻率曲線；電場延地層傾向方向極化的橫向曲線，稱TM 極化視電阻率曲線。在一維介質(zhì)中，地面波阻抗是一標(biāo)量，TE、TM 模式視電阻率值是相同的。在二維、三維介質(zhì)中波阻抗是張量，兩種模式的視電阻率曲線不同。

在音頻大地電磁測深工作中，實際地下介質(zhì)存在非均勻性，在實際工作中實測資料得到的TE、TM 模式極化視電阻率曲線可能與理論模型存在有很大差異，因此采用不同的模式進行反演可能會有不同的解釋結(jié)果，給正確認識和判斷實際地質(zhì)結(jié)構(gòu)帶來困難。通過對測線起始端的測量成果分別進行了一維和二維TE、TM 極化模式反演，與地表巖層出露區(qū)域地質(zhì)情況進行對比分析，以便確定最佳的反演方法，提高成果資料的可靠性。

本工作采用成都理工大學(xué)的MTSoft2D 反演軟件，對采集的AMT 數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，生成TE 及TM 模式各種反演方法的視電阻率剖面圖（如圖1中b、c、d、e）。根據(jù)反演成果圖與地表草測地質(zhì)剖面（圖1中a）結(jié)合巖層物性作對比分析，該剖面地層主要為三層，相對高阻層位（嘉陵江組頁巖層）、相對中高阻層位（雷口波組灰?guī)r、白云巖層）及相對低阻層位（自流井組泥巖、頁巖層），對比各反演方法，最終確定在該區(qū)域進行二維NLGG 反演方法效果較好，反演成果與地層對應(yīng)吻合度較高，因此本次成果均采用二維NLGG 反演對成果進行解釋分析。

圖1 草測地質(zhì)剖面與AMT反演視電阻率剖面對比圖

確定了反演方法后，插入地質(zhì)剖面繪制更精細化的地質(zhì)物探剖面圖。根據(jù)本次測量成果，共劃分了3個層位，分別為低阻區(qū)、高低電阻率變化區(qū)和中高電阻率區(qū)。低阻區(qū)位于測線中部區(qū)域，香溪群、自流井組、下沙溪廟組，主要巖性為泥巖和砂巖，整體表現(xiàn)為較低的電阻率特征，視電阻率為1～200Ω·m，整體呈東傾異常。該區(qū)域多為層狀結(jié)構(gòu)，因此在該層位測出較低的電阻率。處于向斜中部，核部厚度約為1 700m。高低電阻率變化區(qū)位于測線西端，處于目標(biāo)巖層垮洪洞組和雷口波組，主要巖性為灰?guī)r、白云巖，整體視電阻率變化較大，在50～3 000Ω·m，厚度為300～500m。在該區(qū)域地表灰?guī)r溶蝕現(xiàn)象出現(xiàn)，因此在該段地表測出較低的視電阻率。在該區(qū)域中深部測得一連串的低阻異常帶，且整體走向與巖層產(chǎn)狀基本一致，推測為地下水含水帶。向斜核部中心點位于研究區(qū)河附近，埋深為1 700～2 200m。中高電阻率區(qū)位于電阻率變化區(qū)以下，即銅街子組和飛仙關(guān)組，主要巖性為泥巖，該層位較為完整，整體電阻率在1 000Ω·m 左右，厚度超過1 000m。

4 結(jié)語

通過地質(zhì)+物探音頻大地電磁測深（AMT）相結(jié)合的方法，能很好地對地層層位進行劃分，推測出了研究區(qū)彝族自治縣地?zé)崴Y源開發(fā)利用的熱儲層三疊系上統(tǒng)-中統(tǒng)垮洪洞-雷口坡組（T2l-3k）、熱儲蓋層侏羅系（J）和熱儲下的相對隔水層三疊系（T）銅街子組及飛仙關(guān)組的層位界線、地層埋深和厚度，同時在熱儲層中推測了一條地下水含水帶，分析認為該地?zé)豳Y源的熱儲熱源主要為深部地溫，為該彝族自治縣地?zé)崴Y源的開發(fā)利用提供依據(jù)，控制了成本，同時也為其他地方提供很好的參考依據(jù)，為脫貧攻堅提供新思路。