朱超杰，鄭建烽

（1.河南省煤田地質局物探測量隊，河南 鄭州450009；2.河南省地質物探工程技術研究中心，河南 鄭州450009）

1 工程概況

設計勘探區(qū)位于吉林省白山市撫松縣松江河鎮(zhèn)的西北方位，區(qū)域面積0.15km2。區(qū)內晚古生代、中生代，新生代地層均有不同程度出露，主要出露新生界侏羅紀地層，勘探區(qū)所屬區(qū)域內由新到老的主要地層特征如表1 所示：

2 勘探方法確定

通過對勘探區(qū)域的地球物理特征進行分析，確定出該區(qū)域新生界玄武巖、侏羅系凝灰?guī)r與巖漿巖的地層表現(xiàn)分別為低阻、中阻和高阻。在地層裂隙帶充水、斷層破碎帶含水區(qū)域范圍內，由于水體的導電性能，致使該區(qū)域的水體與圍巖出現(xiàn)了較為明顯的電性差異（含水地帶在電性上主要表現(xiàn)為低阻異常，一般稱之為低阻異常區(qū)），這是利用用電磁法進行水文地質探測的基本前提，基于這一特點，本文擬通過音頻大地電磁法（CSAMT）結合直流電測深法對設計勘探區(qū)域進行探測與分析。

2.1 直流電測深

直流電測深法簡稱電測深，又名電阻率垂向測深，是一種常規(guī)的直流電法。電測深以巖礦石的導電性差異為基礎，用以分析電性不同的巖層沿垂向分布情況，通過在同一點上逐次擴大電極距，使探測深度逐漸加大，從而得到觀測點處電阻率沿垂直方向由淺到深的變化情況[1]。工程實踐活動中，主要用于探測水平或傾角不超過200產狀的不同電性層的分布，諸如地層斷裂帶，含水破碎帶等。

表1 地層特征表

2.2 可控源音頻大地電磁法

可控源音頻大地電磁法簡稱CSAMT 法，具有如下特點：

1）工作效率高。CSAMT 測量裝置利用一個偶極發(fā)射，可以完成在4 個大扇形區(qū)域內的觀測、測量作業(yè)；

2）勘探深度范圍大。通過工程實踐數(shù)據顯示，CSAMT 法的最小勘探深度在20m 左右，最大勘探深度高達3km 左右；

3）地形影響小。CSAMT 法對觀測數(shù)據作歸一化處理，易于校正，大大地降低了地形對試驗結果的影響性；

4）高阻層的屏蔽作用小。由于CSAMT 法使用的是交變電磁場，因而它可以穿過高阻層甚至是高阻薄層[3]，較之直流電測深，CSAMT 法能更好地反映高阻層下的地質體的情況。

3 工程實踐

3.1 測線布置

在試驗勘探區(qū)域分別進行CASMT 測線、瞬變電磁電法測線以及地質雷達測線的布置，各勘探方法的測網布置參數(shù)如下：

CASMT 測線：在試驗勘探區(qū)共布置10 條測線，編號為CSAMT1～CSAMT10，沿地震測線的水平、垂直方向分別布置一條測線，測線長度分別為2400m、1400m，測線編號為CSAMT8、CSAMT10，在CSAMT8測線北邊布置1 條長度為900m 平行測線，測線編號為CSAMT9，沿CSAMT8 測線南邊布置7 條長度為900m 的平行測線，測線編號為CSAMT1 ～CSAMT7，各測線的間距與點距均為50m，共計布置CASMT 測點230 個。

CSAMT 測量野外裝置布設示意圖如圖1 所示。

圖1 CSAMT 測量野外裝置示意圖

瞬變電磁電法測線：在試驗勘探區(qū)共布置9 條瞬變電磁電法測線，分別與編號為CSAMT1 ～CSAMT9 測線重合，各測線長度均為900m，線距與點距分別為50m、25m，共計布置測點333 個。

地質雷達測線：在試驗勘探區(qū)共布置9 條地質雷達測線，各測線與瞬變電磁電法測線的布置完全相同，各測線的長度、線距分別為900m 和50m，共計布置測線長度為8100m。

3.2 施工參數(shù)

通過在試驗勘探區(qū)進行可控源音頻大地電磁法的初步試驗，確定出較為合適的施工參數(shù)如下：

頻段：7680～1Hz

電極距：20m

發(fā)射電流：16A

收發(fā)距：12km

通過加密頻點對勘探區(qū)域進行測量，共計測量加密的頻點40 個，各加密頻點的頻率分別為：7680，6400，5120，3840，3072，2560，1920，1536，128 0，1024，853.3333，640，512，426.67，341.33，256，21 3.33，170.67，128，106.67，85.33，64，53.33，42.67，3 2，26.67，21.33，16，13.33，10.67，8，6.67，5.33，4，3.3 3，2.67，2，1.67，1.33，1

3.3 放樣成果

本次勘探的勘探工程量見表2。

表2 勘探工程量

本次勘探共對201 個CSAMT 測點、5 個直流電測探點進行測量放樣，對兩種探測方式進行測點評級，得到的測點評定等級見表3。

表3 測點評定等級表

4 數(shù)據整理與分析

4.1 數(shù)據處理

4.1.1 資料預處理

由于勘探環(huán)境的復雜性與觀測的誤差性，個別頻點的數(shù)據會出現(xiàn)非正常的跳躍，特別是處在高壓線區(qū)域范圍內的測點，由于磁場的影響，在頻率為50Hz 的區(qū)域附近，出現(xiàn)了較為頻繁的數(shù)據波動，在繪制原始視電阻率曲線時，為保證數(shù)據的可靠性，需根據相鄰測點大地電磁測深曲線的特征對曲線作圓滑處理，舍掉畸變的頻點，保留高質量的頻點數(shù)據[4]。

4.1.2 反演成圖

為保證反演擬合粗糙度的最小化，實現(xiàn)數(shù)據的精確化處理，本次勘探作業(yè)選用MtSoft2D 反演軟件對區(qū)域獲取的地質數(shù)據進行反演，反演最終經計算作出Bostick 反演、Occam 反演、非線性共軛梯度等視電阻率反演斷面圖[5]。模型的初始模型為平滑模型，該模型能夠較好地擬合觀測數(shù)據，合理地反映地質體及構造的地電特征。

4.2 數(shù)據分析

對獲取的勘探數(shù)據進行反演處理，繪制出的局部測線CSAMT 視電阻率斷面如圖2 所示。

圖2 CSAMT 視電阻率斷面圖

圖2 所示的CSAMT 視電阻率斷面圖中，橫、縱坐標分別代表測點號與標高，單位為千米，圖中通過紅色～黃色～青色～藍色的過渡代表視電阻率值由高到低的變化過程。結合區(qū)域地質構造情況，把視電阻率值在0～300Ω·m 之間、淺部標高在+100m 以上的區(qū)域解釋為對新生界玄武巖的反映；把視電阻率值在300～1000Ω·m 之間、中部標高在+100～-900m 之間的區(qū)域解釋為對侏羅系凝灰?guī)r的反映。把視電阻率值大于1000Ω·m、深部標高在-900m 以下的區(qū)域解釋為對花崗巖的反映。

圖2（a）為1200 測線視電阻率斷面圖，該測線布置在測區(qū)主樓北10m 左右，近東西向布置。從視電阻率斷面圖看，1200 測線的橫向電阻率值相對連續(xù)，縱向電阻率值呈現(xiàn)由低到高的變化趨勢。

圖2（b）為1160 測線視電阻率斷面圖，該測線布置在測區(qū)主樓南側。從視電阻率斷面圖看，1200測線的橫向電阻率值相對連續(xù)，縱向電阻率的表示顏色由淺至深，電阻率值呈現(xiàn)由低到高的變化趨勢，在該測線大點號位置附近斷面圖的等值線上出現(xiàn)了扭曲凹陷的低阻異常，可解釋為對相對富水的反映。

根據CSAMT 的視電阻率斷面圖，抽取標高為-600m、-1000m、-1200m 電阻率值，繪制出各標高視電阻率等深切片圖如圖3 所示。

圖3 視電阻率等深切片圖

圖3 在所示的視電阻率等深切片圖中，橫、縱坐標分別代表點號與線號，圖中通過藍色～黃色～紅色的過渡表示視電阻率值由低到高的變化過程，通過視電阻率等深切片圖中可以看出，-600m 標高的低阻區(qū)域出現(xiàn)在1280 線小號點和1000 線大號點位置。在-1000 標高、-1200m 標高的平面圖中存在一條北西向的高阻條帶，低阻區(qū)域分布在高阻條帶兩側。

4.3 勘探成果

通過對本次勘探成果進行分析，侏羅系上部凝灰?guī)r厚度近千米，伴有砂頁巖互層，相當于地熱成礦地質條件中的蓋層，侏羅系底部為厚層狀砂礫石層，相當于地熱成礦地質條件中的含水層，侏羅系下部與巖漿巖接觸，溫度較高，相當于熱源，在該地層中，基本具備了蓋、儲、通、源四個條件，因此，帶區(qū)域可構成層帶狀熱儲。

設計勘探區(qū)的地溫梯度按2.5℃/100m 計算，恒溫帶溫度一般為14℃，恒溫帶深度一般為30m，由此計算：1600m 深井的地熱溫度大約在54℃左右。在標高為-1000 和-1200m 的視電阻率等深切片圖上，將高阻條帶解釋為一條北西向斷裂構造，通過實踐打井，在構造東邊打設的兩口地井出現(xiàn)了地熱，在構造西邊打設的兩口地井沒有出現(xiàn)地熱。結合這個特點，建議地熱井位打設的位置為1280 線1100 點和1120 線大號點兩個位置。綜合各測線視電阻率斷面圖，解釋新生界厚度在600m 左右，侏羅系厚度在1000m 左右，底部為巖漿巖，預計井深1600m。

5 結 論

本次物探工程完成CSAMT 測線8 條，直流電測深測點5 個，通過對本次采集數(shù)據處理解釋，分析了勘探區(qū)內地層的地電信息和地層結構；優(yōu)選出兩個井位坐標，并估算了目的層埋深。結論如下：

1）采用靈敏度高的小線框中心回線裝置進行瞬變電磁探測，查明了100m 以內的地電信息，能較靈敏的反映淺部不均勻地質體的變化。

2）采用CSAMT 探測勘探區(qū)深部巖溶裂隙發(fā)育情況，反演電阻率斷面圖反映地層電性信息，反射系數(shù)斷面圖反映地層變化信息，分辨率較高。

3）通過音頻大地電磁法結合直流電測深法設計勘探區(qū)進行探測，基本確定出了該區(qū)域地熱井的位置、井深、出水溫度等相關參數(shù)，為后續(xù)地熱井的建設提供了一定理論保證。