丹东市炮手营可控源报告.doc

丹东市元宝区炮手营北国之春、金泉新村冷、热水勘测可控源(CSAMT)测深工作报告辽宁省地质矿产局综合勘察院二00九年八月丹东市元宝区炮手营北国之春、金泉新村冷、热水勘测可控源(CSAMT)测深工作报告项目实施单位: 辽宁省地质矿产局综合勘察院项目负责: 黄 学 武报告编写: 黄 学 武 郭 宝 东 王 博审 查: 姚 明 和总工程师: 姚 明 和院 长: 董 绪 东报告编写时间：二零零九年八月目 录第一章 概述1第一节 任务与目的1第二节 任务量与工作完成情况1第二章 地质及水文地质特征1第一节 区域地质特征1第二节 水文地质特征2第三章 野外工作方法与使用仪器3第一节、CSAMT法方法原理3第二节、野外工作方法5第三节、CSAMT法观测参量6第四节、CSAMT法资料处理8第四章 可控源法（CSAMT）测量结果解释分析10第一节 北国之春工地测量结果解释分析10第二节 金泉新村工地测量结果解释分析12第五章 结论与建议13第一节 结论13第二节 建议13第一章 概述第一节 任务与目的受丹东市曙光集团的委托，辽宁省地质矿产局综合勘察院V8项目组于2009年8月初在丹东市元宝区炮手营村北国之春、金泉新村工地进行了可控源音频大地电磁测深（CSAMT）勘查工作，目的是勘查测区内地下深部的地电结构，以电阻率差异为物性基础，分析测区内地层、构造等地质体的分布及产状等要素，为当地地热资源的合理开发与综合利用提供地质依据。第二节 任务量与工作完成情况依据地质任务和场地条件 ，分别在北国之春工地布设了六条测线，金泉新村布设了三条测线，测线方向为北偏西50，点距为50米，共完成测量点147个，达到了设计要求，具体完成工作量见下表；各剖面线、点具体位置详见工区工作布置图。第二章 地质及水文地质特征第一节 区域地质特征测区所在大地构造位置为中朝准地台胶辽台隆营口宽甸台拱凤城凸起之东南部，除局部地势较低处沉积了薄层第四系砂土、沙砾石等外，区内广泛分布岩性为印支期二长花岗岩。丹东市炮手营冷热水勘测工作量完成表测线剖面长度点距完成测量点北国之春B2900m50m19B4900m50m19B6900m50m19B8900m50m19B10900m50m19B12900m50m19金泉新村J2600m50m13J4600m50m13Yc3300m50m7合计147个区内主体构造为近北东向断裂，从北国之春工地所在沟谷中穿过，测区花岗岩体在主构造附近次级裂隙较发育，主要有水平方向上的北西、北东向和垂直于水平面的铅垂方向三组裂隙，在不同地段裂隙发育程度各不相同。第二节 水文地质特征区内主要有以下三种地下水类型。1、松散岩中的孔隙潜水：这种类型水分布在新生界松散土层孔隙中，埋深约为50m以上。靠大气降水和河流侧向补给。2、基岩孔隙裂隙水：这种类型水分布于松散地层下部的基岩裂隙和风化壳中。这种水具有一定的承压性。这种水主要靠基岩渗透补给。3、断裂构造裂隙水：这种类型水主要分布在断裂构造带中，具有一定承压性。可能形成露头泉，水体隐伏于地下深处，呈网脉状分布。它靠近处断裂带的转梯和大气降水渗入补给，可形成上升泉和自流井。第三章 野外工作方法与使用仪器第一节、CSAMT法方法原理可控源音频大地电磁法（简称CSAMT）是利用接地水平电偶源为信号源的一种频率域电磁测深法，该方法是二十世纪八十年代末才兴起的一种勘探地球物理新技术，它基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程导出了水平电偶极源在地面上的电场及磁场公式： 式中，I供电电流强度；dAB供电偶极长度；R为场源到接收点之间的距离，即收发距；0为自由空间磁导率。将式沿x方向的电场(Ex)与式沿y方向的磁场（Hy）相比，并经过一些简单的运算，就可以得到地下的视电阻率（）的公式： 式中f为频率，为电阻率，又称为卡尼亚电阻，是由法国物理学家卡尼亚推导提出的。又根据电磁波的传播理论，导出了趋肤深度公式=503（m）。虽然趋肤深度在某种意义上说与电磁波在介质中穿透的深度有关，但它并不代表电磁勘探中实际的有效勘探深度。勘探深度D是一个比较模糊的概念， 如果将电磁波能量衰减到50%时的深度称为“勘探深度”， 则D0.6932/=356(m)。式中，D代表探测深度；代表电阻率；f为频率。可见，当地表电阻率固定时，电磁波的传播深度（或探测深度）与频率成反比，高频时探测深度浅，低频时探测深度深。我们可以通过调整供电频率的高低，得到不同深度的地电信息，从而达到垂向频率测深的目的，根据所测视电阻率特征，了解地下地质体的产状和特征，分析推断构造带空间分布形态及地层岩体之间接触关系。第二节、野外工作方法在CSAMT野外工作中，目前通常应用的是标量CSAMT，标量CSAMT规定利用一个场源测量两个分量（Ex和Hy或者Ey和Hx）， 标量测量对于一维的层状条件或者走向已知的二维条件是足够了，在更复杂的条件下，则取决于数据的密度。 图3-1是一个典型的标量CSAMT示意图。在复杂地质条件下采用单一测线的标量CSAMT 图2 CSAMT野外观测装置示图是不合理的。例如， 当偶极方向恰好垂直于断层（TM方式）时， 用标量数据可以很容易地确定线性的陡倾斜断层；可是如果偶极平行走向（TE方式），断层的解释和定位就很困难。因此，在二维和三维地区做标量测量通常都用密的测网， 密的测网能部分地克服缺少多分量数据的缺陷，标量CSAMT测量的主要优势在于它的成本相当低，这就是为什么至今取得的CSAMT资料绝大部分是标量结果。本次勘测采用的是赤道偶极测量装置，其观测装置见工作示意图 2，观测区域布置在以发射偶极形成的60角的一个梯形面积内，梯形的上底为AB发射偶极所在的位置，测线到AB的距离R大于三倍的趋肤深度，测线的长度保持在发射偶极60射线控制的梯形面积之内，AB极布线方向按要求与测线方向平行布设，本次勘测收发距达到9.9km。根据电磁场强度的理论计算，在梯形的边部场的强度明显变弱，由于研究区内人文干扰严重，因此，在野外工作时，把AB偶极的中点布置在勘探研究剖面的中垂线上，能够极大的提高了场源强度保证观测的精度。第三节、CSAMT法观测参量CSAMT法有四种基本野外观测参量：即电场振幅、电场相位、磁场振幅及磁场相位。观测方式可分为：标量观测、矢量观测及张量观测。目前常用标量观测方式。视电阻率和相位差可以直接从上述参量中计算出来。电场振幅（E）：是通过一对接地电极（MN）观测电位差获得的。为了便于解释，所有数据均用电流归一化。电场数据作为一个独立参量进行分析以便确定噪声源或特殊响应及判断近场区。电场相位（E）：是指所测电场信号与发送信号之间的相位滞后。目前电场相位还不作为一个独立的解释参量。 图3 实测CSAMT测深曲线磁场振幅（H）：是通过高增益天线（磁棒）测量电压获得的。它是用电流和线圈特殊参数归一化。磁场受场源效应影响，但不受静态效应影响。它是电阻率反演解释的重要参量。与电场一样，可以用来判断近场效应的影响。 磁场相位（H）：是指观测到的磁场信号相对于发送信号的相位滞后。在均匀大地情况下，磁场相位在远区为-/4，而在近区为零。在过渡带则介于两者之间。在非均匀大地情况下，由于磁场曲线斜率的变化，使相位特性变得较为复杂。在解释中不作为独立参量。视电阻率（a）：是CSAMT工作中最常用的参数。目前有几种方法可以计算，但最简单最常用的是卡尼亚公式。 但卡尼亚公式只适用于远区，在过渡带或近区是无效的，它得到的不是真实的电阻率值。电场和磁场在过渡带已改变它们的特征。在近区，磁场不再是频率的函数。使得在过渡带卡尼亚电阻率呈凹形，在近区呈45上升的直线（图3）。相位差（）：是阻抗相位，它是通过计算电场相位和磁场相位之差而获得。相位差是极其重要的参量，在均匀大地上，远区相位差为/4，在近区为零。相位差与电阻率对数的斜率成正比，高于/4的值反映了上层电阻率高于下层电阻率；低于/4反映了上层电阻率低于下层电阻率。因此，相位差参数在判断测深从一个带到另一个带的特性变化是非常有用的。 第四节、CSAMT法资料处理 现代化的数据处理系统具有极大的适宜性，为人机对话、参数修改带来了极大的方便。但是如果在数据处理过程中，不了解它的处理过程和固有的局限性，同时可导致错误的结果，因此在资料处理过程中，必须结合实际地质地电条件，以原始资料为基础，合理选择有效的处理范围。目前V8仪器CSAMT野外采集系统原始采集数据储存在CF卡上，非常便于处理。资料处理可分为预处理和解释处理。预处理：对于CSAMT数据预处理要求检查数据的误差即噪声。为此要利用所有测得的电场E和磁场H分量的振幅和相位，计算得视电阻率和相位差，以及数据分散情况，利用标准偏差参数，选择剔除那些明显的误差和噪声。每天必须将采集的原始数据进行转存，并采用仪器所配专用软件CMTPRO对CSAMT野外采集数据进行预处理转换，仔细查看原始采集数据各道的记录是否完整，频点记录不全的测站，要查明原因及时补做。如有三维坐标应把自由坐标以大地坐标替换，重新进行视电阻率计算。通过以上预处理的数据，可以得到可供解释用的原始Bostick视电阻率和相位差参数。解释处理：在CSAMT视电阻率拟断面图上，经常看到一些局部的垂直条带状异常(通常称之为挂面条现象)。这种异常可能是断裂破碎带所致， 也可能是局部的地表电性不均匀体或地形所引起，它们被称为静态效应，会引起深部电性特征的畸变。在作深度反演解释时将引起大的误差。因此必须对其作必要的识别和压制。当数据通过预处理达到可以接受的条件时，就可以进行解释处理，解释处理包括将特定的数据组绘制常规图件及通过必要的归一化、静态改正、滤波和导数计算来增强某种影响。如通过相减、相除或对等频率、等深度的平均值进行重合叠加，从一组数据中消除其层状效应，重合叠加法能消除区域影响，增强复杂层状介质中微弱的横向影响。静态校正对于消除静态效应影响的电阻率数据不规则现象很有用。有效的滤波使噪声和复杂的数据易于分辨，有助于评价数据组的总体趋向。如果滤波得当可以使细微异常特征突出出来。反演解释处理，使用的是武汉地大的CSAMT-SW反演软件。该软件功能强大，可对原始采集数据进行编辑处理，诸如归一化、静态改正、滤波等。该软件是对整条剖面的a断面进行一维联合反演，反演过程采用曲线圆滑法，最终提供反演后的电阻率断面图，供推断解释使用。第四章 可控源法（CSAMT）测量结果解释分析第一节 北国之春工地测量结果解释分析在北国之春工地上共布测了六条剖面线，由南向北依次为B2、B4、B6、B8、B10、B12线，从各剖面视电阻率反演断面图上看，北国之春工地处断裂及次级裂隙构造较为发育，为地下水向深部运移和地下热能上传至地表浅部提供了良好通道。下面对各测线构造特征分别进行描述。1、B2线解释分析从该剖面视电阻率反演断面图上看，分别在13001550点地表浅部标高约为0米、10001250点标高约-250-400米及16501750点标高-400-500米处出现几个小的低阻异常，而在12501650点标高-100-250米处出现一个局部相对高阻异常，在标高约-400-500米以下电阻率为逐步升高的趋势，且浅部电阻率上升梯度较快，深部上升梯度变缓。依据视电阻率等值线变化特征，在该剖面上共推测出七条断裂构造，其中浅部的Fb2-1、Fb2-2、Fb2-3产状较缓，而深部的Fb2-4Fb2-7等构造的产状则较陡，近于直立。实际上依据视电阻率幅值变化看，浅部远不止Fb2-1Fb2-3这三条断裂构造带，还存在许多规模较小的次级裂隙，虽然这些次级裂隙在断面图上未能显示出构造的特定方向，但众多的次级裂隙使浅部花岗岩体电阻率明显低于深部。在断面图上显示的几处视电阻率低值区则表明处于不同方向次级裂隙的交汇处，而且次级裂隙数量上较其他处发育。在标高约-400-500米以下视电阻率明显升高，表明次级裂隙发育程度明显降低，在断面图中推测出的Fb2-4Fb2-7几处相对较深的断裂构造则为深部地热上传至浅部提供了良好通道。2、B4线解释分析B4线视电阻率等值线特征总体上与B2线相似，即浅部低阻特征明显，而深部高阻特征明显。不同点在于：一是浅部的低阻异常由B2线上的几个近于孤立处变为B4线上的连为一体，而且有向南东倾斜延深的趋势；二是推测出的向深部延深的Fb4-4、Fb4-5断裂构造等值线不仅向深部延深较大，而且两侧低值影响范围较宽，说明此两处存在深大断裂的可能性较大。3、B6线解释分析B6线视电阻率等值线特征总体上与B4线相似，不同处在于：一是浅部向东南倾斜的低阻带在深度上要大于B4线；二是深部断裂Fb6-3、Fb6-4与B4线深部断裂相比，有变窄变浅的趋势。4、B8线解释分析B8线与B2、B4、B6线相比，不同处在于：一是浅部的低阻体不再是近于东南倾，而是呈“V”字型，即两侧向中间倾斜，在1400点附近低阻异常体延深最深；二是中深部高阻异常体向两端有视电阻率下降的趋势，说明两端低阻异常未封闭，两端向外仍有存在深部断裂构造的可能。5、B10线解释分析B10线视电阻率等值线特征总体上与B8线相似，不同处在于：一是1300点附近浅部低阻体下面标高约-400-500米处还存在另一低阻体，其中间的相对高阻隔离带电阻率只是略高于低阻区；二是中深部高阻异常体只在北西端有低阻异常未封闭的趋势，东南端则与B8线不同。6、B12线解释分析B12线视电阻率等值线特征与B8、B10线相似，不同处在于：一是浅部低阻异常体电阻率幅值升高，低阻异常中心位置变深，标高约在-450-550米深处；二是向深部延深的Fb12-4、Fb12-6断裂构造与B8、B10线深部断裂相比，有变深变宽的趋势。第二节 金泉新村工地测量结果解释分析本次工作在金泉新村工地共做了三条测线，分别为J2、J4、Yc3线，从总体上看，视电阻率等值线特征与北国之春工地处明显不同，表现在浅部低阻异常范围变小，且幅值变高，只在J4线断裂Fj4-1南东侧和Yc3线断裂Fy-2处电阻率幅值相对较低，而在J2线断裂Fj2-1处电阻率幅值明显偏高；另外在断面图中深部也没有大的断裂构造特征，因此，从总体上看