CSAMT在浙江桐庐地区地热资源勘查中的应用

王琼，鲁辉，孙林

（1）浙江中煤实业集团有限公司，浙江杭州310021；⑵江苏长江地质勘查院，江苏南京 210046（3）煤炭科学研究总院开采研究分院，北京 100013

    摘要：本文以人工控制场源信号强度高、抗干扰能力强以及横向分辨能力高为特点的可控源音频大地电磁法在浙江桐庐地区地热资源勘查中的应用为例，通过数据采集、数据处理、资料解释等工作，取得了良好的效果，充分说明了CSAMT用于该地区地热勘查是行之有效的。

关键词：CSAMT；地热资源；勘査

0 引言

地热资源勘查目的是为开发与保护地热资源提供资源/储量及其所必须的地质资料，以减少开发风险、取得地热资源开发利用最大的社会经济效益和环境效益，并最大限度的保持资源的可持续利用。本文研究的目的是：利用可控源音频大地电磁测深法勘查手段，推断测线通过地段的地层电性和地质构造分布情况，为地热资源合理开发利用提供依据。

1勘查区的位置及地质、地球物理特征

1.1勘查区位置

勘查区地处桐庐西部天目山脉中段，位于天溪湖休闲旅游度假区、大溪闯滩等休闲旅游项目之间，处于杭州～千岛湖～黄山旅游黄金线上。

1.2地质概况

测区位于扬子准地台钱塘台褶带中洲～昌化拱褶带章村－学川隆断褶束北部。印支期整个古生界形成褶皱，燕山期构造运动使本区大部分构造复活，区内构造以褶皱为主，断裂构造发育，北东向构造线清晰，褶皱轴线普遍向北东倾伏。勘查区为碳酸盐岩地层分布区，可形成碳酸盐岩岩溶裂隙型带状兼层状热储，合村燕山期花岗岩呈北东向狭长条带侵入，花岗岩颗粒较粗，裂隙较为发育，这些岩层裂隙构成网状的孔隙热储，形成贮存地热资源的“热储”条件。

1.3地球物理特征

对本勘查区而言，新生界地层的第四系和侏罗系黄尖组地层由粉砂、砂卵砾石层、流纹斑岩夹熔凝灰岩、凝灰岩、凝灰砾岩等组成，在电性上呈现中低电阻率反映，电阻率范围为20～100Ω·m；奥陶系地层主要由含炭质及少量钙质、硅质的泥岩、粉砂岩以及兰灰色钙质泥岩组成，在电性上呈现中电阻率反映，电阻率范围为100～200Ω·m；寒武系地层主要由灰岩组成，在电性上呈现高电阻率反映，电阻率范围为200～900Ω·m。但当断层发育，岩层破碎，或有水、泥质物充填时，则在电性上呈现为低电阻率反映，电阻率范围为20～100Ω·m。这为后续解释打下了良好的基础。

2方法技术

2.1方法原理

可控源音频大地电磁法（Controlled Source Audiofrequency Magneto Telluric，简称CSAMT），该方法是80年代兴起的一种测量卡尼亚电阻和相位的电磁测深新技术。它是在大地电磁法（MT）和音频大地电磁法（AMT）的基础上发展起来的一种人工源频率域测深方法。

CSAMT法野外装置包括场源和测站。在最普通的标量CSAMT测量中，在地面上布设一个单一偶极源，通常偶极源的长度为1～2km。偶极的两端联接到埋在坑里的铝箔上，并在电极周围用水彻底浇透来改善电极和大地的电耦合。勘查区测线布在远场区，一般离场源5～6km。测量与场源平行的电场Ex及与之垂直的磁场Hy，一般采用长10～30m的电偶极子(测量电极)来观测电场，偶极的两端联接到用水浇湿的坑中的不极化电极上。

2.2工作仪器技术指标

本次可控源音频大地电磁法使用美国生产的GDP-32^Ⅱ型多功能电法仪，它是目前国内外电磁法勘探中最先进的仪器系统之一，该仪器具有动态范围大、抗干扰能力强、施工方式灵活、灵敏度高、发射机电流大等优点。可做多种电法、电磁法测量。

配套的附属设备还有：可提供30KW额定输出功率的GGT-30稳流发射机、不极化电极、ANT/5磁探头。

3资料的处理与解释

3.1资料处理

CSAMT数据处理包括原始数据的预处理和反演两大步，具体见图1。

图1  CSAMT资料处理流程图

3.2典型剖面分析

（1）700线横剖特征分析

图2为700线反演电阻率及其地质解释断面图，从图中可以看出，在剖面600m标高0m处等值线发生明显的扭曲变形，推断为断层反映，即DF1断层。该断层倾角约75°，倾向北，在剖面350m处的标高为-1000m。从视电阻率绝对值上分析，该断层与围岩的电阻率差异不大，推断其富水性和导水性均较强；同时，在剖面950m标高0m处等值线发生明显的扭曲变形，推断为断层反映，即DF2断层。该断层倾角约75°，倾向北，在剖面750m处的标高为-1000m。从视电阻率绝对值上分析，该断层与围岩的电阻率差异不大，推断其富水性和导水性均中等；在剖面1350m标高0m处等值线发生明显的扭曲变形，推断为断层反映，即DF3断层。该断层倾角约75°，倾向北，在剖面1150m处的标高为-1000m。从视电阻率绝对值上分析，该断层与围岩的电阻率差异不大，推断其富水性和导水性均中等。

图2  桐庐地区700线CSAMT法电阻率反演断面图

（2）Z400纵剖面图分析

图3 桐庐地区Z400线CSAMT法电阻率反演断面图

图3为Z400线综合剖面图，从图中可以看出，在剖面700m标高-200m处等值线发生明显的扭曲变形，推断为断层反映，即DF4断层。该断层倾角约80°，倾向东，在剖面900m处的标高为-1000m。从视电阻率绝对值上分析，该断层在该剖面上反映的电性与围岩的电阻率差异较大，推断其富水性和导水性均相对较强。尤其在剖面700m至1000m标高-400至-1400m范围内表现为低电阻率异常反映，呈现出明显的两高夹一低的“V”字型异常，与围岩电性差异明显，本次推断的DF1断层也就位于该部位。这也进一步说明了DF1断层的富水性相对较强。

3.3平面图分析

（1）断层推断

从本勘查区各剖面的视电阻率等值线展布特征分析，推断断层4条，分别命名为DF1、DF2、DF3、DF4（如图4所示）。

图4  CSAMT法推断断层示意图

DF1断层位于测区北部，在100到1100线各剖面上均有反映，倾向北西，倾角约75°，总体发育方向近东西向。

DF2断层位于测区中部，在400到1100线各剖面上均有反映，倾向北西，倾角约75°，总体发育方向近东西向。

DF3断层位于测区南部，在100到1100线各剖面上均有反映，倾向北西，倾角约75°，总体发育方向近东西向。

DF4断层位于测区的东部，在Z350、Z400、Z750、Z800、Z1200线各剖面上均有反映，倾向东，倾角约80°，总体发育方向近南北向。

（2）富水性分析

为了更好地了解勘查区内不同深度上的富水状况，分别对标高0m、-500m、-1000m、-1500m进行了切片成图（如图5、图6、图7、图8），下面各平面图中的等值线为视电阻率等值线，黑色的圆为CSAMT测点，洋红色线为东边侵入岩体边界线，红色虚线为推断的断层。从图中电阻率的变化分析，青色区域为相对强富水区，绿色区域为相对弱富水区。

图5  CSAMT法标高0m平面成果图

图6  CSAMT法标高-500m平面成果图

图7  CSAMT法标高-1000m平面成果图

从以上各平面图综合分析可知，本次推断的各断层中，DF1断层的富、导水性相对较强，DF2、DF4断层的的富、导水性次之，DF3断层的的富、导水性相对较差。从所切的平面上分析，0m平面的富水性最强，-500m、-1000m次之，-1500m富水性最差。

4 结论

（1）通过CSAMT法勘探，可以基本查清地层电性特征。

（2）推断了测区内的断层发育状况，可以基本查清地质构造分布情况。

（3）CSAMT法对断裂构造的横向分辨具有较好的探测效果，应用于地热勘探前期研究，能取得较好的地质效果。