音频大地电磁法在地热田勘查方面的应用

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第45卷第8期2019 年 8 月音频大地电磁法在地热田勘查方面的应用沈佳刚（四川省煤田地质工程勘察设计研究院，四川 成都610072）摘 要：目前音频大地电磁法！ AMT）在地热田的勘查中应用

越来越广泛，本文通过音频大地电磁法的应用实例，证明了

2. 2 地球物理特征AMT可以查明地热田一定深度范围内的构造情况及其分布 形态，圈定地热田的分布范围，从而了解构造对地热田的形

成作用，地热田的热源来源等。工区不同的岩性之间 差异比较 、中 、 三，其中四系覆 ，主要分成低对较高，最高值约为1 000 4 -叫最彳值约为400 4 -叫均值700 4关键词：AMT；地热勘查；电阻率断面•m左右;砂岩、板岩、 岩的 较高， 值 r 1300 4 •叫最小值约为200 4 •叫一般为750 4 •叫断层破 碎带 值相对较低,最大值 200 4 • m， 值10 4 • m， 105 4 •叫含水 值 ， 704 • m。，断 破碎带和含水层有 的 特征,与周围地层的 值差异很大， 次法工作的开 了充足的依据。中图分类号:P631.325 文献标志码：b文章编号：1672-4011（ 2019） 08 - 0090 - 03DOI：10. 3969/j. issn. 1672 — 4011. 2019. 08. 0411方法原理AMT大地电磁法

场为场 地部

结构的一种重要的地球物理 。依据不 的波在导体中具有不同的趋肤深度的原理,在地表测量由

3野外施工3.1 工程布置的地

得大地由浅至深的 ，经 关的数据处理和分结构⑴。工区 置AMT勘探测线纵线9条,横线3条，以控制音频大地电磁测深法（AMT）以有限长接地电偶极子为 场源，在 偶极中 定 处 观测电、磁场参数，采用道偶极装置进行标量测量， 观测与场 行的电场水分量Ex和场源正交的磁场水平分量Hy，计算 视电工区范围，如图1所示。） 算公式为：!

-丄空

5/ |比 |2 （1 $（ $式中，Ps 视 ；Z ；.为与场源平行的电场水平分量；—y为场源正交的磁场水平分量。探测深度D与大地 和使用的工 有关，计算经验公式为：式中,D为探测深度；5为趋肤深度；p为地表电阻率;/ 为频率。图1工程布置图9条AMT测线纵线编号为L1~L9。其中，L1 ~ L5为中

从式（2） ，当地表 （或探测深度）与 成 。 探测深度深。

改变

定时， 波的传播深度，探测深度浅， ，长剖面，北西向，方位角为164。。3条AMT测线横线编号为

M1 ~M3，布置在测区西北部，近东西向，方位角为74。，用于

改变探测深度，从到 测深的目的。控制前期推断Z断层的发育情况，与L1 ~L9垂直。3. 2 试验工作在工区已知 的位置进行 工作,分别进行采 间、接收极 参数的 ，将 的资料进行对比,结知 的资料，分 哪种参数采集的资料，经处理得到的成2地质及地球物理特征2.1 地质概况在西 区某地热田的 中,该工区的地层主要有新生 四系，中生界早白垩系、早侏罗系，古生 系。中，第四系地层岩性主 砂砾石、亚砂；早白垩系、早侏罗系地层岩性主 岩； 系地层岩性主 夹粉砂质泥岩、黑云斜长 岩等。工区范围内主

岩育更 50 m。地质 。最终选择采 间60 min、收极距3. 3数据采集有中部的F78、东南山前F77断裂西南侧、F69和F68断裂。收稿日期：2019 -05 -15作者简介： 刚（1984 -），男，四川成都人，本科，工程师，主要从事察技

工程！

）工。本次音频大地电磁测深（AMT）测量采用加拿大Phoenis

公司生产的V8 法采集系统。在AMT法的施测中，采用4个电极参与测量,每2个电

极组成一对电偶极子，即X - Dipole电偶极子和Y - Dipole 偶极子相互 ；V8接收机放在2组 偶极子的中心，测深装置采用张量观测方式;分别埋设2组 （Hx、Hy）,减

・90 •第45卷第 8 期 2019 年 8 月

小干扰。6 g Sichuan Building Materials

坊

Vol.45,No.8August, 2019极低,一般为10 -200 4 -叫但两侧电阻率值较高，约为300

~700 4 •叫差异很明显， 值 生陡变，推断这两处为

4资料处理大地 测深法资料处理 演和解释的基础，野外资料处理的结 准确得当，对 的资料解释 重, ，在 料处理过程中一定要仔细 ，结 野外记录及地质 分析处理。 大地 测深法资料处理一般分SSMT2000MT/AMT数据处理和MTSoft2D数据处理 两个步骤。断裂破碎带发育区。纵向 看，纵向上岀现陡立的等值线，且电阻率值变5资料解释及成果次地热 的物探工 线、视 测深剖面、不 进行分析解释。5.1典型单点电测深曲线分析料，主要从单 的视 测深曲三个方剖面分析测 型的变 况， 了解工区构造模型，测 之间的 型发生变化，划分不同的地层，还定工区断裂构造的位置。工作区测点的测深 主要分为两类，分别是-型、H型。1）-型2层结构模型 特征表 -高阻,体是：中 含漂砂砾石、亚砂 的反映，测点主要集中在浅部;深部 岩，主 映。如图2所，该测点是L2测线6 400号点，低阻层对应的是以含漂砂砾石、亚 砂 主， 对的 岩、砂岩为主的地层。化较大， 、中 、 限较为分明，点号1150~1 900、2 900 ~5 900、6 550 -7 100段，曲线类型为H型,纵向 上呈现高-低-高的变化趋势。浅部 400 ~1 0004 • m（中 值），这两段浅部较干燥， 值相对含水的多，表 对高阻，推测厚度大概是在50 ~150m,平均厚度在100 m左右；中上部视电阻率一般在10 ~ 150 4 • m， ，推测厚度大概是在200 ~400 m（低阻值）,平均厚度在300 m左右;深层视电阻率一般为300 - 1 300 4 •叫为高阻层，推测厚度大概是在1 000 ~ 2 000叫平均厚 度在1 500 m。结合地质情况，全剖 大致可分为3个 位，浅 「以 冲积砂层、砂砾石、亚砂 主的第四系地层,厚度 100-200 m；浅中层为含水层,厚度约为100 ~ 200 m；深层为以 砂岩、板岩为主的石炭系诺错组（C1-2n ）。平均厚度〉1 500 m。点号1 900 ~ 2 900 m处存在一断层构造,对应于F78 断层;点号5 900 - 6 550 m处存在一断层构造,对应于F77 断 。 如图 4 所 。图4 L2线音频大地电磁视电阻率断面图5. 2.2 L线视电阻率剖面分析L3线剖面全长4. 35 Em,点距50 m,剖面方位NW164。。剖面整体来看，横向上分布不均匀，等值 变化较大，局 部岀 值线断裂或者陡变现象。横向 看，点号1 550~1 950&3 400 -4 300、4 500 -5 350 段，其电阻率值极低，一

2） H型3层结构模型曲线电性特征表现为:高阻-低阻

般为10 - 200 4 • m,但两侧电阻率值较高，约为300 ~700 4

-高阻，具体 覆 、含水层、基岩的反映。如图3所，•叫差异很明显， 值 生陡变，推断这三处为断裂破该测点是L2测线2 150号点，浅部中高阻层对应的是以含漂

碎带发育区。砂砾石、亚砂 主的第四系地层，中部 对应的是含纵向上来看，局部岀现陡立的等值线，且电阻率值变化

水层， 对的 砂岩、 岩主的地层。较大，

、中 、

限较为分明。点号1 000 ~1550、1 950 -3 400&4 300 ~4 500段，曲线类型为H型,纵向上

5.2 典型视电阻率测深剖面分析5.2.1 L2线视电阻率剖面分析L2线剖面全长5. 95 Ei，点距50叫剖面方位NW164。。剖面整体来看，等值 横向分布不均匀，视 值变化较大，局部岀 值线断裂或者陡变现象。横向来看，点号1 900 ~ 2 900、5 900 ~ 6 550段，与两侧相比，其电阻率值

呈现高-低-高的变化趋势。浅部 200 ~ 1 000 4•m（中 值）,这两段浅部较干燥， 值相对含水的多，表 对 ，推测厚度大概是在100 ~ 300m， 均厚度在 200 m 左右； 中 部视 在 10 ~1504 • m, ，推测厚度大概是在50 ~ 150 m（ 值），平均厚度在100 m左右;深层视电阻率一般为300 ~ 1 300 4 • 叫为高阻层，推测厚度大概是在1 000 ~ 2 000 m,平均厚度 在 2 000 m。结合地质情况，全剖 大致可分为三个层位，浅 「以冲积砂层、砂砾石、亚砂 主的第四系地层,厚度 150~200 m；浅中层为含水层,厚度约为100 -150 m；深 砂（下转第93页）・91 •第45卷第 8 期 2019 年 8 月

表2

液化判别标准6 g Sichuan Building Materials

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Vol.45,No.8August, 2019钻孔N。6666666610.0Ncr参考文献：液不液化不液化不液化不液化不液化不液不液不液ZZK1ZZK2ZZK33.29.489.249.72[1 ]中华人民共和国住房和城乡建设部•岩土工程勘察规范：GB

9.510. 33.13.13.53.53.23.43.450021 —2001 [ S] •北京：中国建筑工业出版社,2001 •[2 ]中华人民共和国

部•公路工程地质 ：JTGC20—ZZK4ZZK59.19.39.59.59.58.762011 [ S] •北京：人民交通出版社,2011.[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.市政工程勘察规范：CJJ

8.88ZZK6ZZK7ZZK89.189.069.0656—2012 [ S] •北京：中国建筑工业出版社,2012•[4 ]中华人民共和国住房和城乡建设部•建筑地基基础设计规范:

GB 50007—2011 [ S] •北京：中国建筑工业出版社,2011.[5] 中华人民共和国国家质量

疫总局,中国国家标准6岩土工程分析评价次 中未

有全新世

理委员会中国地震动参数区划图：GB 18306—2015 [ S] •

北京：中国标准出版社,2015•的断裂活 象，不[6] 中华人民共和国住房和城乡建设部•建筑抗震设计规范：GB

在发震断裂和构造断裂,场地地层结构 造相对简单,对构造物的稳定性不会产生

状构造,地质构。根据《中国50011 —2010 [ S] •北京：中国建筑工业出版社,2010•[7 ]中华人民共和国住房和城乡建设部•岩土工程勘察安全规范:

地震动参数区划图》(GB18306—2015)进行区域划分，构造

GB 50585—2010 [ S] •北京：中国建筑工业出版社,2010•[8 ]中华人民共和国住房和城乡建设部•建筑工程抗震设防分类

标准:GB 50223—2008 [ S] •北京：中国建筑工业出版社,2008•物所经地区抗震设 度为6度区，设 地震加速度值0. 10 m, 谱特征周 0.35 s,设 地震分组 ；一组。本工程主体结构可采用人工地基换填 ④层中[9 ]中华人民共和国住房和城乡建设部•岩土工程 程:BD 22/JT 147—2015 [ S] •北京：中国建筑工业出版社,2015•[10 ]中华人民共和国住房和城乡建设部•建筑地处理

：砂 力层、条形 用条形

或筏 工

， 采用桩 。采、筏 部挖除上部回填土、粉质部持力层,如JGJ 79—2012 [ S] •北京：中国建筑工业出版社,2012•[11 ]中华人民共和国住房和城乡建设部•建筑基坑

程:黏 及中粗砂层上部0. 5叫同时换填透水性砂砾或分层碾压密实，基坑开挖时严禁扰

换填扰动部分并重新分层碾压密实；⑤、⑥ 强-中风 岩。通过本次勘JGJ 120—2012 [ S] •北京：中国建筑工业出版社,2012•[12]中华人民共和国住房和城乡建设部•工程测量规范：GB

工时扰动持力层，

采用桩 及对地 理力学性质

50026—2007 [ S] •北京：中国建筑工业出版社,2007•[13 ]中华人民共和国住房和城乡建设部•建筑工程与地质勘探与取样

技术规程:JGJ 87—2011 [S]•北京:中国建筑工业出版社,2011.件的分析,拟建场地地质条件较复杂,岩 物， 较定,不存在

工程整体稳定性的宏观不良地质作用，适宜建造地 道。[14 ]中华人民共和国住房和城乡建设部•土工试验方法标准:GB/T

50123—1999 [ S] •北京：中国建筑工业出版社,1999.'ID：008193](上接第91页)岩、板岩的石炭系诺错组(C1 -2n)。平均厚度〉1 500 m。点号1 550 ~1 950 m处存在一断层构造,对应于F78断层;点

号3 400 -4 300 m处存在一断层构造,对应于Z断;4 500 ~5 350 m存在一断层构造,对应于F77断层。如图5所示。6结束语图5 L3线音频大地电磁视电阻率断面图述，本文应用 大地电磁法基本查明了工区断5. 2.3 + 2 500 m标高视电阻率切片图分析裂构造F78、F68、F77的发育情况，而且新发现了 f1断裂破 带的发育情况，从

定了地热田的分 围，了解了构如图6所示,在标高+2 500的视电阻率切片图上，低阻

带的分 测

况 闭

地反映了工区断裂构造的发育情况，每造对地热田的形成作用、地热田的热 ，说 大剖 断层破碎带发育区，西北-东地电磁法在地热田的 工作中有着重要的意义。南方向上的断裂破碎带推断为Z破 带;东北方向的断裂破 带推断为F78断 带;西南方向的断裂破碎带推断为F68断

参考文献：[ID：008247]带;南部的断裂破碎带推断为F77断裂带。在这些断裂构

造中,fl破 带为新 的构造，F78、F68、F77断 带与地质[1 ]刘垒•音频大地电磁测深在地热勘查中的应用研究[D].成都:

成都理工大学,2014.构造带相互对应。・93・