可控源音頻大地電磁測深法在地?zé)峥辈橹杏行蕴接?/h1>
2020-01-07 07:02:56陸桂福蘇文利劉福勝
中國煤炭地質(zhì) 2019年11期
陸桂福，蘇文利，劉福勝
(1.中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，河北 廊坊 065000；2.國家現(xiàn)代地質(zhì)勘查工程技術(shù)研究中心，河北 廊坊 065000；3.中煤地質(zhì)集團有限公司，北京 100040)
自從在地?zé)豳Y源勘查工作中引用了可控源音頻大地電磁測深方法(簡稱CSAMT)。特別是近年來在國內(nèi)地?zé)峥辈楣ぷ髦虚_展了大量的CSAMT工作，其中相當(dāng)一部分已被鉆探工程驗證。大量的實踐充分證明了該方法的優(yōu)點和有效性，特別是在發(fā)現(xiàn)與圈定斷裂構(gòu)造方面，已經(jīng)得到地?zé)峁ぷ髡叩膹V泛認(rèn)同。目前該方法已成為地?zé)峥辈楣ぷ髌毡檫x用的方法。
本文以實例分析研究CSAMT方法的應(yīng)用效果，總結(jié)斷裂構(gòu)造的圈定以及地層劃分經(jīng)驗，對正確的運用CSAMT法具有一定的意義。
1 工作原理與工作方法
1.1 工作原理
電性源CSAMT法是以有限長接地電偶極子為場源，在距偶極中心一定距離處同時觀測電、磁場參數(shù)的一種人工場源方法[1,2]。通常采用赤道偶極裝置進行標(biāo)量測量，同時觀測與場源平行的電場水平分量Ex和場源正交的磁場水平分量Hy計算阻抗電阻率ρs。其計算公式為：
(1)
式中f代表頻率。當(dāng)從高頻到低頻逐個改變頻率時，每一個頻率得到一個阻抗電阻率，因而可得到阻抗電阻率隨頻率而變化的曲線。
由于電磁波在地下傳播時，其能量隨傳播距離的增加逐步被吸收，當(dāng)電磁波減少到地表振幅的1/e時，其傳播的距離稱為趨膚深度(δ)，即電磁法理論勘探深度。實際工作中，探測深度(d)和趨膚深度存在一定差距，這是因為探測深度是指某種測深方法的體積平均探測深度，其經(jīng)驗公式為：
(2)
由此可見探測深度與頻率成反比，我們可以通過改變發(fā)射頻率來達到測深的目的，獲得地下不同深度介質(zhì)電阻率分布的信息，反映出地下不同深度的地質(zhì)情況。
1.2 野外工作方法
實際工作中使用發(fā)射機通過接地電極A、B(通常AB=1～3km)向地下供交變電流，在地下產(chǎn)生交變電磁場，頻率范圍為0.125～1 024Hz(通常稱之為音頻，相應(yīng)的勘探深度從幾十米到幾千米)。發(fā)射機與接收機之間距離(γ)的選擇與探測深度有關(guān)[3,4]，原則上講γ越大越好，但γ越大，接收的信號越弱。在實際勘查中，由于發(fā)射功率總是有限的，要保證足夠的信噪比，γ就不能太大，這樣采集的數(shù)據(jù)就不能滿足遠區(qū)的條件，一部分頻點就處于過渡區(qū)，這時就要進行過渡區(qū)改正。在進行過渡場改正的前提下，要求場源與測點之間的最小距離γmin>0.5δ。通常采用20～100m的電偶極距來觀測電場，根據(jù)實驗一般選擇50m電偶極距進行測量，其控制斷裂的精度約為50m左右，可以滿足地?zé)豳Y源勘查的需求。
1.3 測量儀器系統(tǒng)
目前，國內(nèi)引進了一系列多功能電法勘探儀器用于CSAMT探測，例如美國的GDP系列，加拿大的V5、V8系列，德國的GMS05、GMS06系統(tǒng)。本文實例使用的儀器均為GDP系列，儀器包括發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件，發(fā)射機功率30kw。
數(shù)據(jù)處理軟件可對測量數(shù)據(jù)進行過渡場改正、靜態(tài)改正，對整條剖面的ρs斷面圖進行連續(xù)圓滑反演計算[5,6]，最終繪制CSAMT反演電阻率斷面圖，利用其地電斷面圖進行地質(zhì)解釋。
2 地?zé)峥辈閼?yīng)用實例
近年來，應(yīng)用CSAMT等綜合物探方法對一些重要地?zé)崽镞M行了普查或詳細(xì)工作，CSAMT在調(diào)查研究熱田范圍內(nèi)的斷裂構(gòu)造、地層結(jié)構(gòu)及基巖起伏等地?zé)岬刭|(zhì)問題有顯著作用。
2.1 北京延慶山區(qū)
2.1.1 勘查區(qū)地層電性特征
勘查區(qū)位于北京延慶地區(qū)，由延慶山區(qū)出露地層和盆地內(nèi)鉆孔揭露地層可知，地層由老到新的順序依次為：太古界片麻巖、中上元古界的薊縣系沉積巖、中生界侏羅系火山巖、新生界新近系和第四系[7]。
這些地層中呈高阻反映的太古界片麻巖、薊縣系白云巖，電阻率常見值為500～1 000Ω·m；呈中阻反映的侏羅系，電阻率常見值為50～200Ω·m；呈低阻反映的新近系、第四系，電阻率常見值為10～50Ω·m[8]。高、中、低阻之間存在明顯的電性差異，為電法勘探工作提供了充分的地球物理前提，可利用CSAMT法劃分該區(qū)地層的厚度。
2.1.2 地層分層和構(gòu)造劃分
剖面布置方向為北西-東南向。如圖1所示，斷面內(nèi)電阻率橫向變化較大，剖面兩側(cè)低阻層厚度相對較薄，中間部位低阻層較厚，明顯表現(xiàn)出斷陷盆地的電性特征。剖面淺層電阻率等值線比較疏松，橫向上電阻率數(shù)值變化不大，是第四系地層的反映；侏羅系地層比較完整，其電阻率為中阻特征；侏羅系地層下界與薊縣系頂界面等值線間距明顯變密，界線清晰，電阻率明顯偏高。
圖1 北京市延慶地區(qū)可控源音頻大地電磁測深反演電阻率與地質(zhì)解釋斷面圖Figure 1 CSAMT sounding inversion resistivity and geological interpretation section in Yanqing area, Beijing
由于斷層兩側(cè)地層錯動產(chǎn)生斷裂破碎帶，致使斷層兩側(cè)產(chǎn)生電阻率不連續(xù)現(xiàn)象或斷裂帶附近出現(xiàn)相對低阻帶。由圖1可見剖面80、150和260號點附近出現(xiàn)電阻率等值線橫向變化帶，推斷為斷層產(chǎn)生的，將其按順序分別編號F5、F6和F7斷層，這些斷層斷距均相對較大。
2.1.3 鉆探驗證結(jié)果
經(jīng)鉆探驗證上述推斷結(jié)果與實際鉆探成果[9]基本一致，薊縣系白云巖及上覆地層的解釋深度誤差小于5%，已開發(fā)出中溫?zé)崴Ｍ瑫r通過CSAMT工作提供的反演電阻率資料，修正了前人對斷裂構(gòu)造的推斷，重新厘定了斷裂位置、延伸方向及傾向。其勘查成果對研究延慶盆地地?zé)岬刭|(zhì)構(gòu)造條件具有重要意義，指明了有利的地?zé)豳Y源開發(fā)遠景區(qū)，為延慶區(qū)規(guī)劃地?zé)豳Y源開發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。
2.2 洪澤湖凹陷區(qū)
2.2.1 勘查區(qū)地層電性特征
勘查區(qū)位于蘇北地區(qū)下?lián)P子地塊蘇北盆地洪澤湖凹陷西緣，是在燕山晚期—喜馬拉雅早期強烈的拉伸運動活動，而形成了一系列規(guī)模大小不等的盆嶺構(gòu)造。根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料，參考附近地區(qū)鉆孔資料，地層由新到老推斷為新近系200多m、古近系1 500多m、白堊系100多m。其下的基底地層巖性為灰?guī)r、泥頁巖?；?guī)r在構(gòu)造位置且達到一定埋深時為重要的地?zé)醿覽10]。
勘查區(qū)電性特征，灰?guī)r地層視電阻率一般可達n3Ω·m，為高阻層；白堊紀(jì)浦口組視電阻率一般可達n×102Ω·m，為中阻層；新近紀(jì)至第四紀(jì)地層視電阻率一般小于20Ω·m，為低阻層。巖石隨著含水率的增高，電阻率明顯降低，因些，本區(qū)斷裂發(fā)育帶多表現(xiàn)為低阻特征。
2.2.2 地層分層和構(gòu)造劃分
剖面布置方向為東南向。如圖2所示，斷面內(nèi)淺部電阻率值幾個Ω·m—數(shù)十Ω·m，橫向變化不大，剖面北西側(cè)低阻層相對較薄，向東南側(cè)逐步變厚，厚度200～250m，為第一電性層， 推斷為第四紀(jì)、新近紀(jì)地層(Q+N)；第二層電性層電阻率值數(shù)十Ω·m—1 000Ω·m，厚度約為1 800m，推斷為古近紀(jì)地層及白堊紀(jì)浦口組地層(E+K)；第三層電性層深度2 000m以下，電阻率值1 000Ω·m以上，為高電阻，推斷其可能為震旦紀(jì)地層(Z)，且由北西往東南逐漸加深的趨勢。
圖2 江蘇泗洪地區(qū)可控源音頻大地電磁測深反演電阻率與地質(zhì)解釋斷面圖Figure 2 CSAMT sounding inversion resistivity and geological interpretation section in Sihong area, Jiangsu
依據(jù)反演電阻率斷面圖上等值線橫向上出現(xiàn)突變或縱向上見陡立的低阻異常特征，推斷了三條斷裂，命名為F1、F2和F3，走向均為北東，傾向南東。
根據(jù)調(diào)查區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件和可控源測深剖面結(jié)果，推斷F1斷裂是區(qū)內(nèi)延伸長，具有良好的控?zé)嵝?，是地下熱水上涌的有利位置。因此布設(shè)了RSL地?zé)狎炞C井位，見圖2。
2.2.3 鉆探驗證結(jié)果
成井結(jié)果為井深2 500m，最大出水量為3 506.40m3/d，出水溫度為52℃。本井鉆遇地層為第四系，0～260m，砂粘、粘砂、砂礫石；白堊系，260～2 000m，粉砂巖夾泥巖、中粗砂巖；震旦系，2 000～2 500m，白云質(zhì)灰?guī)r夾粉砂巖。熱儲為白堊系中粗砂巖、震旦系白云質(zhì)灰?guī)r、粉砂巖地層，本井取水段為1 250～2 500m。經(jīng)鉆探驗證實際地層深度和厚度與推斷結(jié)果基本吻合。
2.3 張家港褶皺隆起區(qū)
2.3.1 勘查區(qū)地層電性特征
勘查區(qū)位于張家港西張褶皺隆起部位，淺部主要控?zé)針?gòu)造為背斜構(gòu)造——西張隱伏背斜，背斜呈北東走向，隱伏于第四系之下。根據(jù)煤田鉆孔資料(塘60和2)，鉆孔深度均小于1 000m。地層分布由新到老為第四系(Q)、三疊系青龍組(Tq)灰?guī)r、二疊系龍?zhí)督M(Pl)和孤峰組(Pg)砂巖、二疊系棲霞組(Pq)灰?guī)r。其中第四系厚度近200m。區(qū)內(nèi)活動時代最新的一組斷裂構(gòu)造為北西向斷裂，具剪張性質(zhì)，自燕山運動以來可能長期活動，增強了深部灰?guī)r地?zé)醿拥母凰?。因此背斜翼部、深部灰?guī)r熱儲層及北西向斷裂為該區(qū)地?zé)豳Y源的三大構(gòu)造要素。
勘查區(qū)電性特征，第四系的亞粘土為低阻層，電阻率常見值為15～40Ω·m；二疊系的砂巖電阻率常見值為40～80Ω·m；碳酸鹽巖為本區(qū)高阻層，由于不同部位的碳酸鹽巖受溶蝕及構(gòu)造破壞程度不同，電阻率差異較大，電阻率常見值為100～500Ω·m。
2.3.2 地層分層和構(gòu)造劃分
本次以西張背斜南翼高阻異常為中心進行了5條剖面的勘查，基本了解了該區(qū)深部地質(zhì)構(gòu)造特征，本文選擇具有代表性的3線可控源音頻大地電磁測深反演電阻率剖面進行闡述。由圖3可見，參照已知鉆孔(塘60和2)地層編錄結(jié)果，推斷斷面為四個電性層，分別對應(yīng)于第四系松散堆積物、青龍組灰?guī)r、龍?zhí)督M(含下部孤峰組)砂巖、棲霞組及其以下灰?guī)r地層。在反演電阻率斷面圖上存在一些電阻率橫向突變帶， 推斷為斷層產(chǎn)生，結(jié)合已有地質(zhì)資料，
圖3 張家港市西張地區(qū)可控源音頻大地電磁測深反演電阻率與地質(zhì)解釋斷面圖Figure 3 CSAMT sounding inversion resistivity and geological interpretation section in Zhangjiagang’s Xizhang area, Jiangsu
推斷了4條斷層，走向北西(F1～F4)，向北東陡傾。推斷的4條北西向斷裂中，F(xiàn)3延續(xù)性較好，從反演電阻率斷面圖上看，斷裂規(guī)模較大，為張性斷裂構(gòu)造。
2.3.3 鉆探驗證結(jié)果
成井結(jié)果為井深1 260.18m，最大出水量為1 181m3/d，出水溫度為45℃。本井鉆遇地層為第四系，深度范圍0～162m，亞黏土、砂、砂礫；青龍組，深度范圍162～416m，灰?guī)r；龍?zhí)督M，深度范圍416～939m，粉砂質(zhì)泥巖；棲霞組，深度范圍939～1 162m，灰?guī)r；擂鼓臺組，深度范圍1 162～1 260.18m，泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r。本井取水段熱儲層厚度207m(955～1 162m)，其中1 006-1 162m段裂隙較為發(fā)育(平均裂隙率2.5%)，為主要出水層段。鉆遇地層和推斷地層結(jié)果基本吻合，但棲霞組和擂鼓臺組電性差異不大，且深度較深，所以未區(qū)分開。
3 結(jié)語
(1)通過CSAMT法測量，能夠解譯勘查區(qū)地層、斷裂構(gòu)造分布情況。根據(jù)電阻率的變化結(jié)合附近已知鉆孔資料，推斷勘查區(qū)是否存在熱儲構(gòu)造，完成熱儲構(gòu)造空間定位預(yù)測，確定地?zé)徙@孔位置的合理布設(shè)。從上述的勘查實例分析，認(rèn)為可控源音頻大地電磁測深方法對地?zé)崽锟辈楦鼮橛行А?/p>
(2)CSAMT法的縱向分辨能力與多種因素有關(guān)，首先收集已知鉆井與電測井資料、孔旁測深資料、地質(zhì)資料，對提高地層解釋精度具有重要意義。另有兩個重要前提條件：一是探測對象與圍巖之間要有一定的電性差異；二是探測的地質(zhì)體規(guī)模不能過小。在具備了這樣的條件基礎(chǔ)上，才能取得好的效果。
(3)CSAMT法的橫向分辨率與發(fā)-收距無關(guān)，主要與電場偶極的大小有關(guān)。如以50m測量電偶距為例，其控制斷裂的精度約為50m左右。由于CSAMT法是觀測平面波，加之它的工作簡便、快捷與高效，可以進行密度較大的陣列式的電測深工作，使得它能較敏感的“捕捉”到斷裂構(gòu)造，并能較準(zhǔn)確的控制斷裂的位置、產(chǎn)狀、寬度、斷距。在地?zé)豳Y源勘查工作中具有重要意義和作用。
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(1.中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，河北 廊坊 065000；2.國家現(xiàn)代地質(zhì)勘查工程技術(shù)研究中心，河北 廊坊 065000；3.中煤地質(zhì)集團有限公司，北京 100040)
自從在地?zé)豳Y源勘查工作中引用了可控源音頻大地電磁測深方法(簡稱CSAMT)。特別是近年來在國內(nèi)地?zé)峥辈楣ぷ髦虚_展了大量的CSAMT工作，其中相當(dāng)一部分已被鉆探工程驗證。大量的實踐充分證明了該方法的優(yōu)點和有效性，特別是在發(fā)現(xiàn)與圈定斷裂構(gòu)造方面，已經(jīng)得到地?zé)峁ぷ髡叩膹V泛認(rèn)同。目前該方法已成為地?zé)峥辈楣ぷ髌毡檫x用的方法。
本文以實例分析研究CSAMT方法的應(yīng)用效果，總結(jié)斷裂構(gòu)造的圈定以及地層劃分經(jīng)驗，對正確的運用CSAMT法具有一定的意義。
1 工作原理與工作方法
1.1 工作原理
電性源CSAMT法是以有限長接地電偶極子為場源，在距偶極中心一定距離處同時觀測電、磁場參數(shù)的一種人工場源方法[1,2]。通常采用赤道偶極裝置進行標(biāo)量測量，同時觀測與場源平行的電場水平分量Ex和場源正交的磁場水平分量Hy計算阻抗電阻率ρs。其計算公式為：
(1)
式中f代表頻率。當(dāng)從高頻到低頻逐個改變頻率時，每一個頻率得到一個阻抗電阻率，因而可得到阻抗電阻率隨頻率而變化的曲線。
由于電磁波在地下傳播時，其能量隨傳播距離的增加逐步被吸收，當(dāng)電磁波減少到地表振幅的1/e時，其傳播的距離稱為趨膚深度(δ)，即電磁法理論勘探深度。實際工作中，探測深度(d)和趨膚深度存在一定差距，這是因為探測深度是指某種測深方法的體積平均探測深度，其經(jīng)驗公式為：
(2)
由此可見探測深度與頻率成反比，我們可以通過改變發(fā)射頻率來達到測深的目的，獲得地下不同深度介質(zhì)電阻率分布的信息，反映出地下不同深度的地質(zhì)情況。
1.2 野外工作方法
實際工作中使用發(fā)射機通過接地電極A、B(通常AB=1～3km)向地下供交變電流，在地下產(chǎn)生交變電磁場，頻率范圍為0.125～1 024Hz(通常稱之為音頻，相應(yīng)的勘探深度從幾十米到幾千米)。發(fā)射機與接收機之間距離(γ)的選擇與探測深度有關(guān)[3,4]，原則上講γ越大越好，但γ越大，接收的信號越弱。在實際勘查中，由于發(fā)射功率總是有限的，要保證足夠的信噪比，γ就不能太大，這樣采集的數(shù)據(jù)就不能滿足遠區(qū)的條件，一部分頻點就處于過渡區(qū)，這時就要進行過渡區(qū)改正。在進行過渡場改正的前提下，要求場源與測點之間的最小距離γmin>0.5δ。通常采用20～100m的電偶極距來觀測電場，根據(jù)實驗一般選擇50m電偶極距進行測量，其控制斷裂的精度約為50m左右，可以滿足地?zé)豳Y源勘查的需求。
1.3 測量儀器系統(tǒng)
目前，國內(nèi)引進了一系列多功能電法勘探儀器用于CSAMT探測，例如美國的GDP系列，加拿大的V5、V8系列，德國的GMS05、GMS06系統(tǒng)。本文實例使用的儀器均為GDP系列，儀器包括發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件，發(fā)射機功率30kw。
數(shù)據(jù)處理軟件可對測量數(shù)據(jù)進行過渡場改正、靜態(tài)改正，對整條剖面的ρs斷面圖進行連續(xù)圓滑反演計算[5,6]，最終繪制CSAMT反演電阻率斷面圖，利用其地電斷面圖進行地質(zhì)解釋。
2 地?zé)峥辈閼?yīng)用實例
近年來，應(yīng)用CSAMT等綜合物探方法對一些重要地?zé)崽镞M行了普查或詳細(xì)工作，CSAMT在調(diào)查研究熱田范圍內(nèi)的斷裂構(gòu)造、地層結(jié)構(gòu)及基巖起伏等地?zé)岬刭|(zhì)問題有顯著作用。
2.1 北京延慶山區(qū)
2.1.1 勘查區(qū)地層電性特征
勘查區(qū)位于北京延慶地區(qū)，由延慶山區(qū)出露地層和盆地內(nèi)鉆孔揭露地層可知，地層由老到新的順序依次為：太古界片麻巖、中上元古界的薊縣系沉積巖、中生界侏羅系火山巖、新生界新近系和第四系[7]。
這些地層中呈高阻反映的太古界片麻巖、薊縣系白云巖，電阻率常見值為500～1 000Ω·m；呈中阻反映的侏羅系，電阻率常見值為50～200Ω·m；呈低阻反映的新近系、第四系，電阻率常見值為10～50Ω·m[8]。高、中、低阻之間存在明顯的電性差異，為電法勘探工作提供了充分的地球物理前提，可利用CSAMT法劃分該區(qū)地層的厚度。
2.1.2 地層分層和構(gòu)造劃分
剖面布置方向為北西-東南向。如圖1所示，斷面內(nèi)電阻率橫向變化較大，剖面兩側(cè)低阻層厚度相對較薄，中間部位低阻層較厚，明顯表現(xiàn)出斷陷盆地的電性特征。剖面淺層電阻率等值線比較疏松，橫向上電阻率數(shù)值變化不大，是第四系地層的反映；侏羅系地層比較完整，其電阻率為中阻特征；侏羅系地層下界與薊縣系頂界面等值線間距明顯變密，界線清晰，電阻率明顯偏高。
圖1 北京市延慶地區(qū)可控源音頻大地電磁測深反演電阻率與地質(zhì)解釋斷面圖Figure 1 CSAMT sounding inversion resistivity and geological interpretation section in Yanqing area, Beijing
由于斷層兩側(cè)地層錯動產(chǎn)生斷裂破碎帶，致使斷層兩側(cè)產(chǎn)生電阻率不連續(xù)現(xiàn)象或斷裂帶附近出現(xiàn)相對低阻帶。由圖1可見剖面80、150和260號點附近出現(xiàn)電阻率等值線橫向變化帶，推斷為斷層產(chǎn)生的，將其按順序分別編號F5、F6和F7斷層，這些斷層斷距均相對較大。
2.1.3 鉆探驗證結(jié)果
經(jīng)鉆探驗證上述推斷結(jié)果與實際鉆探成果[9]基本一致，薊縣系白云巖及上覆地層的解釋深度誤差小于5%，已開發(fā)出中溫?zé)崴Ｍ瑫r通過CSAMT工作提供的反演電阻率資料，修正了前人對斷裂構(gòu)造的推斷，重新厘定了斷裂位置、延伸方向及傾向。其勘查成果對研究延慶盆地地?zé)岬刭|(zhì)構(gòu)造條件具有重要意義，指明了有利的地?zé)豳Y源開發(fā)遠景區(qū)，為延慶區(qū)規(guī)劃地?zé)豳Y源開發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。
2.2 洪澤湖凹陷區(qū)
2.2.1 勘查區(qū)地層電性特征
勘查區(qū)位于蘇北地區(qū)下?lián)P子地塊蘇北盆地洪澤湖凹陷西緣，是在燕山晚期—喜馬拉雅早期強烈的拉伸運動活動，而形成了一系列規(guī)模大小不等的盆嶺構(gòu)造。根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料，參考附近地區(qū)鉆孔資料，地層由新到老推斷為新近系200多m、古近系1 500多m、白堊系100多m。其下的基底地層巖性為灰?guī)r、泥頁巖?；?guī)r在構(gòu)造位置且達到一定埋深時為重要的地?zé)醿覽10]。
勘查區(qū)電性特征，灰?guī)r地層視電阻率一般可達n3Ω·m，為高阻層；白堊紀(jì)浦口組視電阻率一般可達n×102Ω·m，為中阻層；新近紀(jì)至第四紀(jì)地層視電阻率一般小于20Ω·m，為低阻層。巖石隨著含水率的增高，電阻率明顯降低，因些，本區(qū)斷裂發(fā)育帶多表現(xiàn)為低阻特征。
2.2.2 地層分層和構(gòu)造劃分
剖面布置方向為東南向。如圖2所示，斷面內(nèi)淺部電阻率值幾個Ω·m—數(shù)十Ω·m，橫向變化不大，剖面北西側(cè)低阻層相對較薄，向東南側(cè)逐步變厚，厚度200～250m，為第一電性層， 推斷為第四紀(jì)、新近紀(jì)地層(Q+N)；第二層電性層電阻率值數(shù)十Ω·m—1 000Ω·m，厚度約為1 800m，推斷為古近紀(jì)地層及白堊紀(jì)浦口組地層(E+K)；第三層電性層深度2 000m以下，電阻率值1 000Ω·m以上，為高電阻，推斷其可能為震旦紀(jì)地層(Z)，且由北西往東南逐漸加深的趨勢。
圖2 江蘇泗洪地區(qū)可控源音頻大地電磁測深反演電阻率與地質(zhì)解釋斷面圖Figure 2 CSAMT sounding inversion resistivity and geological interpretation section in Sihong area, Jiangsu
依據(jù)反演電阻率斷面圖上等值線橫向上出現(xiàn)突變或縱向上見陡立的低阻異常特征，推斷了三條斷裂，命名為F1、F2和F3，走向均為北東，傾向南東。
根據(jù)調(diào)查區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件和可控源測深剖面結(jié)果，推斷F1斷裂是區(qū)內(nèi)延伸長，具有良好的控?zé)嵝?，是地下熱水上涌的有利位置。因此布設(shè)了RSL地?zé)狎炞C井位，見圖2。
2.2.3 鉆探驗證結(jié)果
成井結(jié)果為井深2 500m，最大出水量為3 506.40m3/d，出水溫度為52℃。本井鉆遇地層為第四系，0～260m，砂粘、粘砂、砂礫石；白堊系，260～2 000m，粉砂巖夾泥巖、中粗砂巖；震旦系，2 000～2 500m，白云質(zhì)灰?guī)r夾粉砂巖。熱儲為白堊系中粗砂巖、震旦系白云質(zhì)灰?guī)r、粉砂巖地層，本井取水段為1 250～2 500m。經(jīng)鉆探驗證實際地層深度和厚度與推斷結(jié)果基本吻合。
2.3 張家港褶皺隆起區(qū)
2.3.1 勘查區(qū)地層電性特征
勘查區(qū)位于張家港西張褶皺隆起部位，淺部主要控?zé)針?gòu)造為背斜構(gòu)造——西張隱伏背斜，背斜呈北東走向，隱伏于第四系之下。根據(jù)煤田鉆孔資料(塘60和2)，鉆孔深度均小于1 000m。地層分布由新到老為第四系(Q)、三疊系青龍組(Tq)灰?guī)r、二疊系龍?zhí)督M(Pl)和孤峰組(Pg)砂巖、二疊系棲霞組(Pq)灰?guī)r。其中第四系厚度近200m。區(qū)內(nèi)活動時代最新的一組斷裂構(gòu)造為北西向斷裂，具剪張性質(zhì)，自燕山運動以來可能長期活動，增強了深部灰?guī)r地?zé)醿拥母凰?。因此背斜翼部、深部灰?guī)r熱儲層及北西向斷裂為該區(qū)地?zé)豳Y源的三大構(gòu)造要素。
勘查區(qū)電性特征，第四系的亞粘土為低阻層，電阻率常見值為15～40Ω·m；二疊系的砂巖電阻率常見值為40～80Ω·m；碳酸鹽巖為本區(qū)高阻層，由于不同部位的碳酸鹽巖受溶蝕及構(gòu)造破壞程度不同，電阻率差異較大，電阻率常見值為100～500Ω·m。
2.3.2 地層分層和構(gòu)造劃分
本次以西張背斜南翼高阻異常為中心進行了5條剖面的勘查，基本了解了該區(qū)深部地質(zhì)構(gòu)造特征，本文選擇具有代表性的3線可控源音頻大地電磁測深反演電阻率剖面進行闡述。由圖3可見，參照已知鉆孔(塘60和2)地層編錄結(jié)果，推斷斷面為四個電性層，分別對應(yīng)于第四系松散堆積物、青龍組灰?guī)r、龍?zhí)督M(含下部孤峰組)砂巖、棲霞組及其以下灰?guī)r地層。在反演電阻率斷面圖上存在一些電阻率橫向突變帶， 推斷為斷層產(chǎn)生，結(jié)合已有地質(zhì)資料，
圖3 張家港市西張地區(qū)可控源音頻大地電磁測深反演電阻率與地質(zhì)解釋斷面圖Figure 3 CSAMT sounding inversion resistivity and geological interpretation section in Zhangjiagang’s Xizhang area, Jiangsu
推斷了4條斷層，走向北西(F1～F4)，向北東陡傾。推斷的4條北西向斷裂中，F(xiàn)3延續(xù)性較好，從反演電阻率斷面圖上看，斷裂規(guī)模較大，為張性斷裂構(gòu)造。
2.3.3 鉆探驗證結(jié)果
成井結(jié)果為井深1 260.18m，最大出水量為1 181m3/d，出水溫度為45℃。本井鉆遇地層為第四系，深度范圍0～162m，亞黏土、砂、砂礫；青龍組，深度范圍162～416m，灰?guī)r；龍?zhí)督M，深度范圍416～939m，粉砂質(zhì)泥巖；棲霞組，深度范圍939～1 162m，灰?guī)r；擂鼓臺組，深度范圍1 162～1 260.18m，泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r。本井取水段熱儲層厚度207m(955～1 162m)，其中1 006-1 162m段裂隙較為發(fā)育(平均裂隙率2.5%)，為主要出水層段。鉆遇地層和推斷地層結(jié)果基本吻合，但棲霞組和擂鼓臺組電性差異不大，且深度較深，所以未區(qū)分開。
3 結(jié)語
(1)通過CSAMT法測量，能夠解譯勘查區(qū)地層、斷裂構(gòu)造分布情況。根據(jù)電阻率的變化結(jié)合附近已知鉆孔資料，推斷勘查區(qū)是否存在熱儲構(gòu)造，完成熱儲構(gòu)造空間定位預(yù)測，確定地?zé)徙@孔位置的合理布設(shè)。從上述的勘查實例分析，認(rèn)為可控源音頻大地電磁測深方法對地?zé)崽锟辈楦鼮橛行А?/p>
(2)CSAMT法的縱向分辨能力與多種因素有關(guān)，首先收集已知鉆井與電測井資料、孔旁測深資料、地質(zhì)資料，對提高地層解釋精度具有重要意義。另有兩個重要前提條件：一是探測對象與圍巖之間要有一定的電性差異；二是探測的地質(zhì)體規(guī)模不能過小。在具備了這樣的條件基礎(chǔ)上，才能取得好的效果。
(3)CSAMT法的橫向分辨率與發(fā)-收距無關(guān)，主要與電場偶極的大小有關(guān)。如以50m測量電偶距為例，其控制斷裂的精度約為50m左右。由于CSAMT法是觀測平面波，加之它的工作簡便、快捷與高效，可以進行密度較大的陣列式的電測深工作，使得它能較敏感的“捕捉”到斷裂構(gòu)造，并能較準(zhǔn)確的控制斷裂的位置、產(chǎn)狀、寬度、斷距。在地?zé)豳Y源勘查工作中具有重要意義和作用。
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