可控源音频大地电磁法在广西某地地热资源调查中的应用

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2024年1月8日发(作者：)

可控源音频大地电磁法在广西某地地热资源调查中的应用发表时间：2020-04-07T01:43:18.425Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年24期 作者： 韦健 李叶飞通讯作者[导读] 本文主要介绍可控源音频大地电磁法在广西某地区地热资源调查所达到的勘探效果。广西地球物理勘察院 摘要：地热资源作为一种新型绿色能源，近年来受到大量推崇。电法是寻找地热资源的主要手段，随着地热资源开采深度加大，勘探目标位于地势复杂地区，常规电法已经难以达到实际工作目的，近几年来，国内所采用可控源音频大地电磁测深法在地热资源勘查工作中完成大量工作，并取得了令人满意的应用效果。本文主要介绍可控源音频大地电磁法在广西某地区地热资源调查所达到的勘探效果。 关键词：可再生能源；CSAMT；地热资源勘查

1.引言 地热能是一种清洁的可再生能源，其开发前景十分广阔，地热能大部分来自地球深处的可再生性热能，作为一种新型的环保的能源，逐步受到世人的瞩目。人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。在地热利用规模上，我国近些年来一直位居世界首位，并以每年近10%的速度稳步增长。 目前地热资源开发的深度越来越大，大多开采深度已超过1000m。直流电阻率法工作效率低、勘探深度相对较浅,在使用中受到较大限制。随着深度加大,地下热水引起的电阻率差异越来越小,以至难以观测到由地热变化引起的电阻率异常,所以深部地热资源调查的主要任务是勘查热储地层及地质构造分布情况。近几年,可控源音频大地电磁测深法(简称CSAMT法)在我国部分省市或地区的深部地热资源调查中取得较好的地质效果。本文主要介绍可控源音频大地电磁法勘探（简称CSAMT）在广西某地区地热资源勘查的应用。 工作原理 1、CSAMT基本原理 可控源音频大地电磁法(简称CSAMT法)是以有限长接地电偶极子为场源，在距偶极中心一定距离处同时观测电、磁场参数的一种电磁测深方法。本次采用赤道偶极装置进行标量测量，同时观测与场源平行的电场水平分量Ex和与场源正交的磁场水平分量Hy（图3-1所示）；然后利用电场振幅Ex和磁场振幅Hy计算阻抗电阻率ρs；观测电场相位Ep和磁场相位Hp，用以计算阻抗相位φ。用阻抗电阻率和阻抗相位联合反演计算可控源反演电阻率参数，最后利用可控源反演电阻率进行地质解释。 CSAMT的优点有：⑴工作效率高；⑵勘探深度大；⑶垂向分辨能力好；⑷水平方向分辨能力高；⑸抗干扰能力；⑹地形影响小；⑺高阻地层屏蔽作用小。

图1可控源方法测量装置示意图 在广西某地的应用 勘查区位于宁明—上思大构造盆地中的宁明盆地，且处于盆地北面，盆地呈东西向展布，南翼宽阔，岩层倾角大约爱3-10°，北翼狭窄，岩层倾角12-30°，局部尚有次一级褶皱，地质构造复杂。区域出露地层从老到新有：石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、第三系、第四系。据广西全区物性成果资料，灰岩等碳酸盐岩电阻率值范围为n×103～n×104Ω?m，砂岩等碎屑岩电阻率值范围为n×102～n×103Ω?m。二叠系、三叠系下统地层岩性以白云岩、灰岩为主，为高阻岩性层，构成宁明盆地碳酸盐基底；百逢组以砂岩、粉砂岩、碎屑岩等为主，局部含灰岩，为中高阻岩性层；侏罗系在部分区域缺失，工区未见出露，其岩性主要为砂岩、泥岩和砾岩，在富水区主要显示中低阻，在贫水区主要显示中高阻，如孔隙致密，则主要显示中高阻，根据本区特征，工区内主要显示中阻。上覆第三系主要岩性为砂岩、细砂岩夹泥岩，泥岩夹煤层，胶结疏松，含微弱的层间孔隙裂隙水碎屑岩层为相对的低阻岩性层。本工区具体岩性电性特征如下表所示。

表1广西区域物性统计表

可控源音频大地电磁法(CSAMT)勘查是以岩层岩性的电性差异为前提，根据上表知道工区具体的各层的岩性电性差异，探测目标盆地基底主要体现为高低阻过渡带；完整地层的电性变化稳定且具连续性，另一探测目标为断裂构造，其活动往往引起地层水平或垂向错动，从而产生电性不连续异常特征，同时断裂破碎带由于充泥充水电阻率值会下降，与完整基岩存在电性差异，主要表现为电阻率断面异常等值线错动（不连续）、线状低阻异常或等值线呈密集梯度变化等现象，这都是推断断裂构造的主要依据。所以本工作探测盆地基底及断裂构造勘探技术手段，具备充分地球物理条件。 异常解释 本次地热勘查工作在区内布置了一条长为4KM的物探测线，根据图2，结合两种反演方法，对物探成果图进行推断解释： ⑴测线南侧0～3300号点间，其中浅部存在一明显相对中—低阻阻常，2800～3000号点其低阻异常较薄，南面低阻层对应第三系中低阻的泥岩、砂岩等，其埋深从南到北逐渐变浅，此低阻异常体呈盆地边缘形式存在，在最南端一直延伸到中深部，且并没有闭合，电阻率亦较其他地段低。结合地质资料推测，盆地边缘第三系厚度大约300～700m左右，盆地中心第三系厚度可达上千米（部分可能存在侏罗系），因未勘查到盆地中心，未知其盆地最深厚度，但看其电阻率趋势，盆地还有继续下降的可能；碳酸盐岩基底深度大于1000m，盆地边缘电性层时缓时陡，呈阶梯式下降。

图2CSAMT二维物探成果图 ⑵在高程-100米，点号2000号点附近存在明显电阻率等值线密集梯度变化，梯度带往深部延伸，倾角约60°并下延至-1000m（海拔高）左右，在-200至-600m（海拔高）处，存在一明显的阶梯状，南边高阻相对下降，北边高阻相对上升，结合地质资料推断此梯度带为大断裂F3断裂构造所致，该断层浅部倾向南，倾角约60°，根据上述特征，认为该断层为正断层。 ⑶在高程-100m，约2600号点附近存在一明显电阻率梯度变化带并下延至深部，地电异常被切割呈不连续分布，高低阻横向突变，梯度带形态明显（约45°左右），推断存在断裂构造（编号F2），倾向北，倾角约45°。同此可对断层F1作出推断，F1断层倾向南，倾角约60°。 ⑷3300～4000号点浅部即出现明显的高阻异常，此高阻异常向南一直延伸至深部，推断此高阻异常为二叠系、三叠系碎屑岩或碳酸盐岩的综合高阻特征，南部中深部局部显示中阻，推断其为侏罗系所致。该中高阻层与上覆第三系低阻存在一定的分界线。 物探分析结果，认为F2断裂发育条件较好，具有一定的破碎带，地下水通道，但其处于碳酸盐岩区，未位于盆地，在本区不是最为有利的开发地热区域；测线F3断层具有一定的断距，发育条件亦较好，且其位于盆地边缘，上覆地层有一定厚度的第三系覆盖层，具有一定的地热开发有利条件；测线剖面最南端存在较厚的盆地砂岩、泥岩盖层，深部碎屑岩、碳酸盐岩等裂隙水提供地下水源，有良好的储热储水条件，具备一定的地热开发有利条件。综上，测线南面及F3断裂深处可作为地下热水勘查首选靶区。 4.结语 随着地热资源的不断开发利用，应用可控源音频大地电磁测深法可以提高地热田的勘探效果、减少投资风险。但是在具体开发时还应结合地质、水文和其他有关资料进行综合分析研究，以便更好确定开发位置，减少不必要的成本。本文以广西某区为实例，分析了热储的可能位置，为下一步开发利用有一定的指导作用，同时也为今后在类似区域深入开展深部勘探工作提供了可以借鉴的地球物理方法。 参考文献 [1]石昆法.可控源音频大地电磁测深法理论与研究[M]北京:科学出版社，1999. [2]黄力军，陆桂福，刘瑞德，等电磁测深方法在深部地热调查中的应用[J]物探与化探，2004，28，(6).

本文标签： 盆地电阻率地热资源可控