基于某地区地热田地球物理勘查的研究

基于某地区地热田地球物理勘查的研究

孙义1阮建军2

1广东省地球物理探矿大队广东广州510800；2深圳市地质局广东深圳518000

摘要：地球物理勘查方法是地壳深部地热资源调查的重要手段,是目前科学技术水平与设备条件下最为合理、科学的经济手段,它必将成为获取地壳深部热储温度、规模大小、埋深等信息的重要手段,为地热资源开采、布孔提供最为重要的依据。

关键词：地热田；地球物理勘查；研究

1工程概况

在充分收集、综合研究某地区地热田已有的地质、水文、电磁等资料的基础上，提取深部信息，结合地表调查研究和已有浅层钻孔资料对比等手段，综合项目前期物探测试工作成果，选定地热田最有利的成热部位，布置物探勘探线，进一步开展可控源音频大地电磁法（下文简称“CSAMT”）和音频大地电磁法（下文简称“AMT”）勘查工作，确定控热构造延伸及倾斜方向，确定热储分布范围及深部高导层分布，圈定热异常延伸方向及范围，为深部勘探布孔提供依据。

2工作方法和技术

3数据处理

3.1CSAMT数据处理

CSAMT数据处理采用的主要软件有二：CMTPro和CSAMT-SW。

（1）、CMTPro软件

在数据处理阶段，主要功能按流程如下：

①V8主机数据、发射源电流数据、参考道数据的整合，生成CMT文件；

②测点位置的编辑和数据初步整理；

③输出AVG格式文件。

2、CSAMT-SW软件

主要功能按流程如下：

①数据转换：AVG文件→D格式记录文件；

②生成、编辑并导入CHK高程文件到D文件；

③人工去跳点、去近场数据、去坏道、坏道插值（D文件）；

④平滑处理（D文件）；

⑤静态校正，生成不同校正方法的四种结果（D文件），分别标示为D、H、K、Z文件。经过对比，不同静态校正的方法，得出基本一致的反演结果；

⑥近场校正及BOSTICK反演，生成文本文件；

⑦拟二维反演：使用CSAMT1D全域场模型直接对包含近场与过渡场的CSAMT实测数据做拟2D反演，可以给出有限层构成的电阻率～深度断面数据。输出数据为反演结果数据文本*_CMT.dat和反演过程数据文本*_CMV.dat。

视电阻率拟二维反演结果拟三维切片图如图3.1-1。

图3.1-1L4~L8测线二维反演拟三维切片图（带高程）

3.2AMT数据处理

AMT数据处理主要用到的软件有三个：SSMT2000，MTEDITOR和CSAMT-SW。

（1）、SSMT2000软件主要以时间序列文件、标定文件、测点参数文件为输入，生成傅立叶变换因子，然后从参考点的数据中用robusr程序进行再处理，输出MTPlot软件可读以及MTEDITOR可读写的数据处理文件，输出文件中包含每个频点的crosspower（一个3的叠加因子）。

（2）、MTEDITOR软件可以编辑每一个频率对应的crosspower来去掉结果中的低质量数据，并可以将编辑后的crosspower叠加数据转换成其它解释软件要求的工业标准的EDI和PLT等格式。

（3）、CSAMT-SW软件

主要功能按流程如下：

①数据转换：PLT文件→D格式记录文件；

②生成、编辑并导入CHK高程文件到D文件；

③人工去跳点（D文件）；

④平滑处理（D文件）；

⑤静态校正，生成不同校正方法的四种结果（D文件），分别标示为D、H、K、Z文件。经过对比，不同静态校正的方法，得出基本一致的反演结果；

⑥二维TM模式或者TE模式反演；

视电阻率二维联合反演结果拟三维切片图如图3.2-1。

图3.2-1L4、L5和L6测线视电阻率联合反演拟三维切片图（带地形）

4成果解释

4.1CSAMT成果解释

⑴单支曲线分析

见图4.1-1，为L4测线1580号点卡尼亚视电阻率曲线和阻抗相位图。

测线上所有测点曲线类型基本类似，只是选取其一作为代表。

从卡尼亚视电阻率曲线图来看，呈“A”型曲线。曲线首支为500Ω?m左右的平直线，曲线中段从频点85.33hz到42.667hz左右为一“凹陷”；曲线尾支呈近45°的上升曲线。

从阻抗相位图来看，曲线首支为30度左右的几乎平直的线，曲线中段从频点85.33hz到32hz频点相位急剧下降，只到相位小于0度，在慢慢上升到0度以上。总体来说，在频率低于85.33hz这个频点的时候，阻抗相位有趋于0度的趋势。

卡尼亚视电阻率曲线上的“凹陷”段和近45°的上升段，分别对应过渡带和近区，判断为非平面波区域。卡尼亚电阻率公式只适用于远区或平面波区域，在过渡带和近区中卡尼亚电阻率公式是无效的，它得到不是真实的电阻率。曲线上的“凹陷”段和近45°的上升段数值应为在远区以外利用不适当的公式计算出的人为结果。

图4.1-1单点视电阻率曲线

⑵视二维反演视电阻率断面

①L4测线

岩土分层：断面图上部(0m～100m)视电阻率值较低，在1790到2150号点之间，电阻率小于800的垂直深度达到了400米。从图中来看，可以推断一共存在两个岩性分界面：1490号点到1790号点，两层分界面深度分别在100米和700米左右；1790号点到2150号点，两层分界面深度分别在400米和850米左右；2150号点到2480号点，两层分界面深度分别在100米和300米左右。

低阻异常圈定：测点1790号点到2150号点在400米深度范围内有明显的低阻异常。

②L5测线

岩土分层：断面图上部(0m～100m)视电阻率值较低，同样在1790到2150号点之间，电阻率小于800的垂直深度较大，达到了500米。从图中来看，同样可以推断存在两个岩性分界面：1490号点到1790号点，两层分界面深度分别在100米和650米左右；1790号点到2150号点，两层分界面深度分别在500米左右和1200米以下；2150号点到2480号点，两层分界面深度分别在100米和300米左右。

低阻异常圈定：测点1790号点到2150号点在500米深度范围内有明显的低阻异常。并且从视电阻率断面图上可以看出，低阻体的随着深度的增加，有向小号测点即南方向倾斜的趋势。

③L6测线

岩土分层：断面图上部(0m～100m)视电阻率值较低，在1820到2120号点之间，电阻率小于800的垂直深度达到了400米左右。从图中来看，同样可以推断存在两个岩性分界面：1490号点到1820号点，两层分界面深度分别在100米和600米左右；1820号点到2120号点，两层分界面深度分别在400米和1000米左右；2120号点到2480号点，两层分界面深度分别在100米和400米左右。

低阻异常圈定：测点1820号点到2120号点在400米深度范围内有明显的低阻异常。并且从视电阻率断面图上可以看出，低阻体的随着深度的增加，也有向小号测点即南方向倾斜的趋势，但是没有L5线的趋势明显。

④L7测线

岩土分层：断面图上部(0m～100m)视电阻率值较低，在1820到2060号点之间，电阻率小于800的垂直深度达到了600米左右。从图中来看，同样可以推断存在两个岩性分界面：1490号点到1820号点，第一层分界面深度分别在100米左右，第二层的分界面为一个倾斜面，在1490号点垂直深度在500米左右，而在1820号点垂直深度在1000米左右；1820号点到2060号点，两层分界面深度分别在600米和1000米左右；2060号点到2480号点，两层分界面深度分别在100米和200米左右。

低阻异常圈定：测点1820号点到2060号点在600米深度范围内有明显的低阻异常。并且从视电阻率断面图上可以看出，低阻体的随着深度的增加，有向大号测点即北方向倾斜的趋势。

⑤L7测线

岩土分层：断面图上部(0m～100m)视电阻率值较低，在1820到2180号点之间，电阻率小于800的垂直深度达到了500米左右。从图中来看，同样可以推断存在两个岩性分界面：1490号点到1820号点，两层分界面深度分别在100米和700米左右；1820号点到2180号点，第一层分界面为倾斜状，在1820号点深度在300米左右，在1280号点深度在500米左右；2180号点到2480号点，两层分界面深度分别在100米和200米左右。

低阻异常圈定：测点1820号点到2060号点在600米深度范围内有明显的低阻异常。并且从视电阻率断面图上可以看出，低阻体的随着深度的增加，同样有向大号测点即北方向倾斜的趋势。

（3）F低阻带圈定

根据以上各测线低阻异常分布情况，五处低阻异常可连成呈东西向线状低阻异常，地质上也有东西向断裂存在，推断这一低阻带可能是由东西向断裂破碎带充水引起低阻带，也可能是由于地下存在的联通的地热资源引起的低阻带。从前人在地热田的工作成果可以推断这五条测线的低阻带有极大可能的联通关系。

4.2AMT数据解释

⑴单支曲线分析

见图4.2-1，为L4测线1580号点卡尼亚视电阻率曲线和阻抗相位图。

图4.2-1单点视电阻率和阻抗相位曲线

从图中可以看出，在该地热田采集的AMT数据存在较大干扰，在8Hz以下的频点数据几乎不能反映真实的地质情况，而在1000Hz到4000Hz左右范围的频点也受到了固定干扰源的干扰，整个工区的所有测点在这个频段数据失真，干扰严重。其余的频点还是可以通过MTEDITOR软件编辑每一个频率对应的crosspower来去掉结果中的低质量数据来达到比较理想的效果。

⑵视二维反演视电阻率断面

①L4测线

岩土分层：从联合反演来看，地表特别是测线的中间段部分视电阻率值较低，在地质构造情况上的反应和CSAMT能保持基本一致。从图上也可以推断有两个岩性分界面。但是由于反演方法的不同，可以推断的岩性分界面的埋深有一定的不同。

低阻异常圈定：低阻异常出现在1820号点到1970号点左右，且有明显低阻反应的深度只能到达1000米左右。

②L5测线

岩土分层：从联合反演来看，地表特别是测线的中间段部分视电阻率值较低，在地质构造情况上的反应和CSAMT能保持基本一致。从图上也可以推断有两个岩性分界面。

低阻异常圈定：低阻异常出现在1820号点到2000号点左右，且有明显低阻反应的深度只能到达800米左右。

③L6测线

岩土分层：从联合反演来看，在对地下介质的电性反应上能够保持一致。同样也可以推断出两个岩性分界面。

低阻异常圈定：低阻异常出现在1790号点到2030号点左右，且有明显低阻反应的深度只能到达1000米。

（3）F低阻带圈定

根据以上各测线低阻异常分布情况，各处低阻异常可连成呈东西向线状低阻异常，和CSAMT的处理结果一致。

5结束语

在地热田工区开展了CSAMT和AMT的勘察工作，通过这两种物探工作，取得了如下成果：通过CSAMT的反演结果和AMT反演结果的综合对比，在各条测线的1790号点到2060号点左右的测线中间区域内都存在低阻异常。由此可以推算出一个联通的低阻异常体。综合该地热田以往的工作成果，也可以基本验证上述推断的正确性。而对于深部的低阻异常体，也是存在于这段测线范围，但是对于L5线和L6线来说，低阻异常体随着深度的增加可能向南倾斜，而对于L7线和L8线，低阻异常体随着深度的增加可能向北倾斜。