可控源音频大地电磁测深在地热资源中的应用
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摘要： 可控源音频大地电磁测深（CSAMT）是在大地电磁测深法（MT）的基础上发展起来的一种人工源电磁测深法。国内一些单位采用可控源音频大地电磁测深法在探寻地热及地下水资源等方面做了大量工作，取得了良好的实际应用效果。在某温泉旅游区进行了物探方法，通过卡尼亚视电阻率共轭梯度反演断面异常为例进行分析解释，探讨了可控源音频大地电磁测深法在地热地球物理勘查中的应用效果。
Abstract： Controlled source audio magnetotelluric （CSAMT） is an artificial source electromagnetic sounding method developed on the basis of magnetotelluric sounding （MT）. In China， there are much research on the application of controlled source audio magnetotelluric （CSAMT） in the search for geothermal and groundwater resources， and has achieved positive result. We conduct geophysical prospecting at spa tourism area， taking Carney ATV conjugate gradient inversion of resistivity anomaly as example， analyzes the application effect of controlled source audio magnetotelluric sounding method in geophysical exploration of geothermal.
关键词： 可控源音频大地电磁测深法；地热资源；卡尼亚视电阻率共轭梯度反演断面
Key words： controlled source audio magnetotelluric method；geothermal resources；Carney ATV conjugate gradient resistivity inversion section
中图分类号：P631.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）34-0306-02
0 引言
多年实践表明，地热资源是一种十分宝贵的综合性矿产资源，其功能多，用途广。地热资源的综合开发利用，在社会、经济和环境效益均很显著，在发展国民经济中已显示出越来越重要的作用。一般来说地热资源埋藏深，开采风险大。为了减少开采风险，提高效率，开发地热资源必须进行地质调查，地球物理勘查是地热资源勘查的重要方法之一。随着地热资源开发的难度越来越大，深度也越来越深，这就要求我们寻找更有效方法。我们通过CSAMT法在某地的深部地热勘查中取得较好的地质效果。
1 方法简介
CSAMT法是上世纪八十年代兴起的一种物探方法。该方法根据电磁感应的趋肤效应，高频的电磁场穿透深度浅、低频电磁穿透深度深的原因，随着频率的改变，探测深度也随之改变[1]。从电磁波的趋肤效应理论分析可得到趋肤深度公式：H≈356■（1）
式中：H为探测深度，？籽为电阻率，f为频率。
从（1）式可知，当改变发射机的频率时，探测深度也随之改变，这样就达到变频测深的目的[2]。
2 技术措施
CSAMT法具有信噪比高，观测信号强，设备较为轻便，生产效率高等优点。这符合我们进行地热勘查的要求。
本次工作所使用的V8型接收机系统出队前经过了认真检查，符合有关规定，均可在野外施工使用。
在野外数据采集前与外业工作结束后均按技术要求对设备进行了标定。经检查，标定的相位谱和电阻率谱曲线规则、光滑，符合《CSAMT法技术规定》要求。
①供电系统：电源为30kW柴油发电机组，发射机型号为TXU30，CSAMT实发最低工作频率为53.33Hz，最高工作频率为9600Hz。
②采集系统：接收主机型号V8。CSAMT一般布置6个电道，1个磁道。测量采用不极化电极，接地电阻一般小于2000Ω，个别点位因地表条件较差，接地电阻在4000Ω左右，采集频率同发射频率。主要采集技术参数为：每测点按设计工作频率表依次扫频观测，每个频率叠加次数按采集时间满足1分钟或叠加60次。自动记录、存储。
③同步系统：发射与接收采用GPS卫星时间同步，精度为0.1ns。
④观测方式：CSAMT采用赤道偶极排列。
3 实例分析
该工区平行布置了4条剖面，各剖面异常形态与电性结构具相似性。4条剖面较好地反映了不同地电特征的岩性界面。
3.1 解释思路 第四系（Q）：主要岩性为漂砾层，残坡积层以及冲积层，该套地层电阻率变化较大，厚度不大，分布不稳定，非本次勘查主要电性层。
CSAMT法工作主要反映工作区内垂向电性结构特征，岩体：区域岩浆岩为灰白、浅肉红色中粗粒似斑状黑云母花岗岩为主，电阻率值较高。与地层岩性引起的异常面貌差异较大，在断面图上呈较明显叠加异常特征。
断面异常等值线密集梯级带、一定线性方向的扭曲、低值异常的一定方向的突出、异常的不连续与错位等现象预示断裂构造的存在。
3.2 解释与推断 下面以通过1线卡尼亚视电阻率共轭梯度反演断面异常为例进行分析解释。
从图1上可以看出在测点260下部存在两个高阻圈闭视电阻率大于3000Ω·m，横向电阻率梯度变化明显。 表层有明显低阻带根据实际野外岩石出露情况推断该区域为第四系。
F1左右两侧电阻率明显错位，且F1所处位置为以高阻带，符合断裂带电阻率分布特征，故推断F1可能为以断裂带，倾角为20度左右。
F2右侧为一高阻圈闭，上部电阻率较低推断其为震旦系地层，下部电阻率明显升高推断其为花岗岩体。F2左侧电阻率为中低组带推断其为震旦系岩层。根据地层接触关系推断F2右侧的高阻圈闭为地层构造运动所造成的硅化带。F2附近电阻率梯度变化大，且具有一定线性方向故推断其为断裂带，倾角70度左右。
从剖面方向看，可明显看到一条低阻带穿过两个高阻圈闭，符合断裂带电阻率特征，故可以推断该区域存在一条F3的断裂带，倾角90度左右。
在530桩号附近密集梯级带，可能与冲沟相关，认为此面也可能是富水层位。
4 结束语
通过上面工程实例的分析，可以CSAMT有如下特点：
CSAMT法相对其他电磁法抗干扰能力更强，探测深度大优势相对明显，并且具有对低阻异常敏感的特点，能有效地划分断层破碎带。CSAMT法以电阻率差异为依据，是一种间接找水的物探方法。在利用这种方法进行找水工作时，如果很好结合工区地形地质环境，地球物理特征，和其他有关资料进行综合分析研究，可能会取得更佳实际应用效果。
参考文献：
[1]陈乐寿.王光锷.大地电磁测深法[M].北京：地质出版社，1990：10-41.
[2]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，1990：13-21.
[3]王连新，林武.大地电磁测深法中的张量分析[J].吉林建筑工程学院学报，1997（02）.