倪晴暉

摘 要：淺層煤炭資源的勘探與開采無法滿足當前日益增長的能源需求，煤田地質勘查向深部進軍勢在必行?？煽卦匆纛l大地電磁法可以穿透高寒凍土屏蔽層獲取研究區(qū)的覆蓋層、富煤地層的分布、基底起伏特征及斷裂等構造信息。應用可控源音頻大地電磁法在黃鹿溝地區(qū)進行探測，在地質及物性資料的約束下，探討了研究區(qū)各地層埋深、厚度及斷裂的分布并據(jù)此圈定了有利的賦煤層系的范圍，為進一步的勘查開采提供可重要依據(jù)。

關鍵詞：煤田地質勘查；可控源音頻大地電磁法；高寒凍土

中圖分類號：P618.11 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）11-0176-01

1 引言

現(xiàn)階段，我國存在“富煤、貧油、少氣”的能源結構，其中煤炭占主導地位，石油、天然氣資源量十分有限。局限于淺層煤炭勘查與開采無法適應日益劇增的能源需求，突破已有框架向第二深度空間進軍勢在必行[1]。

越向深部，煤炭勘探開發(fā)的難度越大，而地球物理手段勘探可以查明地下深部結構與構造，是煤炭資源向深部進軍的強大依靠。可控源音頻大地電磁法（Controlled Source Audiofrequency Magnetotelluric，CSAMT）采用電偶極源作為人工場源，與直流電法相比具有工作效率高、勘探深度大、垂向分辨能力好、水平分辨能力強、地形影響小及不受高阻層屏蔽等優(yōu)勢。該方法在高寒凍土區(qū)的天然氣水合物調查[2]、煤田地質勘查[3]中皆有應用先例，可穿透凍土層獲取研究區(qū)的覆蓋層、賦煤地層的分布、基底起伏特征及斷裂等構造信息，為復雜地形條件下圈定有利成煤層位提供依據(jù)。

2 黃鹿溝地區(qū)的地質概況

研究區(qū)域位于祁連山中段高寒山地凍土區(qū)，海拔高度3500-4000米，地勢險要，凍土厚度可達百米。青海煤炭地質勘查院在研究區(qū)開展了CSAMT探測，旨在獲取研究區(qū)蓋層厚度、賦煤地層的分布及深部構造信息，進而對研究區(qū)煤炭資源潛力乃至天然氣水合物的賦存遠景進行評價。

2.1 研究區(qū)地層

研究區(qū)地層由老至新有奧陶系、石炭系、二疊系和第四系。奧陶系（O）分布在研究區(qū)南部，僅出露下統(tǒng)下部火山巖組（O1），巖性為淺綠-暗綠色片理化安山巖、細碧巖夾板巖、變砂巖、結晶灰?guī)r和鐵礦層。石炭系（C）石炭系全區(qū)均有不同程度的出露，為海陸交互相含煤地層，是煤田地質勘查的主要目標層位。二疊系（P）在全區(qū)均有不同程度的出露，為一套灰白、灰綠、灰褐色礫巖、含礫粗砂巖、細砂巖等碎屑巖與紫紅色粉砂巖的相間韻律沉積，夾有泥灰?guī)r薄層，與下部地層石炭系呈假整合接觸。第四系（Q）出露有下更新統(tǒng)（Q1），下更新統(tǒng)（Q1）為土黃—土紅色礫石層，膠結良好，略具定向排列，礫石成份復雜，與第三系地層呈不整合接觸。

2.2 研究區(qū)構造

研究區(qū)構造線方向為北西-南東向，北部總體為一向斜構造，兩翼地層由石炭系構成，核部地層由二疊系組成，北翼傾角較緩而南翼傾角較陡，南翼地層受斷層改造保存不全。南部為一單斜構造，傾向南西；中部由一背斜構造和背斜的一翼共同組成。區(qū)域斷層多為遭受后期改造的加里東期逆斷層。

3 可控源音頻大地電磁應用

CSAMT野外數(shù)據(jù)采集使用美國Zonge公司生產(chǎn)的GDP-32Ⅱ電法工作站。工作參數(shù)設置如下：供電偶極AB=1000m，測量電極距MN=100m，測深點距為100m，收發(fā)距r=3.76～6.11Km。CSAMT采用赤道偶極觀測裝置，發(fā)射頻率選擇0.125～8192Hz。以測區(qū)DF2測線為例分析可控源音頻大地電磁的應用效果，利用SCS2D高斯牛頓法對測線數(shù)據(jù)進行二維反演得到地下的電性結構，據(jù)此進行地質地球物理綜合研判，獲取了黃鹿溝地區(qū)賦煤地層的分布及深部構造信息。

測線DF2長4.1km，物理點42個。測線由南至北依次出露二疊系地層、石炭系地層，二疊系地層及第四系地層。首層電性層電阻率大于100Ω·m，表征了第四系砂礫石層與凍土層的分布；第二電性層電阻率在40～80Ω·m，推測為二疊系或石炭系地層；第三電性層電阻率變化范圍在10～30Ω·m，推測為二疊系或石炭系地層；第四電性層電阻率大于100Ω·m可能為奧陶系地層。據(jù)電性梯度帶的分布推測23號點處存在北傾的逆斷層F1，該斷層發(fā)生在二疊系、石炭系和奧陶系地層之中；12號點附近存在南傾的逆斷層F2，F(xiàn)2為基底斷裂，斷層以南為石炭系地層，以北為二疊系地層。賦煤層系——石炭系地層的分布如下：5～12號點為石炭系地層，石炭系埋深約為450～750m；12號點以北上部為二疊系地層，其下推測有石炭系地層，埋深在1200～1400m，基底為奧陶系?？煽卦匆纛l大地電磁法的研究成果圈定了目標層位——石炭系地層的埋深、厚度，查明斷裂的深部信息，為進一步的勘查開采提供了重要依據(jù)。

參考文獻

[1]滕吉文，張雪梅，楊輝.中國主體能源——煤炭的第二深度空間勘探、開發(fā)和高效利用[J].地球物理學進展，2008，23（4）：972-992.

[2]姚大為，王書民，雷達，等.CSAMT 在祁連山永久凍土區(qū)天然氣水合物調查中的應用[J].工程地球物理學報，2013，10（2），132-137.

[3]刁清建.可控源音頻大地電磁測深法在青藏高原煤田地質勘探中的應用[J].中國煤炭地質，2011，23（12）：46-50.