摘要:本文介紹了利用音頻大地電磁法在山西臨猗勘查地熱構造的效果，并經鉆探證實物探成果的有效性；同時分析了地下熱水電阻率的各種影響因素及電磁法資料處理過程中圓滑系數的選擇問題，為開展地熱資源提供理論指導。
　　關鍵詞：音頻大地電磁法，山西臨猗地熱區，有效性
　　
　　山西省臨猗縣位于鄂爾多斯盆地周邊巖溶區的運城盆地，是全國農業生產大縣。但由于缺乏經濟支柱產業，國民生產產值較低，為推動地方經濟建設，該縣擬開發地熱資源，提高國民收入。根據以往工作的基礎，工作區選擇在縣城的北部，根據該區地下熱水勘查深度大的特點，采用了音頻大地電磁測深勘查方法。工作的目的是準確確定深部構造的空間分布特征及地層結構，為布置鉆孔提供依據，取得的較好的效果。
　　本文主要介紹該方法的成果。
　　⒈地質、地球物理概況及地下熱水與電阻率的關系
　　1.1地質概況
　　根據工作區已鉆探的兩孔，揭露的地層從新到老的順序分別為：
　　①第四系地層巖性以亞砂土、亞粘土夾中細砂為主；
　　②第三系地層巖性以粘土為主；
　　③奧陶系地層巖性以灰巖為主；寒武系地層巖性以白云巖為主。
　　另外，早期煤田物探隊曾做過物探工作，從地質構造角度分析，推斷在該縣城城北存在兩條平行的斷層，且傾角南傾，走向為東北~西南向。從上述地層和構造情況分析，第三系地層廣泛分布全區，是很好的地熱蓋層，灰巖地層的構造帶是地熱資源存儲的良好場所。因此，查明深部構造空間分布特征是開發地熱的主要目標。
　　1.2地球物理特征
　　根據工作區內的地層巖性及構造情況，存在著明顯的電阻率差異。一般情況下，第四系亞砂土、亞粘土夾中細砂其電阻率值在20-50歐姆米之間，第三系粘土電阻率值小于20歐姆米，奧陶系、寒武系完整的灰巖白云巖電阻率值在幾百-幾千-歐姆米。當存在破碎帶時，由于其間充填泥或水，電阻率降低，一般在幾十—幾百歐姆米。如果含有熱水電阻率將更低。電測深曲線為“H”型曲線，根據已知孔測試工作區內的電性特征為：
　　第四系亞砂土、亞粘土夾中細砂8~50歐姆米
　　第三系粘土＜10歐姆米
　　奧陶系灰巖、寒武系白云巖8~100歐姆米以上
　　1.3地下熱水與電阻率的關系
　　地下熱水的電阻率是進行地熱電法勘探的前提。地熱區內影響電阻率的各種因素如地下水的礦化度、溫度、巖石的孔隙度及其含水量大小將決定電阻率的大小。熱水隨溫度的升高，溶解度增大，含鹽量增加，電阻率降低。但熱水系統的孔隙度和礦化度的相對變化對電阻率的影響要比溫度影響大。熱水具有溫度高、礦化度高、壓力大的特點，故熱水構造呈低電阻率反映。
　　1.3.1礦化度對電阻率的影響

　　圖1是電阻率與各種溶鹽成份的關系曲線，表明電阻率隨著水礦化度的增長呈線性下降，這對任何鹽類都一樣。
　　1.3.2溫度對地下水電阻率的影響
　　一般認為溫度對地下水電阻率的影響包括兩部分：一是由于溫度升高離子活性增加導致電阻率下降；二是溫度升高引起地下水中離子濃度增加造成電阻率值降低。而對于溫度在0℃-200℃溫度范圍內，水溶液的電阻率與溫度的關系為：
　　
　　其中為溫度℃時溶液的電阻率，為溫度18℃溶液的電阻率，為溫度系數(大多數電解質為0.025)。
　　1.3.3孔隙度對電阻率的影響
　　通常，不含良導電礦物的巖石，其電阻率與巖石中所含水份的電阻率成正比，比值稱為巖石的相對電阻率。和巖石孔隙度之間有反比關系，即隨著增大而減小。
　　⒉采用的方法技術及特點
　　根據前人資料，奧陶系灰巖界面埋深大于500米，對于地下水勘查來講，屬于中、深度含水體的探測，因此，要求地球物理勘查手段具有勘探深度大、分辨率高的特點。由美國Geometrics和EMI公司聯合生產的EH-4電導率成像系統屬于天然源與人工源相結合的一種音頻大地電磁測深法，滿足工作要求。其具有的主要技術特點是：
　　①采用天然源與人工源相結合的發射方式，即可開展頻率范圍0.1-1KHz的天然場源頻率測深方式，又可開展頻率范圍10-100KHz的天然源與人工源相結合的頻率測深方式。
　　②采用時序采集辦法，極大地提高了頻電的采集密度（0.1-1KHz為61個頻點），是其他現有方法的4-5培，從客觀上提高了電磁法的縱向分辨能力，
　　③資料處理采用EMAP法，有效提高了電磁法對靜態問題的處理手段，使應用更趨簡單和易于掌握。同時EMAP的應用和電磁法的固定電極距較小的優勢能有效提高勘探的橫向分辨率。
　　由此可見，使用EH-4電導率成像系統對于該工作區地熱資源的勘探是適合的。有關該方法的基本原理多有報道，不再敘述，下面僅將資料處理中有關圓滑系數的選擇加以說明。
　　圓滑系數的選擇對識別構造具有重要的影響作用，較大的圓滑系數可以是局部構造異常信息平均化，在處理圖件中不能反映出來，但往往在地下熱水勘查工作中是以尋找大型構造的次一級構造、中小型構造為主要目標，大型構造一般意義不大，而次一級構造、中小型構造破碎帶富水性較強，分布較為密集，供水意義大。因此，較小的圓滑系數能夠顯示出局部的小型構造，對地下水的勘查工作具有指導意義。
　　⒊勘查效果
　　3.1音頻大地電磁法勘探結果
　　圖2為縣城東北向EH-4電導率成像系統勘測剖面圖。其中a圖為南北向剖面，b為東西向剖面。由圖可以得出如下結論：

　　圖2臨猗縣城東北向EH-4電導率成像系統勘測剖面圖
　　3.1.1地層界面的確定
　　南北向剖面在埋深250~420米之間，視電阻率值較高，可大于8歐姆米；東西向剖面在埋深400~420米之間，視電阻率大于10歐姆米，推斷兩剖面在420米以上為第四系地層，巖性以亞砂土、細中砂為主。南北剖面的250~420米至480米~620米之間視電阻率值較低，小于10歐姆米；東西向剖面埋深400~420米至510~530米之間視電阻率小于10歐姆米，反映該段地層巖性較細，推斷該地層為第三系泥巖。南北向剖面埋深480~620米和東西向剖面埋深510~530米以下，視電阻率開始抬升，視電阻率在10~50歐姆米，推斷該界面以下為灰巖地層。
　　3.1.2構造空間分布特征
　　南北向剖面的50~100米和東西向剖面的50~100米之間視電阻率等值線發生畸變，推斷兩處存在隱伏斷層。南北向剖面斷層南傾，傾角較大，北盤上升，南盤下降，兩盤埋深差異50~60米；東西向剖面斷層西傾，傾角相對較小，東盤上升，西盤下降，兩盤埋深差異為20~30米左右。
　　3.2井位確定、物探結果與鉆探結果對比
　　一般情況下，在兩條斷層交匯部位，破碎發育，富水性好，因此，該區孔位選擇在東西剖面與南北剖面交匯的西北角上，約為南北剖面100米處的西側。其鉆探結果在530米左右遇見斷層，其出水量1279.2m3/日，水溫61°C。揭穿地層與物探推斷結果對比為：
　　鉆探揭露地層與物探推斷結果對比表

　　由表可見，物探推斷結果與鉆探結果一致性很好，反映音頻大地電磁法在該工作區地熱勘查的有效性。
　　⒋結束語
　　國內外大量工作成果表明，應用電法勘探地熱資源是有效的，音頻大地電磁測深法在地熱勘查中的應用屬于新技術的探討性應用。通過在山西臨猗地熱區的應用，其效果十分明顯，這種方法不但可以勘查構造破碎帶的空間分布特征，而且也可以對賦存地下熱水有前景的地段提出有價值的資料，是一種應用前景十分巨大的新技術方法。但是，目前對水量和水溫尚不易判斷，需要結合其它方法予以解決。
　　值得指出的是，根據物探異常布置勘探地，必須密切結合地質情況，對異常進行深入的研究，才有可能使鉆孔布置的更加合理。
　　用于地熱資源的勘查是十分有效的，具有廣泛的應用前景。
　　
　　參考文獻：
　　⑴中國地質調查局.《嚴重缺水地區地下水勘查論文集》(第1集).北京:地質出版社，2003.
　　⑵李連靖等.北京延慶地區地熱開發對水文地質條件的影響.水文地質工程地質，2007,1