■劉偉 陳磊

（江西贛南地質(zhì)工程院 江西贛州 341000）

地?zé)峥辈熘蠧SAMT的應(yīng)用解析

■劉偉 陳磊

（江西贛南地質(zhì)工程院 江西贛州 341000）

地?zé)崮茉吹目碧椒绞接泻芏?，本文介紹可控源音頻大地電磁測(cè)深技術(shù)，該技術(shù)在勘探地?zé)崮茉粗袕V泛應(yīng)用，在勘探中具有十分重要的意義。

地?zé)?勘探 CSAMT

可控源音頻大地電磁測(cè)深 (Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics，簡(jiǎn)稱CSAMT)是通過以接地水平電偶源來作為信號(hào)源來進(jìn)行勘探的一種電磁探測(cè)法。該探測(cè)法是由大地電磁測(cè)深法演變而來的，以音頻作為工作頻率，將人工磁場(chǎng)激發(fā)頻率諧變，用來彌補(bǔ)天然磁場(chǎng)能量的不足。該探測(cè)法探測(cè)深度大、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。近年來被廣泛應(yīng)用于地?zé)崽锟碧焦こ讨小?/p>

1 CSAMT的基本原理

CSAMT的發(fā)展與展望：

大地的電磁場(chǎng)波動(dòng)頻率范圍通常是n*10-4-n*103HZ，這個(gè)頻率很低很低，所以大地電磁波測(cè)深法MT的勘探深度往往可以達(dá)到數(shù)十公里甚至上百公里，在深度探測(cè)領(lǐng)域得到了很大應(yīng)用。

在大地電磁測(cè)深技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐漸發(fā)展形成一種音頻大地電磁測(cè)深法AMT。AMT的施工探測(cè)方式、探測(cè)參數(shù)和MT基本相同。它的探測(cè)工作頻率相比MT的頻率要高，所以探測(cè)深度在幾十米到幾千米，符合人類對(duì)這一深度電磁探測(cè)的需求。但是在MT的音頻波段內(nèi)，天然電磁場(chǎng)強(qiáng)度比較弱，人文干擾強(qiáng)度相對(duì)較大，而AMT探測(cè)法的信噪比較低。

為了解決上述困難，二十世紀(jì)七十年代初，多倫多大學(xué)教授D. W.Strangway和他的學(xué)生提出了一種基于AMT探測(cè)法，采用人工供音頻電流形成的電磁場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)的測(cè)量方式。這種探測(cè)方式能夠很好的控制頻率、場(chǎng)強(qiáng)和磁場(chǎng)方向，所以這種方式被命名為可控源音頻大地電磁法CSAMT。

二十世紀(jì)八十年代中期，CSAMT接收系統(tǒng)正式被加拿大鳳凰公司研制出來。并在隨后幾年改進(jìn)了軟硬件設(shè)施，推出了各種型號(hào)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。

CSAMT法的發(fā)射源通常分為電性源和磁性源。目前應(yīng)用最廣泛的是電性源，該方式沿著某個(gè)方向定向安置長(zhǎng)度為1-2km的導(dǎo)線，向地下供入特定頻率的交變電流，形成需要的交變磁場(chǎng)。交變電流頻率的變化影響磁場(chǎng)變化，不同頻率下的磁場(chǎng)探測(cè)能夠達(dá)到的探測(cè)深度不同。主要用于固體礦產(chǎn)探測(cè)，地下氣體探測(cè)和熱能地?zé)崽锏奶綔y(cè)。

2 CSAMT應(yīng)用中的常見問題

2.1 收發(fā)距離與收發(fā)頻率選擇

在地表鋪設(shè)一定長(zhǎng)度的導(dǎo)線，并在導(dǎo)線兩端供以正弦波交變電流。導(dǎo)線附近或產(chǎn)生交變電磁波并向四周輻射。通常傳播形式有三種，分別是天波形式、地層波形式和地面波形式。我們通常使用的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以選擇地面波和地層波進(jìn)行分析討論。由于電磁波在地層中和空氣中的傳播波長(zhǎng)不同，空氣中的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以在地面波和地層波的傳播過程中，由于波程的差別，在地面形成一種接近水平的波陣面，并垂直向下傳播。傳播中與地下天然電磁場(chǎng)發(fā)生電磁作用，并把相互作用結(jié)果反饋回地面觀測(cè)點(diǎn)。這就成為CSAMT探測(cè)法解決地質(zhì)探測(cè)的基礎(chǔ)前提。

2.2 近場(chǎng)校正方法

CSAMT探測(cè)法在低頻率探測(cè)時(shí)，探測(cè)到的電磁場(chǎng)信號(hào)一般是屬于過渡區(qū)場(chǎng)或者近區(qū)場(chǎng)信號(hào)，必須作非波區(qū)場(chǎng)的校正。

2.3 趨膚深度的討論

在使用CSAMT探測(cè)法工作過程中，必須根據(jù)地質(zhì)情況和勘探任務(wù)來估算目標(biāo)深度，選擇合適的收發(fā)距，所以需要從理論上討論電磁波的有效穿透深度（趨膚深度）。

2.4 靜態(tài)校正的應(yīng)用

靜態(tài)效應(yīng)指的是因?yàn)榈乇淼碾娮杪试跈M向上分布的不均勻，引起電荷的積累效應(yīng)。靜態(tài)效應(yīng)可能會(huì)使層厚度或者測(cè)深曲線的電阻率導(dǎo)致對(duì)一維定量的解釋變得困難。如果無法提前發(fā)現(xiàn)其影響，可能會(huì)將靜態(tài)效應(yīng)誤判斷為垂向延伸異常體或者陡立深大斷裂。所以必須對(duì)靜態(tài)效應(yīng)進(jìn)行校正，減小甚至消除其影響。

2.5 假極值問題

在CSAMT探測(cè)方法中，如果有低阻覆蓋層存在于高阻之上的，那么實(shí)際觀測(cè)中，通常會(huì)發(fā)現(xiàn)視電阻率的曲線在升高之前，會(huì)出現(xiàn)一次向下俯，然后迅猛爬升的現(xiàn)象。我們把這種現(xiàn)象稱為假極值現(xiàn)象。目前該現(xiàn)象無法用簡(jiǎn)單函數(shù)進(jìn)行表達(dá)，也無法進(jìn)行校正，只能通過特定手段減小其影響。

3 應(yīng)用案例

東崗橋這一地區(qū)位于江西省的南昌市，江西省地跨兩大構(gòu)造單元，而東崗橋正處于兩大單元的結(jié)合帶。該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，斷裂帶高度發(fā)育。該區(qū)域地形多為丘陵崗阜，地貌特征呈現(xiàn)層狀，辮流發(fā)育。同時(shí)該地區(qū)地層的導(dǎo)熱性能很差，大大減少了地層深部的熱量散失。該區(qū)域地底深部有非常厚的碳酸鹽巖地層，對(duì)于地?zé)崴膬?chǔ)集十分有利。以上資料表明該地區(qū)具有良好的地?zé)衢_發(fā)前景。

東崗橋地區(qū)的地?zé)峥碧焦ぷ鞑捎每煽卦匆纛l大地電磁測(cè)深法進(jìn)行地質(zhì)勘探。CSAMT探測(cè)法是基于MT和AMT的基礎(chǔ)上完善的探測(cè)方式，兼具兩種方法的大部分優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又有諸多獨(dú)有技術(shù)。該方法用特定長(zhǎng)度的電偶極子作場(chǎng)源，在偶極中心附近距離同時(shí)觀測(cè)磁場(chǎng)參數(shù)和電場(chǎng)參數(shù)。針對(duì)MT在音頻頻段的信號(hào)微弱問題，和信號(hào)的隨機(jī)性問題，在大地電磁法的基礎(chǔ)上改進(jìn)完善。采用人工可控的場(chǎng)源作發(fā)射源，加強(qiáng)地層反射信號(hào)。CSAMT探測(cè)方式的工作效率高，地形影響小、勘探深度大并且水平方向的分辨能力高，適合大部分地底深度勘探工作。

東崗橋地區(qū)地?zé)崽锾綔y(cè)中，CSAMT探測(cè)法測(cè)量點(diǎn)距設(shè)定50米，深度探測(cè)預(yù)定2500米，設(shè)定前次剖面的長(zhǎng)度為14.95千米。并且此次探測(cè)設(shè)置兩條剖面，其平行間距500米，剖面方向設(shè)置為350°。4線剖面以CSAMT1線的182號(hào)點(diǎn)作為中心點(diǎn)，3線剖面則是以地震剖面流I線的9000號(hào)樁作為中心點(diǎn)，其坐標(biāo)為60/3.兩條剖面各長(zhǎng)2.5千米。

從地質(zhì)解譯成果和CSAMT探測(cè)電阻率的反演可以得出，巖石地層電阻率由北向南逐漸降低，并且變化趨勢(shì)相對(duì)比較平緩。深部巖石地層的高電阻率部分在橫向有間斷，這說明巖石地層之間有部分?jǐn)嗔褬?gòu)造。由此推斷的地質(zhì)結(jié)構(gòu)說明，東崗橋區(qū)域地質(zhì)存在兩處東西向的平行斷層。結(jié)合資料分析，東崗橋地區(qū)存在地?zé)豳Y源的可能性很大，但具體的位置和熱能儲(chǔ)量都還需要結(jié)合其他的勘探方式以及綜合分析去判斷。

4 總結(jié)

地?zé)豳Y源作為可再生綠色環(huán)保新型能源，越來越受到人們的重點(diǎn)關(guān)注。地?zé)崽锏目碧椒秶絹碓綇V。CSAMT勘探法對(duì)于地?zé)峥碧焦ぷ鱽碇v，是一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容。這種方式不僅成本低廉，探測(cè)的數(shù)據(jù)精度也符合勘探要求。結(jié)合其他手段，CSAMT能夠有效的完成對(duì)地質(zhì)條件的檢測(cè)，對(duì)地?zé)豳Y源的探尋做出貢獻(xiàn)。

[1]張躍彬.煤田地質(zhì)勘察中重力勘探工作方法研究 [J].煤炭技術(shù),2011,30(8):171-172.

P631.3[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-226-1