AMT法在博罗县地区勘查地下热水中的应用

聂文昌，雷天浩

(江西省地质调查研究院，江西 南昌 330030)

大地电磁法(MT法)自20世纪50年代提出以来，经过几十年的发展其在理论方法、仪器设备等方面都取得了长足的进步[1]，目前已经成为一种重要的地球物理勘探方法。音频大地电磁法(AMT法)是在MT法的基础上提出来的，其工作方法、观测参数与MT法基本相同；AMT法的场源为天然音频电磁场，频率较MT法高[2]。近年来电磁法作为一种主要的物探方法成功用于地热勘查研究中[3-4]。

1 AMT法的基本原理

AMT法是以天然交变的平面电磁波为场源，在地表接收与地下介质电性有关的正交电场、磁场分量，应用傅立叶变换将时间序列信号转换为频率域信号，通过阻抗张量计算得到不同频率的视电阻率、阻抗相位等参数。因场源频带范围很宽，依据电磁场的趋肤效应：高频电磁场穿透浅，低频电磁场穿透深，可知，通过研究大地对不同频率电磁场的频率响应，即可达到测深的目的，进而解决地电结构及断裂构造等地质问题。

2 工区概况

本次工作区位于博罗县某工区内，出露的地层主要有：下古生界(PZ1)老地层、白垩系上统南雄群下亚群(K2nna)及第四系(Q)。

1)下古生界(PZ1)：位于工作区中部，出露面积约占工作区面积的30%，该地层属于老地层，受构造活动影响，地层岩性改变较大，且受后期第四系影响，露头出露较少，调查中发现的露头岩性主要为剧烈变质砂岩、石英岩，上覆地层为白垩系上统南雄群，呈不整合接触。

2)白垩系上统南雄群下亚群(K2nna)：位于工作区北部，出露面积约占工作区面积的20%，为一套陆相含火山碎屑的砂页岩，并伴有喷出的酸性火山岩，按其沉积韵律又可分为上下两个亚群，与下覆地层呈不整合接触；工作区出露岩性主要为紫红色凝灰质砂质砾岩、层凝灰岩、凝灰质砂岩、粉砂岩、铁质泥质页岩等。

3)第四系(Q)：工作区内地势平坦，第四系大面出露，约占工作区面积的50%。工作区主要出露为河流第一阶地冲积层。该地层厚度受地形影响较大，厚度几米到几十米不等，出露岩性有灰白色-浅黄色粘土、砂质粘土、细砂层以及粘土与砂砾石混合物。

3 野外工作及数据解释

3.1 野外工作

本次野外数据采集选用加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法仪、RXU-3ER、AMTC-30磁探头、固体不极化电极。该仪器采样自动化程度高，数据自动记录和存储，可实现数据回放。

3.2 数据解释

地质解释主要是根据实测视电阻率断面图结合区内地表地质、钻孔情况进行电阻率对比判断，从而确定异常源的地质属性，最终绘制地质推断成果图，各反演断面采用相同色标以使不同剖面统一至同一界面。

各测线视电阻率剖面图上，横轴为桩号，纵轴为高程，图上等值线为视电阻率值。

如图1所示,AMT法1线视电阻率反演断面及地质推断成果图，测线方向226°，剖面总长480 m，点距20 m。断面视电阻率异常横向上呈现“左低右高”，纵向上呈现“浅低深高”特征。结合地质资料分析，小号端电阻率量值低的主要原因是断裂构造带破碎空间充填水等导致；大号端电阻率量值高，主要是因为中深部隐伏下古生界变质砂岩电阻率相对白垩系南雄群砂岩电阻率较高。其中桩号1000、高程-700m～桩号1300、地表段相对中低阻过渡带，认为属断裂破碎带反映，异常特征和位置与F2相对应，即倾向北东，倾角约70°；桩号1000、高程-50m～桩号1320、高程-700m相对低阻异常条带认为属断裂破碎带反映，编号FD1，倾向南西，倾角>60°；桩号1100、地表～桩号1380、高程-350m段相对低阻异常条带推断为断裂破碎带，编号FD2，倾向南西，倾角大于40°；桩号1500、高程-200～桩号1220、高程-1200一线相对中高阻异常过渡带认为属白垩系南雄群下亚群砂岩与下元古界强烈变质砂岩岩性分界面。断面中部局部相对中高阻异常认为属高压线等人文干扰因素引起的局部不均匀假异常，经数据圆滑处理后有所消除。

图1 AMT法1、3线视电阻率反演断面及地质推断成果图

AMT法3线视电阻率反演断面及推断地质成果图，测线方位226°，剖面总长460 m，点距20 m。3线异常特征与1线基本相似。

如图2所示,AMT法2线视电阻率反演断面及推断地质成果图，2线测线方位角：1100～1480段132°，受鱼塘地形因素影响，1480～1700段测线方位122°，剖面总长600 m，点距20 m。断面视电阻率横向上呈现西低东高，纵向上呈现浅部低深部高异常特征。其中桩号1100、高程-800m～桩号1300、地表相对低阻异常条带推断未断裂破碎带，编号FD3，倾向北西，倾角>70°；桩号1700、高程-100～桩号1550、高程-1200一线相对中高阻异常过渡带认为属白垩系南雄群下亚群砂岩与下元古界强烈变质砂岩岩性分界面。桩号1300～1500段相对中高阻异常认为主要属高压线人文干扰影响导致的假异常。

图2 AMT法2、4线视电阻率反演断面及地质推断成果图

AMT法4线视电阻率反演断面及推断地质成果图，测线方位128°，剖面总长480 m，点距20 m。4线异常特征与2线基本相似。

4 结语

从上图的应用结果中可以看出，通过本次物探工作划分了白垩系南雄群下亚群砂岩与下元古界变质砂岩岩性分界面，共推测断裂破碎带4条，其中北西向断裂带3条(编号F2、FD1、FD2)，北东向断裂构造1条(编号FD3)，认为4条断裂在测区北西端相互交汇可能性较大。且F2与下元古界强烈变质砂岩接触，形成较好的导热通道，FD3走向北东，为较好的导水断裂，因此二者交汇部位认为是较好的找寻地热水的有利部位，即1线桩号1200附近。但考虑到地热水受浅表水中和等因素，而断裂带F2和FD3产状较陡等因素影响，认为应选择北西端平面位置距离断裂F2和FD3200～300 m适当位置布孔找寻中深部热水(隔离浅表水)。可参考本次物探工作结合地质资料选择合适位置进行钻孔验证等地质工作。