0 前言

随着经济发展与环境保护的矛盾愈发尖锐，发展绿色经济、低碳经济成为许多国家的发展议题，对清洁能源的需求与日剧增，地热资源作为可再生能源，是化石燃料等能源的重要补充，其储量巨大、可再生和环保等优势明显，在发电、采暖、轻纺工业、和医疗卫生等方面应用广泛，未来能源的重要组成部分。考虑到地热资源多赋存于构造断裂带，依据构造退磁作用导致构造带多表现为低磁、负磁异常特征，加之断裂部位往往因含水率较高表现为低阻特征，本区存在利用磁性差异和电阻率差异开展断裂构造探测的地球物理基础，且磁法和电法在断裂和地热探测中已被广泛应用且探测效果较好，本次工作通过采用磁法扫面圈定异常、高密度电阻率法和可控源音频大地电磁法辅助验证的方式于某地区开展测量工作以期探明隐伏断裂构造，为该区地热勘探工作提供指导。

1 地质概况

该地区位于辽东早元古代裂谷的南部边缘。区域上出露地层可见古元古代辽河群盖县组千枚岩、片岩夹变质石英砂岩，中元古代榆树砬子组石英岩、石英岩质角砾岩夹千枚岩、绢云母石英片岩，新元古代永宁组变质长石石英砂岩、含砾长石石英砂岩夹砾岩、板岩，第四系坡积、残坡积砾、砂及冲积、洪冲积含砾砂土；区域构造以脆性断裂构造为主，主要为北东构造，兼有小规模北西向平移性正断层，北东向断层走向多为25°-40°，对地层及含矿层有一定的破坏作用；区域上岩浆活动极为发育，出露大面积的印支期闪长岩、花岗岩和燕山期花岗岩，且脉岩较发育，可见闪长玢岩脉和流纹斑岩脉，多集中发育在燕山早期末，多数沿构造裂隙充填，方向以北东、北西向为主。矿区范围内地质情况较为简单，区内基本上被大面积的印支期花岗闪长岩覆盖，岩石呈灰-深灰色，块状构造，半自形粒状结构，测区的东南部和西南部可见第四系沉积物（图1）。

图 矿区地质及工程布置示意图

1-第四系；2-印支期花岗闪长岩；3-高密度电阻率法测线；4-可控源音频大地电磁法测线；5-可控源音频大地电磁法图切剖面；6-地面高精度磁法扫面区域

2 数据采集

2.1地面高精度磁法

MZC-4质子磁力仪

采用重庆顶峰地质勘探仪器有限公司生产的MZC-4质子磁力仪进行野外数据采集。工作方式为单点测量模式，将测线号输入仪器，操作员沿测线逐点移动，测线号以累加方式逐点自动记录储存，自动储存数据为每线每点的线号、点号，时间及地磁场总强度T（nT），地磁场的总强度T（nT）即为观测的磁参量。将采集来的数据通过专门的传输软件传到电脑中，并用相应的软件进行日变、地形等各项改正，最后获得磁参量△T（nT）结果数据，然后利用GeoIPAS、MapGIS软件进行平面、剖面化极、延拓、求导等数据处理。本次地面高精度磁法测量面积2.5km2，网度50×10m，由于工作区内有村庄以及电线等干扰物，在测量过程中，遇到点误差偏移较大的采取舍点的措施，测量尽量远离干扰物，共完成磁法测线47条，测点4624个，质量检查点150个，质检率3.24%，符合规范要求。

2.2高密度电阻率法

EDGMD-2高密度电法测量系统

采用重庆顶峰地质勘探仪器有限公司生产的EDGMD-2高密度电法测量系统进行野外数据采集，可以同时用于测量围岩与构造带的电阻率差异，依托其采集信息量大、数据观测精度高、对不均匀体的探测精度高、可实现数据快速采集等优点，将采集的数据传入计算机并利用数据处理软件成像。本次高密度电法工作布设测线14条（表1），其中试验测线1条sy-1，测线13条，G1-G10线，每条测线东西向测量，120道极距6m，线长720m；G11-G13线，每条测线北东45°向测量，90道极距3m，线长270m。

2.3可控源音频大地电磁法工作

分布式多参数电磁探测系统

采用重庆顶峰地质勘探仪器有限公司生产的分布式多参数电磁探测系统的CSAMT模块进行测量，通过采用人工场源测量系统，通过发射和接收人工电磁波来实现卡尼亚电阻率或电导率的测探，可以有效压制干扰，采集强度与稳定性远高于自然场下的大地电磁波信号。可控源音频大地电磁法工作测量测线布置南北向，测线16条，每条测线测点14个，合计一共测量224个点，图切剖面，南东45°向剖面5条测线，P1-P5，北东45°向剖面3条，P6-P8，质量检查点12个，质检率5.36%，符合规范要求。

3 数据处理与解译

3.1高精度磁法工作

本次工作主要在工作区开展50×10m高精度磁法扫面，根据磁法扫面ΔT等值线图可以看出工作重点区内磁异常特征为低磁异常特征（图2），圈定了4条构造断裂带（表1）。其中F1断裂位于测区中部，走向北东30°，长度约1000m，呈高磁异常中间的低负异常特征；F1断裂位于测区中部偏东，走向北东30°，长度约1000m，呈高磁异常中间的低负异常特征；F3断裂位于测区中部，走向北西50°，长度约600m，呈低负异常特征；F4断裂位于测区中部，走向北西50°，长度约1000m，呈低负异常特征。

图2 磁异常解译结果示意图

表1 磁异常解译断裂特征

3.2高密度电阻率法工作

在磁法扫面以及实际地质工作的条件下，开展了高密电阻率法测量工作，首先在工作区内设计测量试验测线sy-1线，极距3m，最大测量深度100m，进行地电参数的测量，测量结果显示，工作区内低阻异常区电阻率变化范围100-600Ω•m，高阻异常区1000-3000Ω•m，沿测线方向100m位置存在一条次级F3断裂，倾角约70°，沿测线方向200m位置存在一条F2断裂（图3），倾角约70°，根据测量结果可以看出，高密电阻率法可以对测该测区构造进行有效的探测。然后布置13条测线进行测量，其中10条（G1-G10）为120道6m极距，3条（G11-G13）为90道测量极距3m。试验测线sy-1测量结果见图3，部分测线探测结果及解译说明如下：

图3 高密度电阻率法sy-1线解译结果图

测线G3线沿测线方向300m位置存在一条次级F3断裂，倾角约70°，沿测线方向360m位置存在一条F2断裂，倾角约70°，沿测线方向550m位置存在一条F4断裂，倾角约70°（图4a）。

测线G5线沿测线方向240m位置存在一条F1主断裂，倾角约70°，沿测线方向350m位置存在一条F3断裂，倾角约70°，沿测线方向470m位置存在一条F2断裂，倾角约70°，沿测线方向600m位置存在一条F4断裂，倾角约70°（图5）。

测线G11测线布置垂直于F3次级断裂，沿测线方向120m位置存在一条F2断裂，倾角约70°（图4c）。

图4a 高密度电法G3线解译结果图

图4b 高密度电法G5线解译结果图

图4c 高密度电法G11线解译结果图

图4 高密度电阻率法测线解译结果图

3.3可控源音频大地电磁法工作

高精度磁法和高密度电阻率法测量确定圈定了F1、F2、F3、F4四条构造，为了确定构造在地下深部埋深情况，本次可控源音频大地电磁法工作设计了224个点距50m、线距50m的CSAMT测量工作，测量区域呈面积性，数据处理采用每条测线测点单点反演，然后进行二维，三维成图，圈定了构造在深部延伸情况，以及在三维立体空间的分布情况。考虑到F3、F4属于次级构造，空间分布较小，而CSAMT测量深度较大，浅部异常分辨率较小，因此本次测量工作重点针对F1、F2两条主要断裂进行分析验证与解译。

对原始测线从1-16线数据进行一维反演，三维立体图和切片图见图6，从三维立体图（图7a）可以看出地下标高-600m—-800m存在一条低阻异常带，从三维水平切切片图（图7b）、东西向切片图（图7c）可看出F1、F2平行分布，延伸较大，解译结果与高精度磁法和高密度电阻率法探测和验证结果吻合程度较好。

 图7c 东西向切片解译结果图 
 

图7b 水平切片解译结果图

图7a 三维立体解译结果图

图7 CSAMT三维立体图和切片图

为了更好确定构造以及低阻带的相对分布情况，本次工作对测量进行图切剖面，其中南东45°方向布设五条（P1-P5），北东45°方向布设3条（P6-P8），部分图切剖面解译结果如下：

P1测线（图8a）沿测线250m方向为F1断裂带，倾向南东，倾角约70°左右，沿测线650m方向为F2断裂带，倾向南东，倾角约70°左右。地下标高-600m—-800m存在一条低阻异常带。

P3测线（图8b）沿测线150m方向为F1断裂带，倾向南东，倾角约70°左右，沿测线500m方向为F2断裂带，倾向南东，倾角约70°左右。地下标高-600m—-800m存在一条低阻异常带。
P6测线（图8c）沿测线100m方向为F1断裂带，倾向南东，倾角约70°左右，沿测线400m方向为次级F3断裂带，倾向北东，倾角约70°左右。地下标高-600m—-800m存在一条低阻异常带。

图8a P1线解译结果图 

        
图8b P3线解译结果图   
  



图8c P6线解译结果图   
   

图8 CSAMT图切剖面解译图

4 结论及建议

1）该地区利用磁法扫面圈定异常带之后，采用高密度电阻率法和CSAMT法进行测量解译和验证效果良好，利用综合物探方法在辽宁某地区进行断裂探测行之有效。

2）本次探测工作在指定测区内共圈定4条（F1、F2、F3、F4）构造带异常的位置范围及规模，为下一步的钻孔布设提供了有利部位。

3）受物探方法的多解性限制，本次测量工作根据物探数据以及异常解译结果对地热勘探靶区进行了圈定，建议选用钻探方法进行深部勘探验证。