地热物探方法简介1

1、瞬变电磁法
野外装置及测线布设：常采用重叠回线、中心回线装置、
偶极装置、大定源回线装置等（图1），这四种装置均以接
收线圈的中心点O为测深点位，根据地面地质人员的指导，
测线近可能垂直于目标地质体的走向，根据勘察精度要求，
测点距可（a选）重叠为回线2装5置 ~200m不等。
（b）中心回线装置
（c）偶极装置
外部应用条件：瞬变电磁法对地形起伏要求不高，只要能保 证线圈平直即可，但瞬变电磁受交流输变线的干扰较大，测点 应远离交流电线（网），另外，瞬变电磁法对水、金属物等低 阻体反应强烈，测线、测点应远离该类地阻干扰体。对于以上 干扰体的避让距离一般在50~100m以下，具体应视现场实验决 定。
三、野外工作方法简介
由于三维地震法、微动测深法在地热勘察方面的局限 性，在此就不作介绍了，而甚低频法（VLF）是利用频率 为15~25KHz电台发射的电磁波作为场源，其工作频段数较 少，且频段窄，勘探深度及精度受到局限，目前并不常用， 而大地电磁波法由于其野外数据采集时间较长（一测点可 能要数十小时甚至几天），主要对更深部的地下构造进行 理论研究，目前也不常用于生产实践之中，在此亦不以介 绍，以下我们简介一下瞬变电磁法（TEM）、音频大地电 磁法（AMT）及可控源音频大地电磁波法三种最基本的野 外工作方法：
3、电磁波法：是利用电磁感应现象及电磁波在介质中的传 播特性为其理论基础的，其中：瞬变电磁法（TEM）及甚低频 法（VLF）着重于电磁感应现象，而大地电磁法（MT）、音频 大地电磁法（AMT）、及可控源音频大地电磁法（CSAMT）着 重于电磁波在介质中的传播理论。
（1）、电性参数（特别是电阻率值及相位参数）的取得途径。 电磁波各类方法均满足麦克斯韦方程组：
（5）式 （6）式 （7）式
上式之中Zxy为电场强度为x方向的电阻抗，ρxy为Zxy模式下的视 电阻率，φ（ω）为对应的相位。
（2）、电测深的实现 电测深就是由浅至深逐步获得不同深度的地电参数，电磁波法 的测深依据为趋肤效应（与电力专业上的趋肤效应有别），趋肤 效应就是电磁波穿入地下，其行程是有限的，也就是说电磁波在 地下传播时时其能量会衰减，衰减的那一部份能量被地下介质吸 收了，当电磁波的能量衰减到我们不能观测到其响应量时，这一 深度就为趋肤深度。趋肤深度主要取决于两方面的因素，一是地 下介质的性质，主要表现在电阻率参数上，一般来说，高阻介质 对电磁波能量的吸收较小，其趋肤深度较大，反之，低阻介质对 电磁波的较大，其趋肤深度较小。
地热物探方法简介
一、概述 二、地热物探方法的应用原理 三、野外工作方法简介 四、工程实例
一、概述
我省的地热物探的勘察深度一般要求在2000m左右，要达到此 深度，常规的地面电法、浅层地震法等已显得力不从心了，这是 因为：地面电法要获取这么深的地质信息，就得增大测量输入量， 这样才能获得满足精度要求的响应量，为达到精度要求，地面直 流电法除了要求增大电流外，还得增大AB/2极和MN/2极的距离， 这样，探测的体积效应愈加明显，对异常的分辨能力降低，由于 贵州山区山峦叠障，布设一条长几千米的测线十分困难，地形起 伏对数据分析的干扰很大，解释精度难以保证，浅层地震法也存 在类似的问题，地震成图效果差，难以达到勘探目的。目前，对 深部勘探常采用的物探方法主要有：
1、三维地震法：是利用弹性波在介质中的传播理论， 通过分析地震波在介质界面的反射、折射、衰减过程中呈 现的波速、波幅、相位等变化规律，而发现目标地质体， 从而达到勘探目的的。由于三维地震进野外工作较繁锁， 工作量大，数据处理较复杂，其应用具一定局限性。
2、微动测深法：又叫大地面波法，是由于地壳的固 有振动而引发岩层界面或构造界面产生面波，通过测定不 同时段或频段面波，分析面波的波速差异，从而发现异常 现象，而推断目标地质体的。该方法体积效应较大，目前 还不能进行有效的二维解释，且受环境干扰的影响较大， 在当前地热勘探中并不常用。
（d）大定源作装置
、最大勘查深度的确定：瞬变电磁法的趋肤深度，基本由下 式确定：
（8）式 式中：δ0为趋肤深度，μ为磁导率，ρ为电阻率、t为时间 在《瞬变电磁法技术规程》（DZ/T0187-1997）中提出，中心 回线的最大勘察深度由下式决定：
（9）式 式中：H为最大勘察深度，L为发射线圈边长，I为发射电流， n为分辩最小电平（一般取0.2~0.5nV/cm2） 而对于重叠回线，其最大勘察深度为
（1）式 （2）式 （3）式 （4）式
式中，E、H分别为电、磁场强度矢量；D、B分别为磁感 应强度矢量；j、ρ＇分别为传导电流和体电荷密度；σ、μ分 别为电导率和磁导率；ω为圆频率。 该方程组的物探意义在于：电磁波通过不同介质时，能引起 电场、磁场的变化；反过来讲，就是电场强度矢量、磁场强 度矢量与介质的电导率标量、磁导率标量存在确定关系的。 我们通过简化一些数学物模型、并规定一些边界条件，可对 上面方程求解出以下各式：
取决趋肤深度另一因素就是电磁波的频率，频率越高其 趋肤深度越浅，频率越低其趋肤深度越深，我们正是利用了 电磁波这一频率特性，通过由高频到低频的多频段扫描，而 获得由浅至深不同深度的叠加电磁效应参数（视电阻率）， 从而实现测深目的。通过同一测线不同的测深点，构筑成了 可供地质分析的地电断面，从而使电磁波法的应用得以实现。
H=L （10）式
就（9）式和（10）式而言，似乎与（8）式有较大的差别， 其实，（9）式和（10）式是基于以线圈面积而计算电磁矩、感 抗等的变化量，并结合当时电子技术水平而提出的经验化公式， 是（8）式在当时具体化的表现。但当今许多瞬变电磁法制造商 宣传：他们能用边长数十米甚至几米的线圈就能将勘查深度提 高到2Km左右，却值得我们去研究、商讨。
(1) 三维地震法； (2) 微动测深法； (3) 电磁波法:
a）瞬变电磁法（TEM） b）大地电磁法（MT） c）音频大地电磁法（AMT） d）可控源音频大地电磁法（CSAMT） e）其它方法，如甚低频法（VLF）等 以上几种物探方法，由于其勘探深度大于500m，常常在地热 勘查中使用。
二、地热物探方法的应用原理