摘要:本文介绍了利用音频大地电磁法在山西临猗勘查地热构造的效果，并经钻探证实物探成果的有效性；同时分析了地下热水电阻率的各种影响因素及电磁法资料处理过程中圆滑系数的选择问题，为开展地热资源提供理论指导。
关键词：音频大地电磁法，山西临猗地热区，有效性
山西省临猗县位于鄂尔多斯盆地周边岩溶区的运城盆地，是全国农业生产大县。但由于缺乏经济支柱产业，国民生产产值较低，为推动地方经济建设，该县拟开发地热资源，提高国民收入。根据以往工作的基础，工作区选择在县城的北部，根据该区地下热水勘查深度大的特点，采用了音频大地电磁测深勘查方法。工作的目的是准确确定深部构造的空间分布特征及地层结构，为布置钻孔提供依据，取得的较好的效果。
本文主要介绍该方法的成果。
⒈地质、地球物理概况及地下热水与电阻率的关系
1.1地质概况
根据工作区已钻探的两孔，揭露的地层从新到老的顺序分别为：
①第四系地层岩性以亚砂土、亚粘土夹中细砂为主；
②第三系地层岩性以粘土为主；
③奥陶系地层岩性以灰岩为主；寒武系地层岩性以白云岩为主。
另外，早期煤田物探队曾做过物探工作，从地质构造角度分析，推断在该县城城北存在两条平行的断层，且倾角南倾，走向为东北~西南向。从上述地层和构造情况分析，第三系地层广泛分布全区，是很好的地热盖层，灰岩地层的构造带是地热资源存储的良好场所。因此，查明深部构造空间分布特征是开发地热的主要目标。
1.2地球物理特征
根据工作区内的地层岩性及构造情况，存在着明显的电阻率差异。一般情况下，第四系亚砂土、亚粘土夹中细砂其电阻率值在20-50欧姆米之间，第三系粘土电阻率值小于20欧姆米，奥陶系、寒武系完整的灰岩白云岩电阻率值在几百-几千-欧姆米。当存在破碎带时，由于其间充填泥或水，电阻率降低，一般在几十—几百欧姆米。如果含有热水电阻率将更低。电测深曲线为“H”型曲线，根据已知孔测试工作区内的电性特征为：
第四系亚砂土、亚粘土夹中细砂8~50欧姆米
第三系粘土＜10欧姆米
奥陶系灰岩、寒武系白云岩8~100欧姆米以上
1.3地下热水与电阻率的关系
地下热水的电阻率是进行地热电法勘探的前提。地热区内影响电阻率的各种因素如地下水的矿化度、温度、岩石的孔隙度及其含水量大小将决定电阻率的大小。热水随温度的升高，溶解度增大，含盐量增加，电阻率降低。但热水系统的孔隙度和矿化度的相对变化对电阻率的影响要比温度影响大。热水具有温度高、矿化度高、压力大的特点，故热水构造呈低电阻率反映。
1.3.1矿化度对电阻率的影响
图1是电阻率与各种溶盐成份的关系曲线，表明电阻率随着水矿化度的增长呈线性下降，这对任何盐类都一样。
1.3.2温度对地下水电阻率的影响
一般认为温度对地下水电阻率的影响包括两部分：一是由于温度升高离子活性增加导致电阻率下降；二是温度升高引起地下水中离子浓度增加造成电阻率值降低。而对于温度在0℃-200℃温度范围内，水溶液的电阻率与温度的关系为：
其中为温度℃时溶液的电阻率，为温度18℃溶液的电阻率，为温度系数(大多数电解质为0.025)。
1.3.3孔隙度对电阻率的影响
通常，不含良导电矿物的岩石，其电阻率与岩石中所含水份的电阻率成正比，比值称为岩石的相对电阻率。和岩石孔隙度之间有反比关系，即随着增大而减小。
⒉采用的方法技术及特点
根据前人资料，奥陶系灰岩界面埋深大于500米，对于地下水勘查来讲，属于中、深度含水体的探测，因此，要求地球物理勘查手段具有勘探深度大、分辨率高的特点。由美国Geometrics和EMI公司联合生产的EH-4电导率成像系统属于天然源与人工源相结合的一种音频大地电磁测深法，满足工作要求。其具有的主要技术特点是：
①采用天然源与人工源相结合的发射方式，即可开展频率范围0.1-1KHz的天然场源频率测深方式，又可开展频率范围10-100KHz的天然源与人工源相结合的频率测深方式。
②采用时序采集办法，极大地提高了频电的采集密度（0.1-1KHz为61个频点），是其他现有方法的4-5培，从客观上提高了电磁法的纵向分辨能力，
③资料处理采用EMAP法，有效提高了电磁法对静态问题的处理手段，使应用更趋简单和易于掌握。同时EMAP的应用和电磁法的固定电极距较小的优势能有效提高勘探的横向分辨率。
由此可见，使用EH-4电导率成像系统对于该工作区地热资源的勘探是适合的。有关该方法的基本原理多有报道，不再叙述，下面仅将资料处理中有关圆滑系数的选择加以说明。
圆滑系数的选择对识别构造具有重要的影响作用，较大的圆滑系数可以是局部构造异常信息平均化，在处理图件中不能反映出来，但往往在地下热水勘查工作中是以寻找大型构造的次一级构造、中小型构造为主要目标，大型构造一般意义不大，而次一级构造、中小型构造破碎带富水性较强，分布较为密集，供水意义大。因此，较小的圆滑系数能够显示出局部的小型构造，对地下水的勘查工作具有指导意义。
⒊勘查效果
3.1音频大地电磁法勘探结果
图2为县城东北向EH-4电导率成像系统勘测剖面图。其中a图为南北向剖面，b为东西向剖面。由图可以得出如下结论：
图2临猗县城东北向EH-4电导率成像系统勘测剖面图
3.1.1地层界面的确定
南北向剖面在埋深250~420米之间，视电阻率值较高，可大于8欧姆米；东西向剖面在埋深400~420米之间，视电阻率大于10欧姆米，推断两剖面在420米以上为第四系地层，岩性以亚砂土、细中砂为主。南北剖面的250~420米至480米~620米之间视电阻率值较低，小于10欧姆米；东西向剖面埋深400~420米至510~530米之间视电阻率小于10欧姆米，反映该段地层岩性较细，推断该地层为第三系泥岩。南北向剖面埋深480~620米和东西向剖面埋深510~530米以下，视电阻率开始抬升，视电阻率在10~50欧姆米，推断该界面以下为灰岩地层。
3.1.2构造空间分布特征
南北向剖面的50~100米和东西向剖面的50~100米之间视电阻率等值线发生畸变，推断两处存在隐伏断层。南北向剖面断层南倾，倾角较大，北盘上升，南盘下降，两盘埋深差异50~60米；东西向剖面断层西倾，倾角相对较小，东盘上升，西盘下降，两盘埋深差异为20~30米左右。
3.2井位确定、物探结果与钻探结果对比
一般情况下，在两条断层交汇部位，破碎发育，富水性好，因此，该区孔位选择在东西剖面与南北剖面交汇的西北角上，约为南北剖面100米处的西侧。其钻探结果在530米左右遇见断层，其出水量1279.2m3/日，水温61°C。揭穿地层与物探推断结果对比为：
钻探揭露地层与物探推断结果对比表
由表可见，物探推断结果与钻探结果一致性很好，反映音频大地电磁法在该工作区地热勘查的有效性。
⒋结束语
国内外大量工作成果表明，应用电法勘探地热资源是有效的，音频大地电磁测深法在地热勘查中的应用属于新技术的探讨性应用。通过在山西临猗地热区的应用，其效果十分明显，这种方法不但可以勘查构造破碎带的空间分布特征，而且也可以对赋存地下热水有前景的地段提出有价值的资料，是一种应用前景十分巨大的新技术方法。但是，目前对水量和水温尚不易判断，需要结合其它方法予以解决。
值得指出的是，根据物探异常布置勘探地，必须密切结合地质情况，对异常进行深入的研究，才有可能使钻孔布置的更加合理。
用于地热资源的勘查是十分有效的，具有广泛的应用前景。
参考文献：
⑴中国地质调查局.《严重缺水地区地下水勘查论文集》(第1集).北京:地质出版社，2003.
⑵李连靖等.北京延庆地区地热开发对水文地质条件的影响.水文地质工程地质，2007,1
