大地电磁（MT）地热勘查中的应用及主要成果

代涛

[摘要]利用大地电磁测深法可以将地质体之中的电体差异反应出来，并且也可以确定具有各种不同电性特质的地质体空间分布，基于此，本文论述了大地电磁其在地热勘查之中的应用。

[关键词]大地电磁 地热勘查 应用

[中图分类号] P314 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-147-2

0引言

大地电磁（MT）测深其在地热资源探测之中发挥着十分重要的作用。其方法的特点在于：装置轻便、信息丰富、技术成熟，但是因为其依赖与天然场，因此其抗干扰能力比较差。近写年来，在地壳深部结构探测、地下流体分布、深部矿产资源勘查等等领域获得了较为广泛的应用。

1研究背景

地热资源的现代涵义包括的主要内容有：地热过程的全部产物，指的是天然蒸汽、热水以及热卤水等等；通过人工引入（回灌）热储的水、气或者是其他流体所产生的二次蒸汽、热水和热卤水等等；当前，可以供使用的地热资源主要包括有：天然出露的温泉地热资源；通过热泵技术可开采利用的浅层地热资源；并且也可以通过人工钻井直接开采使用地热水（气）资源和干热岩体中的地热资源。我国的地热资源是较为丰富的，我国沉积盆地储存的地热能量，而依据估算，大概为73.61×1020J，其相当于2500亿吨标准煤。而我国每年地热水，可开采资源量大概为68亿m3，热能量大约为963×1015J，约为3284万吨标准煤的发热量。而如此大的能量储量具有一定的利用前景以及价值的。西南地区沿雅鲁藏布江缝合带，热流值偏高（91～364mW/m2），向北随构造阶梯而逐渐降低，而到了准噶尔盆地则只有33～44mW/m2。我国东部台湾板块地缘带，热流值比较高，大概为80～120mW/m2，越过台湾海峡到东南沿海燕山期造山带，则会降低到60～100mW/m2，而到了江汉盆地热流值只有57～69mW/m2。当前，我国地热资源分布如图1.1所示。

其对沉积盆地型以及隆起山地型地热资源分述地热资源特征。沉积盆地传导型中低温地热资源。其主要分布在华北平原、汾渭盆地、松辽平原、淮河盆地、苏北盆地、江汉盆地、四川盆地、银川平原、河套平原以及准噶尔盆地等等地区，而其主要的热储层大约为厚度数百米至数千米第三系砂岩、砂砾岩。隆起山地对于流型地热资源。高温地热资源通常分布在藏南—川西—滇西以及台湾地区，中低温地热资源主要分布于东南沿海地区以及胶东、辽东半岛等等。

2大地电磁测深（MT）方法特点及数据处理方法

2.1采集特点

大地电磁测深采集方法的主要特点是：①空间高密度采样，沿一条测线上的点距为200～300m，因此对构造的横向分辨率较高；②单个测点（单站）上全信息四分量观测（2个水平电道、2个水平磁道），在合适的范围内，多个电站共用一个磁站，其共用范围根据磁场水平方向的变化对TE极化（正交极化）资料的影响程度而定，该次研究设置为2000m。

对功率谱数据进行整理，可得到每个测点的实测张量阻抗■：

式中： ■为实测张量阻抗，Ω；下标x、y为直角坐标

2.2数据处理方法

2.2.1主轴旋转

经过主轴旋转得到近似二维构造主轴方向的阻抗Z

式中：R是坐标旋转矩阵；θ为旋转角，（°）。其准则是使

2.2.2静态位移处理

经主轴旋转所得的阻抗Z含有浅层电性不均匀体的静态位移、地形和构造信息。基于张量阻抗分解模型对Z作静态位移处理，可以得到TE极化和TM极化（平行极化）方式下的阻抗ZTE和ZTM。分解式为：

式中：λ1、λ2为与静位移有关的实常数。由于分解是非唯一的，分解后还要经由小尺度的空间滤波法达到完全消除静位移效应的目的。

2.2.3带地形的反演

TE极化和TM极化对应的视电阻率为：

式中：ρaTE，TM为TE极化和TM极化对应的视电阻率，Ω？m；ω是圆频率，Hz；μ0=4π×10-7为真空中的磁导率，H/m；ZTE，TM是TE极化和TM极化对应的阻抗，Ω。如何获得纵、横向较高分辨率的电性构造图像，反演是关键。笔者根据观测资料的采集特点，采用带地形的“降维逼近法”进行反演。

3大地电磁（MT）测深在地热勘查中的应用

3.1断裂

根据MT资料判断断裂的主要依据包括有：（1）曲线类型突变，（2）曲线模式变化，（3）电性层系列等等具有明显差异或者是电性层埋深具有明显错动，（4）因地层破碎充水导致电阻率将会明显的降低，视电阻率等等值线剖面图（如Bostick反演断面图）的等值线密集带或扭曲带。

3.2地层

为了确定MT方法解译地层的准确程度，其对上、下层电阻差异较大（如松散层与基岩界面）、且分布较为稳定连续的层位（如明化镇组底界），MT所确定的地层界面与实钻资料相符程度很好；而地层分布不稳定、电阻率范围值较宽（如古近系、中生界）的地层，MT结果与实钻资料存在较大差距；古生界和元古宇由于电性相近，MT很难将其分层。

3.3地热远景区圈定

地热远景区其实MT方法应用的一种尝试。古生界和各套地层的电阻率一般都是比较低，所以比较难识别这之中的热异常现象。通过其效果显示表明：以剩余电阻率-15为等值线圈定的地热远景区以及盖层平均地热梯度等值线的高值之间相吻合的地区，而打地热井的出水温度同出水量相比而言都较高。

4结语

因为地热资源的开发绝大多数处于市区郊区，人文电磁干扰，尤其是近场干扰、随机噪声的干扰比较大的地区。所以，数据采集应该尽量增加数据迭代次数，延长采集时间。同时也应该结合诸多的物探方法，应该及时有效的充分发挥出种种方法的长处，比如说可控源方法（CSAMT），其利用其具有抗干扰能力强、勘探范围大、分辨力高、低阻灵敏、场源影响小以及高效便捷等等优势，同时对浅层介质的构造有细致的刻画，但是MT不会受到浅部高阻层其的屏蔽，而对于深层构造特低阻层的反映及其灵敏，两者之间的有机结合，一面可以压制噪音，同时也可以提高分辨率，而对于浅部和深部构造都能准确的确定。也可以考虑用远参考道的方法，进而压制局部磁场干扰。

参考文献

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