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【摘 要】利用可控源音频大地电磁法CSAMT（Controlled Source Audio-frequency Electrotellurics）对工作区进行勘探，所测数据经反演后，进而根据电阻率划分地层和构造，结果清晰显示了地层及断裂构造的分布情况。
【关键词】可控源音频大地电磁法；地热勘探；深部构造
1.引言
地热是一种宝贵的自然资源，随着地热资源开发的深度越来越大，地表观测到由地热异常引起的电阻率差异越来越小，所以深部地热资源勘探的主要任务是勘查热储地层及地质构造分布情况[1]。通过CSAMT法的剖面测量，运用其勘探深度大的特点，了解勘探区深部的地球物理场特征，进而对深部构造、地层的空间分布形态和产状进行研究，为深部地热勘探提供必要的地球物理资料。
2.地质及地球物理特征概况
工作区出露有太古界花岗岩（Ar）；中上元古界（Pt）灰岩；第三系（Q3）及第四系（Q4）亚粘土、亚砂土。根据物探资料，第四系及第三系地层为低阻，电阻率大多为有几欧姆米到几十欧姆米。中元古界灰岩等为中低阻，电阻率由几十欧姆米到几百欧姆米，太古界花岗岩基底为中高阻，电阻率由几百欧姆米到几千欧姆米，构造带受充水充泥影响也为低阻，电阻率由几欧姆米到几十欧姆米。由于构造切断了岩层的水平连续性，上下盘的错动和断层滑动面的破碎导致岩层的电性特征发生明显变化，这些物性上的差异，是开展电磁法工作的物理前提。 根据岩（矿）石电性特征可以划分电性层，再结合地质的岩石特征进一步可确定电性层与地质岩层的相互关系，这样就可以用地球物理场的电阻率异常特征关系来划分地质层位。深层地热的地球物理勘查就是寻找隐伏的、深埋的充水断裂破碎带，这些充水断裂破碎带表现为相对低阻的异常特征。
3.方法原理
可控源音频大地电磁法简称CSAMT法。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地球物理新技术[2 ～3]。由于它使用了人工发射的可控制场源，解决了MT和AMT法场源微弱和多变性等问题，使得它在寻找勘查油气、矿产资源探测、地下水以及工程地质研究中得到广泛的应用。该法基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程组导出的水平电偶极源在波区场地面上的电场及磁场公式：
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
式中为供电电流强度；AB为供电偶极长度；r为场源到接收点的距离。
根据大地电磁场的理论，在地面上观测的两个正交的水平电磁场（，）之比定义为平面电磁波的波阻抗，其物理意义和单位与电阻率相同。因此将（1）式沿x方向的电场（）与（5）式沿y方向的磁场（）相比，可得视电阻率（）公式：
（7）
式中代表频率。由（7）式可见，只要在地面上能观测到两个正交的水平磁场（，），就可获得地下的视电阻率，也称卡尼亚电阻率。
又根据电磁波的趋肤效应理论，导出了趋肤深度公式：
（8）
式中代表探测深度，代表地表电阻率，代表频率。
从（8）式可见，当地表电阻率固定时，电磁波的传播深度（或探测深度）与频率成反比。高频时，探测深度浅，低频时，探测深度深。人们可以通过改变发射频率来改变探测深度，从而达到变频测深的目的。
4.仪器及技术方法
此次勘探采用仪器为凤凰公司的V8系统，发射机采用30Kw发电机。该系统具有探测深度大，观测精度高等特点。在开展大面积工作之前，进行方法试验和参数选择，尤其是对发射和接收的频率以及对发射与接收距离R进行选择。在本区考虑到探测目标较深，尽量利用中低频段，实现从地表探测到地下2000m的深度。通过试验后选择供电偶极距2km，收发距17km，点距40m，最低频率为1Hz，最大发射电流18A。
5.资料处理与解释
CSAMT法数据采用CMTpro及MTsoft2D等软件进行处理与解释，原始数据经过编辑整理及各项校正后，进行二维反演最终获取电阻率断面图。
5.1 数据处理
通过数据处理剔除、压制或校正CSAMT数据中的各种噪声的影响，处理方法包括：数据编辑、静位移校正、地形校正及过渡区校正等。对出现的畸变点和静态位移在数据处理时已进行剔除和校正。预处理后的数据结合收集到的本区地质等资料，对卡尼亚电阻率和阻抗相位异常的性质、规模及起因进行定性分析判定[4 ～5]。再通过建立反演初始模型，运用一维、二维反演的方法求取电性体的物性参数和几何参数（埋深、形态及产状）。结合本区地质结构特征，将电测解释成果转变成推断的地质目标体，最终确定地质目标体的性质、深度、形态及产状等。
5.2 CSAMT法成果解释与验证
104勘探线剖面总长1Km，该剖面电阻率反演曲线清晰反映了岩层的电性变化特征，其电阻率值在10～800Ωm之间，变化均匀，由浅到深逐渐增大。根据异常特征对断面的电性界面进行了大致划分（图1），剖面300m以浅电阻率都在10-80Ωm，推测为第四系及第三系；剖面300-750m电阻率值在80-300Ωm，推测为中元古界灰岩；剖面750m以下电阻率值在300-800Ωm，反映为太古界花岗岩的分布特点；剖面西小号点处电阻率有明显低阻异常，异常较宽，下延超过1100m，推测为构造Fa-2 所引起。构造向大号点（东）倾斜，倾角70°左右。
图1 CSAMT法104线反演电阻率与地质剖面图
6.结论
1、CSAMT法反演电阻率能较好的划分地层岩性界面，但受反演软件等限制，结果存在一定的偏差。
2、CSAMT测深低阻异常对深部构造断裂的位置、规模、延深、产状都有较好的显示。
参考文献：
[1] 黄力军、陆贵福、刘瑞德等.电磁测深方法在深部地热资源调查中的应用 [J].物探与化探，2004，28（6）：494-495.
[2] 辽宁省地质矿产局.辽宁省区域地质志[M].北京：地质出版社，1989.
[3] 汤井田、何继善.可控源大地电磁法及其应用[M]. 中南工业大学出版社，2005， 12.
[4] 石昆法.可控源音频大地电磁法理论与应用[M].北京：科学出版社，1999.
[5] 黄兆辉，底青云，候胜利.CSAMT的静态效应校正及应用[J].地球物理学进展，2006，21（4）：1290-1295.
【关键词】可控源音频大地电磁法；地热勘探；深部构造
1.引言
地热是一种宝贵的自然资源，随着地热资源开发的深度越来越大，地表观测到由地热异常引起的电阻率差异越来越小，所以深部地热资源勘探的主要任务是勘查热储地层及地质构造分布情况[1]。通过CSAMT法的剖面测量，运用其勘探深度大的特点，了解勘探区深部的地球物理场特征，进而对深部构造、地层的空间分布形态和产状进行研究，为深部地热勘探提供必要的地球物理资料。
2.地质及地球物理特征概况
工作区出露有太古界花岗岩（Ar）；中上元古界（Pt）灰岩；第三系（Q3）及第四系（Q4）亚粘土、亚砂土。根据物探资料，第四系及第三系地层为低阻，电阻率大多为有几欧姆米到几十欧姆米。中元古界灰岩等为中低阻，电阻率由几十欧姆米到几百欧姆米，太古界花岗岩基底为中高阻，电阻率由几百欧姆米到几千欧姆米，构造带受充水充泥影响也为低阻，电阻率由几欧姆米到几十欧姆米。由于构造切断了岩层的水平连续性，上下盘的错动和断层滑动面的破碎导致岩层的电性特征发生明显变化，这些物性上的差异，是开展电磁法工作的物理前提。 根据岩（矿）石电性特征可以划分电性层，再结合地质的岩石特征进一步可确定电性层与地质岩层的相互关系，这样就可以用地球物理场的电阻率异常特征关系来划分地质层位。深层地热的地球物理勘查就是寻找隐伏的、深埋的充水断裂破碎带，这些充水断裂破碎带表现为相对低阻的异常特征。
3.方法原理
可控源音频大地电磁法简称CSAMT法。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地球物理新技术[2 ～3]。由于它使用了人工发射的可控制场源，解决了MT和AMT法场源微弱和多变性等问题，使得它在寻找勘查油气、矿产资源探测、地下水以及工程地质研究中得到广泛的应用。该法基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程组导出的水平电偶极源在波区场地面上的电场及磁场公式：
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
式中为供电电流强度；AB为供电偶极长度；r为场源到接收点的距离。
根据大地电磁场的理论，在地面上观测的两个正交的水平电磁场（，）之比定义为平面电磁波的波阻抗，其物理意义和单位与电阻率相同。因此将（1）式沿x方向的电场（）与（5）式沿y方向的磁场（）相比，可得视电阻率（）公式：
（7）
式中代表频率。由（7）式可见，只要在地面上能观测到两个正交的水平磁场（，），就可获得地下的视电阻率，也称卡尼亚电阻率。
又根据电磁波的趋肤效应理论，导出了趋肤深度公式：
（8）
式中代表探测深度，代表地表电阻率，代表频率。
从（8）式可见，当地表电阻率固定时，电磁波的传播深度（或探测深度）与频率成反比。高频时，探测深度浅，低频时，探测深度深。人们可以通过改变发射频率来改变探测深度，从而达到变频测深的目的。
4.仪器及技术方法
此次勘探采用仪器为凤凰公司的V8系统，发射机采用30Kw发电机。该系统具有探测深度大，观测精度高等特点。在开展大面积工作之前，进行方法试验和参数选择，尤其是对发射和接收的频率以及对发射与接收距离R进行选择。在本区考虑到探测目标较深，尽量利用中低频段，实现从地表探测到地下2000m的深度。通过试验后选择供电偶极距2km，收发距17km，点距40m，最低频率为1Hz，最大发射电流18A。
5.资料处理与解释
CSAMT法数据采用CMTpro及MTsoft2D等软件进行处理与解释，原始数据经过编辑整理及各项校正后，进行二维反演最终获取电阻率断面图。
5.1 数据处理
通过数据处理剔除、压制或校正CSAMT数据中的各种噪声的影响，处理方法包括：数据编辑、静位移校正、地形校正及过渡区校正等。对出现的畸变点和静态位移在数据处理时已进行剔除和校正。预处理后的数据结合收集到的本区地质等资料，对卡尼亚电阻率和阻抗相位异常的性质、规模及起因进行定性分析判定[4 ～5]。再通过建立反演初始模型，运用一维、二维反演的方法求取电性体的物性参数和几何参数（埋深、形态及产状）。结合本区地质结构特征，将电测解释成果转变成推断的地质目标体，最终确定地质目标体的性质、深度、形态及产状等。
5.2 CSAMT法成果解释与验证
104勘探线剖面总长1Km，该剖面电阻率反演曲线清晰反映了岩层的电性变化特征，其电阻率值在10～800Ωm之间，变化均匀，由浅到深逐渐增大。根据异常特征对断面的电性界面进行了大致划分（图1），剖面300m以浅电阻率都在10-80Ωm，推测为第四系及第三系；剖面300-750m电阻率值在80-300Ωm，推测为中元古界灰岩；剖面750m以下电阻率值在300-800Ωm，反映为太古界花岗岩的分布特点；剖面西小号点处电阻率有明显低阻异常，异常较宽，下延超过1100m，推测为构造Fa-2 所引起。构造向大号点（东）倾斜，倾角70°左右。
图1 CSAMT法104线反演电阻率与地质剖面图
6.结论
1、CSAMT法反演电阻率能较好的划分地层岩性界面，但受反演软件等限制，结果存在一定的偏差。
2、CSAMT测深低阻异常对深部构造断裂的位置、规模、延深、产状都有较好的显示。
参考文献：
[1] 黄力军、陆贵福、刘瑞德等.电磁测深方法在深部地热资源调查中的应用 [J].物探与化探，2004，28（6）：494-495.
[2] 辽宁省地质矿产局.辽宁省区域地质志[M].北京：地质出版社，1989.
[3] 汤井田、何继善.可控源大地电磁法及其应用[M]. 中南工业大学出版社，2005， 12.
[4] 石昆法.可控源音频大地电磁法理论与应用[M].北京：科学出版社，1999.
[5] 黄兆辉，底青云，候胜利.CSAMT的静态效应校正及应用[J].地球物理学进展，2006，21（4）：1290-1295.