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[摘 要]可控源音频大地电磁测深法（简称CSAMT）是利用人工偶极频域电场向下发送，电磁场在地下介质中产生各种效应并不断向远处传播，在一定范围内通过对不同频率信号的接收，来反映地下不同深度介质变化特征的方法。
[关键词]可控源音频大地电磁法;地热勘查;应用
中图分类号：P631.325 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0157-01
引言
地热资源是集矿、热、水三位一体的综合资源，作为重要的绿色能源，对于地热资源的开发利用，越来越受到人们的广泛重视。地热资源是埋于地下的，开发利用地热资源，首先要勘探清楚地热的赋存状态，温度、储量大小等。目前，勘探地热的地球物理方法有遥感技术、电法勘探、重磁勘探、地温测量等。其中，可控源音频大地电磁法是勘查地热资源的重要手段之一。
一、CSAMT方法简介
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、磁场分量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;然后利用电场振幅Ex和磁场振幅Hy计算卡尼亚电阻率ρs;观测电场相位Ep和磁场相位Hp，用以计算阻抗相位差φ。用卡尼亚电阻率和阻抗相位差联合反演计算反演电阻率，最后利用反演电阻率成图并进行地质解释。
CSAMT标量测量方式是用电偶极源供电，观测点位于电偶源中垂线两侧各30度角组成的扇形区域内。当接收点距发射偶极源足够远时（R>3δ，δ为趋肤深度），测点处电磁场近似于平面波，由于电磁波在地下传播时，其能量随传播距离的增加逐渐减弱，当电磁波振幅减小到地表振幅的1/e时，其传播的距离称为趋肤深度（δ），即电磁法理论勘探深度。
二、可控源音频大地电磁法在地热勘查中的应用
1、地质简介与地球物理特征
1.1 地质简介
工作区内断裂构造较发育，主要发育有F1、F2断裂，其中F1断裂地面工作和航磁异常套合较好，为走向北东倾向西的正断层，该断层是基底构造的继承和发展，断层延伸长，深度大。 F2断裂航磁显示不明显，为走向近南北倾向东的正断层。断裂延伸长、深度大，易沟通深部热源，形成条带状分布的地热资源。
本次工作的主要目的是寻找条带状地热资源，发育深度较大的断裂构造，沟通深部热源，接受岩溶水的下渗补给，形成热水，断裂构造是热运移的通道又是水源的下渗补给通道。
1.2 地球物理特征
勘查区域目标地层由老到新依次为：下古生界寒武一奥陶系碳酸盐岩、灰岩;石炭系砂岩、粘土质页岩、炭质页岩含煤系地层;古近系泥岩、粘土。其地球物理特征不但受其成分、结构影响，而且还受地下水、地质构造、充填矿物、地温等多种因素影响。上述岩性彼此间存在一定电性差异，且当岩层中存在断裂破碎时，会呈现低阻特征，，断层破碎带是较好的储水构造，相对低阻带是推断断层的主要依据。由此可见，在本勘查区内具备应用电阻率法解决前述地质问题的前提条件。
2、施工方法
2.1 场源
采用偶极电性源装置，通过实地试验，发射极AB长度为2Km向地下供电，AB方位角误差小于3°，采用埋设铝箔纸方式向地下供电，A、B坑深度均为0.6m，浇灌盐水，填土夯实，以保持接地条件良好，减小接地电阻，增大供电电流。
2.2 观测装置
采用赤道装置标量测量方式，测量电极MN布极方向平行于发射极AB方向，水平磁棒垂直于测线方向布设。采用多电单磁方式测量，即2个接收机共6个电场分量共用一个磁道Hy的组合排列进行观测。
2.3 频点选择与观测技术
野外数据采集使用加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法工作站，采用AMTC磁探头。最低频率选择主要依据勘查所要求达到的穿透深度（本区预计探测深度2000m）以及趋肤公式H=300理论计算fL=2.25hz，为了数据的连续性以及反演处理时的数据需求，实际工作中最低频率设定为fL=0.125hz。
2.4 提高原始数据质量的措施
每次工作前，首先对仪器进行同步调整，确保发射机与接收机处于同步状态。
采集工作开始前，在野外进行设备的系统标定，检查每对电偶极的极差大小，确保接收电偶极罐的极差小于2mV。工作中应先将放置不极化电极的坑内石子、草根等不良杂物清除干净，垫上一定熟土后浇入适量的盐水，放入电极后用湿土埋实，确保电极底部完全与地面接触。
工作中使用森林罗盘及水平尺确定磁棒的方位及水平情况，刮风或存在其它外界的噪声干扰影响时，将磁探头、连接电缆进行挖坑埋实处理，确保磁棒工作在最佳状态。
可控源音频大地电磁测深法质量检查评述，采用系统检查观测进行评价，用均方相对误差做为衡量野外视电阻率质量的标准。全区实测剖面9条，物理点434个，质量检测点18个，质量检测点占总工作量的4.15%，总均方相对误差为3.253%，满足设计要求。
综上所述，通过对项目中各项工作的质量评述，认为本次工作中采集的原始数据质量可靠，为后续资料的解释奠定了良好的基础。
3、实测结果分析
通过对CSAMT野外原始数据进行预处理后，剔除了各种干扰频点，经过近场校正、静态校正等工序以后反演数据，最后绘制了各测线的反演电阻率断面图。通过对全区各测线CSAMT法成果资料的解释，得出以下结论：
（1）推断断层两条，即由1-1’、2-2’ 3-3’、4-4’、5-5’线控制的断层一条，该断层发育方向北偏东，倾向北西，各测线上反映的断层位置与F1断层非常吻合，确系是该断层所在位置。总体上分析其富水性在2-2’线上相对较强，而在其他线上则只是在浅部富水性强，而在深部富水性较弱;由6-6’，7-7’，8-8’，9-9’线控制的断层一条，该断层发育方向北偏东，倾向东南，与F2断层位置吻合程度非常高。总体上分析，其富水性在6-6’线上反映相对较强，而在其他线上反映则只是在浅部富水性强，而在深部富水性相对较弱。
（2）根据全区资料分析，本测区的F1断层破碎带的最大深度在1200米左右，在这个深度范围内，富水性都相对较强，这对本区开发地下水十分有利，但根据地温梯度变化特征分析，在这个深度上的温度很难达到要求，这是对开发本区的地热资源不利的一面。F2断层的低阻破碎带位置的最大深度可以达到2500米左右，在这个深度范围内，富水性相对较强，而且可以达到地热资源的深度要求，所以该断层所在区域是下一步工作的重点勘查范围。
（3）根据所推断断层的特征分析，6-6’线剖面点675点750之间，其视电阻率绝对值相对较小，富水性相对较强，可作为本测区地热资源开发的备选地段。
结语
利用可控源音频大地电磁法辅助查找地热资源是可行和有效的。该方法具有较高的分辨率及较大的探测深度，该方法对电性差异具有较好的敏感性，特别对探测如富水断裂等低阻体有较理想效果，能够提供深部地层地质构造的地电信息，为研究勘查地热资源提供重要依据。
参考文献
[1] 孙林.可控源音频大地电磁法在地热资源勘查中的应用[J].河北煤炭，2010，01（09）：247～248.
[2] 刘瑞德，黄力军，孟银生.可控源音频大地电磁测深法在地热田勘查中应用效果初探[J].工程地球物理学报，2012，02（06）：816～819.
[3] 王文昌，李建新.可控源音频大地电磁测深在新疆温泉县地热勘查中的应用[J].工程地球物理学报，2014，11（03）：338～341.
[关键词]可控源音频大地电磁法;地热勘查;应用
中图分类号：P631.325 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0157-01
引言
地热资源是集矿、热、水三位一体的综合资源，作为重要的绿色能源，对于地热资源的开发利用，越来越受到人们的广泛重视。地热资源是埋于地下的，开发利用地热资源，首先要勘探清楚地热的赋存状态，温度、储量大小等。目前，勘探地热的地球物理方法有遥感技术、电法勘探、重磁勘探、地温测量等。其中，可控源音频大地电磁法是勘查地热资源的重要手段之一。
一、CSAMT方法简介
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、磁场分量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;然后利用电场振幅Ex和磁场振幅Hy计算卡尼亚电阻率ρs;观测电场相位Ep和磁场相位Hp，用以计算阻抗相位差φ。用卡尼亚电阻率和阻抗相位差联合反演计算反演电阻率，最后利用反演电阻率成图并进行地质解释。
CSAMT标量测量方式是用电偶极源供电，观测点位于电偶源中垂线两侧各30度角组成的扇形区域内。当接收点距发射偶极源足够远时（R>3δ，δ为趋肤深度），测点处电磁场近似于平面波，由于电磁波在地下传播时，其能量随传播距离的增加逐渐减弱，当电磁波振幅减小到地表振幅的1/e时，其传播的距离称为趋肤深度（δ），即电磁法理论勘探深度。
二、可控源音频大地电磁法在地热勘查中的应用
1、地质简介与地球物理特征
1.1 地质简介
工作区内断裂构造较发育，主要发育有F1、F2断裂，其中F1断裂地面工作和航磁异常套合较好，为走向北东倾向西的正断层，该断层是基底构造的继承和发展，断层延伸长，深度大。 F2断裂航磁显示不明显，为走向近南北倾向东的正断层。断裂延伸长、深度大，易沟通深部热源，形成条带状分布的地热资源。
本次工作的主要目的是寻找条带状地热资源，发育深度较大的断裂构造，沟通深部热源，接受岩溶水的下渗补给，形成热水，断裂构造是热运移的通道又是水源的下渗补给通道。
1.2 地球物理特征
勘查区域目标地层由老到新依次为：下古生界寒武一奥陶系碳酸盐岩、灰岩;石炭系砂岩、粘土质页岩、炭质页岩含煤系地层;古近系泥岩、粘土。其地球物理特征不但受其成分、结构影响，而且还受地下水、地质构造、充填矿物、地温等多种因素影响。上述岩性彼此间存在一定电性差异，且当岩层中存在断裂破碎时，会呈现低阻特征，，断层破碎带是较好的储水构造，相对低阻带是推断断层的主要依据。由此可见，在本勘查区内具备应用电阻率法解决前述地质问题的前提条件。
2、施工方法
2.1 场源
采用偶极电性源装置，通过实地试验，发射极AB长度为2Km向地下供电，AB方位角误差小于3°，采用埋设铝箔纸方式向地下供电，A、B坑深度均为0.6m，浇灌盐水，填土夯实，以保持接地条件良好，减小接地电阻，增大供电电流。
2.2 观测装置
采用赤道装置标量测量方式，测量电极MN布极方向平行于发射极AB方向，水平磁棒垂直于测线方向布设。采用多电单磁方式测量，即2个接收机共6个电场分量共用一个磁道Hy的组合排列进行观测。
2.3 频点选择与观测技术
野外数据采集使用加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法工作站，采用AMTC磁探头。最低频率选择主要依据勘查所要求达到的穿透深度（本区预计探测深度2000m）以及趋肤公式H=300理论计算fL=2.25hz，为了数据的连续性以及反演处理时的数据需求，实际工作中最低频率设定为fL=0.125hz。
2.4 提高原始数据质量的措施
每次工作前，首先对仪器进行同步调整，确保发射机与接收机处于同步状态。
采集工作开始前，在野外进行设备的系统标定，检查每对电偶极的极差大小，确保接收电偶极罐的极差小于2mV。工作中应先将放置不极化电极的坑内石子、草根等不良杂物清除干净，垫上一定熟土后浇入适量的盐水，放入电极后用湿土埋实，确保电极底部完全与地面接触。
工作中使用森林罗盘及水平尺确定磁棒的方位及水平情况，刮风或存在其它外界的噪声干扰影响时，将磁探头、连接电缆进行挖坑埋实处理，确保磁棒工作在最佳状态。
可控源音频大地电磁测深法质量检查评述，采用系统检查观测进行评价，用均方相对误差做为衡量野外视电阻率质量的标准。全区实测剖面9条，物理点434个，质量检测点18个，质量检测点占总工作量的4.15%，总均方相对误差为3.253%，满足设计要求。
综上所述，通过对项目中各项工作的质量评述，认为本次工作中采集的原始数据质量可靠，为后续资料的解释奠定了良好的基础。
3、实测结果分析
通过对CSAMT野外原始数据进行预处理后，剔除了各种干扰频点，经过近场校正、静态校正等工序以后反演数据，最后绘制了各测线的反演电阻率断面图。通过对全区各测线CSAMT法成果资料的解释，得出以下结论：
（1）推断断层两条，即由1-1’、2-2’ 3-3’、4-4’、5-5’线控制的断层一条，该断层发育方向北偏东，倾向北西，各测线上反映的断层位置与F1断层非常吻合，确系是该断层所在位置。总体上分析其富水性在2-2’线上相对较强，而在其他线上则只是在浅部富水性强，而在深部富水性较弱;由6-6’，7-7’，8-8’，9-9’线控制的断层一条，该断层发育方向北偏东，倾向东南，与F2断层位置吻合程度非常高。总体上分析，其富水性在6-6’线上反映相对较强，而在其他线上反映则只是在浅部富水性强，而在深部富水性相对较弱。
（2）根据全区资料分析，本测区的F1断层破碎带的最大深度在1200米左右，在这个深度范围内，富水性都相对较强，这对本区开发地下水十分有利，但根据地温梯度变化特征分析，在这个深度上的温度很难达到要求，这是对开发本区的地热资源不利的一面。F2断层的低阻破碎带位置的最大深度可以达到2500米左右，在这个深度范围内，富水性相对较强，而且可以达到地热资源的深度要求，所以该断层所在区域是下一步工作的重点勘查范围。
（3）根据所推断断层的特征分析，6-6’线剖面点675点750之间，其视电阻率绝对值相对较小，富水性相对较强，可作为本测区地热资源开发的备选地段。
结语
利用可控源音频大地电磁法辅助查找地热资源是可行和有效的。该方法具有较高的分辨率及较大的探测深度，该方法对电性差异具有较好的敏感性，特别对探测如富水断裂等低阻体有较理想效果，能够提供深部地层地质构造的地电信息，为研究勘查地热资源提供重要依据。
参考文献
[1] 孙林.可控源音频大地电磁法在地热资源勘查中的应用[J].河北煤炭，2010，01（09）：247～248.
[2] 刘瑞德，黄力军，孟银生.可控源音频大地电磁测深法在地热田勘查中应用效果初探[J].工程地球物理学报，2012，02（06）：816～819.
[3] 王文昌，李建新.可控源音频大地电磁测深在新疆温泉县地热勘查中的应用[J].工程地球物理学报，2014，11（03）：338～341.