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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。
4.工区实例
4.1工区概括
勘查区处于扬子准地台黔北台隆遵义断拱凤冈北北东向构造变形区，以北北东向及北东向雁列式构造为主，形成大致平行排列的“多”字形褶皱断裂群，褶皱构造以复式背、向斜为主，具有向斜窄背斜宽的较典型的侏罗山式隔挡式褶皱组合特征。在多起构造作用下，区内呈现褶皱密布、断裂纵横的较为复杂的构造景观。
区内出露地层主要为奥陶系、志留系及第四系。现由老到新概述如下：
桐梓組（O1t）：厚度187m～257m，为生物灰岩夹页岩，生物丰富，种类繁多，与下伏地层连续沉积。
红花园组（O1h）：厚度60m～110m，灰色厚层—块状泥晶生物碎屑灰岩、生物屑灰质白云岩及砾屑灰岩，下部含顺层和垂直层理分布的燧石团块或条带，中部夹两层硅质岩。为区内铅锌含矿层之一，并产重晶石、萤石等。 龙马溪群（S1l）：厚度300m～311m，为灰绿、黄灰绿色粉砂质页岩夹薄-中层细砂岩及薄层条带或透镜状砂质生物屑泥晶灰岩。
石牛栏组（S1sh）：厚度20m～100m，为灰色砂岩、页岩夹灰色薄层瘤状生物屑灰岩夹泥质条带。
韩家店组（S1hn）：厚度520m～525m，为灰绿色钙质页岩夹少量灰-灰绿色薄层含泥质粉砂岩，顶部为灰色中厚层瘤状生物屑泥晶灰岩和含粉砂质生物屑泥粉晶灰岩。
该测区有我单位已施工钻井，井深1500m，钻探资料显示1200m以浅为志留系下统石牛栏组地层，1200m以深是志留系下统龙马溪组地层，并在1400m揭穿F1断层。
4.2物探成果资料
对野外数据进行处理后，得到图6（二维反演视电阻率断面图），已有钻孔位置位于测线1.2km处。
由图6可以推断，从标高600m～0m左右，ρ等值线呈层状分布，其视电阻率值主要呈中低阻特征，根据其电性特征并结合已知地质资料，推断该浅地表电性层为S1hn志留系韩家店组及S1sh志留系石牛栏组地层；从标高0m以下，ρ等值线呈层状分布，其视电阻率值主要高阻特征，推断为S1l志留系龙马溪群地层。在测线0.4km处，有ρ值横向变化的陡斜界面，向测线大号方向呈低阻倾斜，结合地形、地貌及有关地质资料分析，推测有F1断层存在，该断层向北西倾斜，视倾角在60°左右；在测线1km处，有ρ值横向变化的陡斜界面，向测线大号方向呈低阻倾斜，结合地形、地貌及有关地质资料分析，推測有F2断层存在，该断层向北西倾斜，视倾角在60°左右。其地层情况及断层的产状性质与钻探资料相吻合。
5.结论
（1）CSAMT及AMT这两种方法能获取视电阻率和阻抗相位两个参数，经过反演可以得到电阻率断面。
（2）两种方法解释结果大致相同，具体为：①视电阻率层成层分布性；②断层产状。
（3）差异性：CSAMT曲线在浅层相对致密，能发现更多的异常体特征。CSAMT比AMT抗干扰性强。
参考文献：
[1]地矿部水文地质工程地质研究所.地下热水普查勘探方法[M].北京：地质出版社， 1973.
[2]汪缉安，熊亮萍，杨淑贞.地热与石油[M].北京：科学出版社， 1985.
[3]何继善，等.可控源音频大地电磁法[M].长沙：中南工业大学出版社， 1989.
[4]张芬娜，高亮，李俊峰，唐永香.综合物探方法在地热勘查中的应用[C].第十三届中国科协年会， 2011.
[5]罗林.综合物探方法在寻找地热温泉中的应用[J].资源信息与工程， 2018， 32（04）：53-54.
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。
4.工区实例
4.1工区概括
勘查区处于扬子准地台黔北台隆遵义断拱凤冈北北东向构造变形区，以北北东向及北东向雁列式构造为主，形成大致平行排列的“多”字形褶皱断裂群，褶皱构造以复式背、向斜为主，具有向斜窄背斜宽的较典型的侏罗山式隔挡式褶皱组合特征。在多起构造作用下，区内呈现褶皱密布、断裂纵横的较为复杂的构造景观。
区内出露地层主要为奥陶系、志留系及第四系。现由老到新概述如下：
桐梓組（O1t）：厚度187m～257m，为生物灰岩夹页岩，生物丰富，种类繁多，与下伏地层连续沉积。
红花园组（O1h）：厚度60m～110m，灰色厚层—块状泥晶生物碎屑灰岩、生物屑灰质白云岩及砾屑灰岩，下部含顺层和垂直层理分布的燧石团块或条带，中部夹两层硅质岩。为区内铅锌含矿层之一，并产重晶石、萤石等。 龙马溪群（S1l）：厚度300m～311m，为灰绿、黄灰绿色粉砂质页岩夹薄-中层细砂岩及薄层条带或透镜状砂质生物屑泥晶灰岩。
石牛栏组（S1sh）：厚度20m～100m，为灰色砂岩、页岩夹灰色薄层瘤状生物屑灰岩夹泥质条带。
韩家店组（S1hn）：厚度520m～525m，为灰绿色钙质页岩夹少量灰-灰绿色薄层含泥质粉砂岩，顶部为灰色中厚层瘤状生物屑泥晶灰岩和含粉砂质生物屑泥粉晶灰岩。
该测区有我单位已施工钻井，井深1500m，钻探资料显示1200m以浅为志留系下统石牛栏组地层，1200m以深是志留系下统龙马溪组地层，并在1400m揭穿F1断层。
4.2物探成果资料
对野外数据进行处理后，得到图6（二维反演视电阻率断面图），已有钻孔位置位于测线1.2km处。
由图6可以推断，从标高600m～0m左右，ρ等值线呈层状分布，其视电阻率值主要呈中低阻特征，根据其电性特征并结合已知地质资料，推断该浅地表电性层为S1hn志留系韩家店组及S1sh志留系石牛栏组地层；从标高0m以下，ρ等值线呈层状分布，其视电阻率值主要高阻特征，推断为S1l志留系龙马溪群地层。在测线0.4km处，有ρ值横向变化的陡斜界面，向测线大号方向呈低阻倾斜，结合地形、地貌及有关地质资料分析，推测有F1断层存在，该断层向北西倾斜，视倾角在60°左右；在测线1km处，有ρ值横向变化的陡斜界面，向测线大号方向呈低阻倾斜，结合地形、地貌及有关地质资料分析，推測有F2断层存在，该断层向北西倾斜，视倾角在60°左右。其地层情况及断层的产状性质与钻探资料相吻合。
5.结论
（1）CSAMT及AMT这两种方法能获取视电阻率和阻抗相位两个参数，经过反演可以得到电阻率断面。
（2）两种方法解释结果大致相同，具体为：①视电阻率层成层分布性；②断层产状。
（3）差异性：CSAMT曲线在浅层相对致密，能发现更多的异常体特征。CSAMT比AMT抗干扰性强。
参考文献：
[1]地矿部水文地质工程地质研究所.地下热水普查勘探方法[M].北京：地质出版社， 1973.
[2]汪缉安，熊亮萍，杨淑贞.地热与石油[M].北京：科学出版社， 1985.
[3]何继善，等.可控源音频大地电磁法[M].长沙：中南工业大学出版社， 1989.
[4]张芬娜，高亮，李俊峰，唐永香.综合物探方法在地热勘查中的应用[C].第十三届中国科协年会， 2011.
[5]罗林.综合物探方法在寻找地热温泉中的应用[J].资源信息与工程， 2018， 32（04）：53-54.