電法在山區找水中的應用

張 強 姚騰飛 杜炳銳

（1.成都理工大學，四川 成都 610059；2.中國石油天然氣股份公司管道分公司，河北 廊坊 065000）

電法在山區找水中的應用

張 強1姚騰飛2杜炳銳1

（1.成都理工大學，四川 成都 610059；2.中國石油天然氣股份公司管道分公司，河北 廊坊 065000）

文章對黑龍江省某山區地熱資源普查工作區內地熱地質基礎條件進行了分析，并根據地熱資源勘探部署要求，在測區開展可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）勘查工程。

山區；CSAMT

（一）地質條件

測區屬低山區，中部及北部高，東南低。山峰最高標高764.6m，最低標高268m，相對高差90～460m。地貌按成因類型劃分為構造地貌、流水地貌（見表1）。

表1 測區地貌情況

（二）氣象、水文條件

本區屬中溫帶大陸性氣候，春季多風沙，夏季炎熱多雨，冬季嚴寒。年平均氣溫3.5℃，每年的7月氣溫較高，最高達35℃，最低氣溫在1月，可達-40.9℃。年平均降雨量625.6mm，雨季集中在6月～8月。11月至翌年3月為結凍期。每年的4～10月適合野外作業。

區內主要河流為頭道河及四道河。區內頭道河河床寬6～20m，水深0.05～0.3m，一般流速0.1～0.5m/s，流量一般為0.9～1.9m3/s，由西北向東南流入二道河子；四道河河床寬5～20m，水深 0.1～0.25m，一般流速 0.2～0.5m/s，流量一般為0.7～1.6m3/s，由東北向西南流入二道河子。

本區大地構造單元為Ⅰ級興安嶺——內蒙地槽褶皺區，亞Ⅰ級小興安嶺——松嫩地塊，Ⅱ級濱東隆起帶，Ⅲ級玉泉斷陷。

測區內斷裂有山河林場—戰家崴子斷裂、北東向斷裂、南北向斷裂、火山斷裂。

1.山河林場—戰家崴子斷裂

該斷裂走向 330°，長 19km，斷裂通過處形成溝谷或山鞍部，平面上呈舒綬波狀，與航照線性影像吻合，斷裂切過土門嶺組，使較老巖層發生錯動，北盤東移，南盤北移，其通過處巖石破碎，具弱糜棱巖化。斷面上發育擦痕。

2.北東向斷裂

以頭道河子——大李店斷裂為例。斷裂平面上呈舒緩波狀沿溝谷延伸，局部可見斷層三角面，航照上見清晰的線狀影像，總體走向18°，兩端延入鄰區，區內出露長17.5km。沿斷裂不同時期的地質體呈直線狀相接，斷裂通過處巖石破碎，在大李店東形成寬逾 70m的破碎帶，帶內巖石具矽卡巖化，此斷裂顯多期活動性，兼具壓扭及平移特點。

3.南北向斷裂

此方向斷裂為燕山運動生成的壓性斷裂系，以三楞山斷裂為例。斷裂北端被北東向斷裂和北西向斷裂所切，南端為北西向斷裂所截，長4.0km，斷裂通過處形成溝谷發育壓碎巖。

4.火山斷裂

此類斷裂系伴隨燕山期火山噴發作用形成的張性斷裂組合，為火山作用產物。斷裂圍繞火山口，由一系列半環狀的斷裂組成。在航片上可見清晰的半環狀線性影像，大部分與現代沖溝吻合，其中心多為火山錐，該斷裂系多形成于草帽頂子期，表現為脆性破裂。巖石破碎程度較弱，規模小，位移不明顯。

山河林場—戰家崴子斷裂性質屬于張扭性斷裂。其斷裂面粗糙，附近可見疏松的角礫巖，兩側巖石破碎，為地下水賦存創造有利條件，故該方向斷裂常形成地下水富集帶。B22號孔即位于北西向斷裂帶上，巖石破碎、裂隙發育，水量較大（560.35m3/d）。斷裂構造不僅能富集和儲藏地下水，也是控制地熱異常分布的因素之一，由斷裂活動釋放的熱量也可使巖石增溫，從而使其周圍的溫度增高。

測區位于松嫩東緣（Ⅲ級）火山噴發帶內，燕山早期火山巖出露連續，分布較廣。燕山期劃分出橫頭山火山構造洼地、吊水湖火山構造洼地、三楞山火山構造洼地等 3個Ⅵ級火山構造，Ⅴ級火山構造28個，計有穹狀火山26個、盾狀火山2個。

（三）方法原理

由于天然場源的隨機性和信號微弱，大地電磁法（MT）需要花費巨大精力來記錄和分析野外數據。為克服MT法的這個缺點，加拿大多倫多大學教授 D.W.Strangway和他的學生Myron Goldstein提出了利用人工可控制場源的音頻大地電磁法(CSAMT)。這種方法使用接地導線或不接地回線為場源，在波區測量相互正交的電、磁場切向分量（圖1），并根據測量結果計算出卡尼亞電阻率及阻抗相位，該方法數據處理及資料解釋均保留了AMT法的一些數據解釋方法。

圖1 CSAMT測量野外裝置示意圖

自20世紀70年代中期，CSAMT法得到實際應用，一些公司相繼生產用于 CSAMT法測量的儀器和應用解釋軟件。進入80年代后，該方法的理論和儀器得到發展，應用領域也擴展到普查、勘探石油、天然氣、地熱、金屬礦產、水文、工程、環境保護等各個方面，從而成為一種受人重視的地球物理方法。核地質系統近年來完成了上萬個 CSAMT測深點，取得了較好的地質成果。

CSAMT法具有如下特點：工作效率高，利用一個偶極發射，可以在4個很大的扇形區域內測量（圖2）；勘探深度范圍大，考慮到主客觀因素和目前的技術，CSAMT法的勘探深度為幾十米到二三千米；垂向分辨率高： CSAMT法垂向分辨能力與多種因素有關，如果將要探測對象的厚度和埋深之比定義為垂向分辨率，那么它在 10%～20%；水平分辨率高，CSAMT法水平分辨率與收發距無關，約等于接收電偶極長度；地形影響小，由于觀測值事實上作了歸一化，因此地形影響大為減弱，且易于校正。

圖2 CSAMT扇形區域圖

對 180線剖面的電性特征進行綜合分析，其直立低阻異常對應較好，在26點與27點之間，均呈釘子狀，電阻率較低，100～501Ω·m，推斷該直立低阻異常由巖石破碎沖水所引起，即由斷裂破碎帶所引起。

圖3 180線剖面電性特征分析圖

（四）結論

可控源音頻大地電磁測深法雖然是一種人工場源的方法，但在工作區受村莊、高壓線等的影響，局部地段的測量結果可能產生了與實際地質體無關的異常體,對解釋結果的準確性增加了不穩定的因素。

P631.3

A

1008-1151(2011)05-0107-02

2011-04-15

張強，成都理工大學地球物理學院研究生，研究方向為應用地球物理學；姚騰飛（1983－），中國石油天然氣股份公司管道分公司工程師。