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音频大地电磁测深法在地热勘查中的应用研究

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音频大地电磁测深法在地热勘查中的应用研究

余 年1,2,庞 方3

【摘 要】摘要:从介绍和分析研究区的地质特征出发,通过介绍音频大地电磁(AMT)法工作布置、资料采集和处理流程,说明了该方法在地热资源勘查中的应用效果,同时对自主开发的二维大地电磁处理与反演解释及成像软件系统(MTSoft2D 2.0)的功能特点进行了介绍,并将系统中改进的二维非线性共轭梯度(NLCG)方法应用于资料反演解释,取得了较好的效果。研究成果确定了研究区的热储地层的深度与厚度,以及地质构造分布的基本情况。结果证明,音频大地电磁法在探测含水层及地热资源方面是有效的。 【期刊名称】水文地质工程地质 【年(卷),期】2010(037)003 【总页数】4

【关键词】关键词:音频大地电磁测深法;地热勘查;Occam反演;二维非线性共轭梯度反演

地热资源作为一种新型的能源,与石油、天然气、煤及核能等人类所广泛利用的矿物能源相比较而言,具有易于开采,便于应用及无环境污染等许多优点,有着广泛的应用前景,并可取得良好的经济效益、社会效益和环境效益。为了提高效率,减少投资风险,开发地热资源前必须进行地质调查,地球物理勘探是地热资源调查的重要手段之一[1~2]。

本文采用音频大地电磁(AMT)法[3]在西南某地区开展了深部地热资源调查研究,使用自主开发的大地电磁处理解释系统对野外资料进行处理,确定了该工区的热储地层及地质构造分布的基本情况,取得了较好的应用效果。

1 工区地质概况

调查区处于扬子准地台,大巴山台缘拗陷褶束南大巴山凹褶束的南东部,调查区域一带由一系列NWW-近EW-NEE的较开阔宽缓的褶皱组成,断裂构造不发育,总体形态呈向南突出的弧形(图1)。主要包括以下地层:

(1)志留系。下部为灰色薄至中厚层石英砂岩,中部为灰色薄层泥质粉砂岩与砂质页岩不等厚互层,局部夹灰岩透镜体,上部灰绿色页岩为主夹粉砂岩。 (2)二叠系。下统梁山组(P1l),为灰褐色细-粉砂质页岩,灰白色铝土质页岩。中统栖霞组(P2q),为深灰色、灰色厚层状灰岩,生物碎屑岩灰岩;茅口组(P2m),为深灰色厚层块状生物碎屑灰岩、有机质灰岩。上统吴家坪组(P3w),为黑色炭质页岩;大隆组(P3d),以黑色页岩为主。

(3)三叠系。下统大冶组(T1d),以灰质青灰色灰岩,生物灰岩,鲕粒灰岩为主;嘉陵江组(T1j),为灰色-浅灰色薄-中厚层状灰岩,生物碎屑灰岩,夹少量白云质灰岩。中统巴东组(T2b),灰、深灰色中厚层灰岩为主,近底部为灰黑色角砾状灰岩,上部为浅黄色泥质灰岩,泥岩页岩为主。

(4)第四系。主要分布于江河两岸的冲洪积物库区,蓄水后多被淹没,分布于溶蚀洼地及缓坡地带的残坡积物粘土夹砾碎石。

2 音频大地电磁测深资料采集及处理

本文利用V8多功能电法仪进行野外工作。野外资料采集沿图1所示测线位置布置了35个AMT点,记录大地电磁的四个分量的时间序列,所观测频率范围为10400~0.035Hz,为保证视电阻率、阻抗相位资料的周期长度,所有测点记录时间均超过3h。AMT资料处理与解释的总体流程如图2所示。

3 音频大地电磁测深资料反演计算

众所周知,地球物理学中有地震学、电磁学、重力学、地磁学、地热学、放射性学和井中地球物理等学科。尽管地球物理学家研究地球所依据的物性参数不同,方法各异,但就工作程序而言,一般都可分为数据采集,资料处理和反演解释等三个阶段。其中反演解释的目的就是实现从地球物理异常(或响应)到地球物理模型的映射,使解释人员能从经过处理的地球物理资料(异常或响应)中提取出最接近真实情况的地质、地球物理模型,完成提出的地质任务[4]。 在大地电磁资料反演解释软件方面,国外起步较早,软件功能较为全面,但往往并不能对国内的实际工程情况进行很好的处理和解释,且成本较高。国内的大地电磁资料解释软件发展较慢,适用范围窄,鲁棒性差,复用性低,特别是缺乏适合于工程人员使用的、交互友好的解释系统。有鉴于此,本文利用自主开发完成的二维大地电磁处理与反演解释及成像软件系统(MTSoft2D 2.0)。主要有以下功能:

数据预处理模块。通过编辑平滑、静态校正、测点处理、空间滤波等过程对观测数据进行预处理,实现静态效应和地形影响等校正[5]。

正演模拟模块。通过屏幕建模构建地质模型,采用基于起伏地形四边形网格剖分算法的MT二维有限元正演,能够较好地模拟地表地形。正演模拟结果可以指导资料预处理、地表影响分析等,并被用于反演调用。

反演解释模块。对观测数据预处理的结果,运用相应的反演成像方法进行反演,并实时监控反演结果。该模块除实现了常规的反演算法外,还实现了对常规算法的改进,并实现了利用钻孔或地质资料作为约束的电性约束反演方法研究,为该软件的主要创新点之一[6~8]。

数据管理模块。建立完整数据管理系统,对野外原始数据,以及正演模拟、反

音频大地电磁测深法在地热勘查中的应用研究

音频大地电磁测深法在地热勘查中的应用研究余年1,2,庞方3【摘要】摘要:从介绍和分析研究区的地质特征出发,通过介绍音频大地电磁(AMT)法工作布置、资料采集和处理流程,说明了该方法在地热资源勘查中的应用效果,同时对自主开发的二维大地电磁处理与反演解释及成像软件系统(MTSoft2D2.0)的功能特点进行了介绍,并将系统中改
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