AMT-CSAMT两种方法在石阡县中坝地热勘查中的应用

2020-02-04王天才熊英举

西部资源 2020年2期

关键词：反演

王天才熊英举

摘要：随着对绿色环保型能源需求的增加，地热资源越来越受到重视，成为竞相开发和研究的对象。我国是个能源消耗大国，同时也是个中低温地热资源蕴藏大国。针对我国中、低温地热资源的主要特点，本文主要研究了在地热勘探中音频大地电磁法和可控源音频大地电磁法的应用，介绍了音频大地电磁法及可控源音频大地电磁法的原理、布线方式及单点特征曲线，并在已有钻探资料的基础上，对二维反演视电阻率断面图进行对比。

关键词：音频大地电磁法；音频大地电磁测深；反演

1.引言

随着国民经济的发展和世界性能源的日趋紧张，地热作为一种可供人们开发利用的能源，具有巨大的发展前景。地下热水勘探中，因含水构造的电阻率与围岩电阻率存在明显的电性差异，依据这一特点可以查明勘查区内的控水断裂及其深部延伸特征，指导地热勘查工作。故选择抗干扰能力及横向分辨力较强的AMT与CSAMT两种方法在同一工区的同一条测线进行地热勘探对比，从而掌握勘查区的地层结构、构造形态、断裂构造发育等情况特点。

2.勘查技术与方法

可控源音频大地电磁测深法与大地电磁法、音频大地电磁法同属频率电磁测深范畴，即通过调节二次场的频率来改变探测深度，用测得的电场和磁场的比得到视电阻率，其不同之处在于激发场是否为人工控制。

2.1音频大地电磁法

大地电磁测深法（MagnetotelluricSounding），简称MT，是苏联学者Tikhonov和法国学者Cagniard 50年代初提出来的利用天然交变电磁场研究地球电性结构的一种地球物理勘探方法。由于它不用人工供电，成本低，工作方便，不受高阻层的屏蔽，对低阻层分辨率高，而且勘探深度随电磁场的频率而异，浅可以几十米，深可达数百公里，因此，近年来在许多领域都得到了成功的应用，引起了地球物理学家的广泛兴趣和极大的重视。由于我们接收到的频率在人耳能听见的范围，所以这种方法又叫音频大地电磁测深（AMT）。图1为AMT的工区布设方式，图2为单点布设方式。该方法主要能获取视电阻率和阻抗相位两个参数，能得到TE及TM模式的反演电阻率断面，和阻抗相位拟断面综合解释。

2.2可控源音频大地电磁测深

由于天然场源的随机性和信号微弱，MT法需要花费巨大努力来记录和分析野外数据。为克服MT法的这个缺点，加拿大多伦多大学教授D.W.Strangway和他的学生Myron Goldstein提出了利用人工（可控）场源的音频大地电磁法CSAMT。这种方法使用接地导线或不接地回线为场源，在波区测量相互正交的电、磁场切向分量，并计算卡尼亚电阻率以保留AMT法的一些数据解释方法。CSAMT法属于一种人工源的频率电磁测深，但和通常的频率域电磁测深不同。这主要因为CSAMT法测量两个相互垂直的电磁场切向分量计算卡尼亚电阻率，因而具有较强的抗干扰能力，且更容易获得对地电变化较灵敏的相位差信息。该方法主要能获取视电阻率（频率域）和阻抗相位（频率域）两个参数，经过反演可以得到电阻率断面，和阻抗相位拟断面综合解释，相当于AMT的TM模式。图3为CSAMT接收端每一个排列布设方式，多个排列连接成线。

3.参数设置

物探仪器选择V8多功能电法仪，其中AMT法数据采集点距50m，电极距长度选择为20m。采集时长选择为40min，频率选取10400、8800、7200、6000、5200、4400、3600、3000、2600、2200、1800、1500、1300、1100、900、780、640、530、460、390、320、265、228、194、160、132、115、97、79、66、57、49、40、33、27、22、18、16.2、13.7、11.2、9.4、8.1、6.9、5.6、4.7、4.1、3.4、2.8、2.3、2、1.7、1.4、1.2、1、0.85、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3（10400-0.3共计60个频率点），共计60个频率，其单点测深曲线如图4；CSAMT方法工作选取50m的点距，频率选取9600、7680、5120、3840、2560、1920、1280、1024、711、512、355、256、178、128、88、64、44、32、22、16、11、8、5.6、4、2.8、2、1.4、1（9600-1共计28个频率点），采样时间选取研究地质横向构造默认的30min，发射极距均在12km左右，发射极距AB约2km，其单点测深曲线如图5。