可控源音频大地电磁法(CSAMT)在深部地热资源勘查中的应用

可控源音频大地电磁法(CSAMT)在深部地热资源勘查中的应用

随着人们生活水平的不断提高，对地热资源的需求量越来越多，于是寻找地热资源已经成为公益性的项目，于是在部分城市或休闲度假区开展地热资源勘查显得尤为重要，开展城市地热资源勘查不仅有利于促进当地经济的良性发展，还有利于节约能源，构建良好的生存环境都有重要的意义。

一、CSAMT方法简介

可控源音频大地wWw.LWlm.com电磁法(简称CSAMT法)是以有限长接地电偶极子为场源,在距偶极中心一定距离处同时观测电、磁场分量的一种电磁测深方法。本次采用赤道偶极装置进行标量测量，同时观测与场源平行的电场水平分量Ex和与场源正交的磁场水平分量Hy；然后利用电场振幅Ex和磁场振幅Hy计算卡尼亚电阻率ρs；观测电场相位Ep和磁场相位Hp，用以计算阻抗相位差φ。用卡尼亚电阻率和阻抗相位差联合反演计算反演电阻率，最后利用反演电阻率成图并进行地质解释。

CSAMT标量测量方式是用电偶极源供电，观测点位于电偶源中垂线两侧各30度角组成的扇形区域内。当接收点距发射偶极源足够远时（R＞3δ，δ为趋肤深度），测点处电磁场近似于平面波，由于电磁波在地下传播时，其能量随传播距离的增加逐渐减弱，当电磁波振幅减小到地表振幅的1/e时，其传播的距离称为趋肤深度（δ），即电磁法理论勘探深度。实际工作中，探测深度（d）和趋肤深度存在一定差距，这是因为探测深度是指某种测深方法的体积平均探测深度，其经验公式为：

为大地平均电阻率

为频率

由此可见探测深度与频率成反相关，我们可以通过改变发射频率来达到测深的目的。

在实际勘查中，由于发射功率总是有限的，要保证有足够的信噪比，收发距就不能太大。这样往往不可能满足远区的条件，一部分频点可能处于过渡区。这时就要进行过渡区改正。在进行过渡区改正的前提下，要求Rmin>0.5δ。

二、广东某度假村应用CSAMT探测地下水实例

1、工区特征及以往工作

本区位于丘陵谷地，总体地势平坦。丘陵多集中于北部，地势略向南倾斜，第四系松散层覆盖面积达60﹪以上，多分布在地热田南部。北部丘陵多呈北东走向。

区内雨量充沛，河网发育。地热田所在区域地下水主要有松散岩类孔隙水、基岩裂隙水及隐伏型岩溶断裂水三大类。

丘陵区基岩裂隙水有埋深浅、迳流短、补给区与排泄区接近的特点，大多为浅循环，而热矿水为深循环。一般浅循环地下水雨季水量大、旱季泉流量小，动态变化大，而深循环动态较稳定。基岩裂隙水在侵蚀基准面以上地下迳流以泉水形式排泄，而由山区流入平原或山间盆地后，流速开始变幻，一部分补给第四系孔隙水，而另一部分成为隐伏基岩裂隙水。

本地热资源为水热型，根据前人资料及钻探资料，热储呈带状分布，受北东向构造控制，地面无热水出露，热水井水温44.0℃～48.0℃。热水通过地下裂缝在深部压力的作用下往上渗透，热水会通过破碎带流向地表，于是找断裂构造带成为找热水的突破口，断裂构造带充水往往电阻率低于完整岩石的电阻率，这就具备应用CSAMT的前提。

图1是2002年该区2、4、6线AMT法勘查电阻率断面图，从图中可以看出，从地表以下至约200m深，岩层真电阻率一般在几十～几百 ；200m以下岩层真电阻率一般大于3000 ，右图电阻率略偏低，这说明区内岩石电阻率差异较大，而且从这三张图中可以看出在中间部位存在明显的电阻率低值区，向下延伸约

500~700m，这就是断裂构造引起的低阻异常，为CSAMT法提供了前提条件。

2、CSAMT试验工作

图2CSAMT试验综合解释成果图

图上显示电阻率总体以中低阻为主，两个条带状低阻异常中心分别与地质上钻探已控制的F2、F3断裂面基本对应，推断这两个低阻异常为F2、F3断裂面岩石破碎充水引起。同时，在两条断裂交汇部位，岩石破碎程度高，富含热水导致电阻率等值线下凹。图中zk3钻孔在F2与F3断裂交汇处967m～1600m深见热水，流量60.3m3/d，物探推断与钻孔控制情况吻合。

三、结束语

通过以上实例说明CSAMT在wWw.LWlm.com寻找深部地热资源方面发挥了它的勘探深度大、信噪比高等优点，弥补了常规找水方法的不足，具备以下优点： 2、工作效率高，特别是对勘探深度大且进行面积性的勘查工作时更为明显，一般是常规电法勘探的3~5倍。

3、横向分辨率可根据探测对象选择不同的测量偶极。

4、地形影响小，当常规方法不能布极时CSAMT更显现出它的优势。

5、对高阻屏蔽作用小。

参考文献：

[1]何继善．可控源音频大地电磁法［M］．长沙：中南工业大学出版社，1990．