天然源音频大地电磁测深法(AMT)在黑龙江省区块煤炭资源调查中的运用

隋崇明

(黑龙江省自然资源调查院，哈尔滨 150008)

1 天然源音频大地电磁测深法的原理与优势

大地电磁场(天然场)是进行大地电磁测探的场源，从形成原因上来看，主要由于太阳风、地球磁层、电离层等相互作用，从而形成了区域性的天然交变电磁场。大地电磁场从地表射入地下过程中，一部分会被地层中的矿物吸收、衰减，另一部分则重新反射回地面。地面仪器捕捉到这些反馈回来的电磁场信息，通过分析后可以得到地质结构及地层中各类矿物的分布特征。从应用效果来看，这种方法具有更大的探测范围，且探测过程对高阻屏蔽有一定的抵抗力，所用仪器体积小，无须长距离架设电线，在一些复杂地质环境下也可以灵活方便进行作业，适用于较厚火山岩覆盖层下寻找煤炭资源。

2 天然源音频大地电磁测深法的工作内容

以该项目A线A-1号测深点(图1)为例，对试验点工作情况叙述如下：

图1 A线A-1号测深点曲线图

根据实践，探测深度的经验公式为：

从上式中可以看出，决定探测深度H的因素主要与电阻率ρ和频率f有关，并且存在电阻率越高、频率越低探测深度越大的关系。通过调节这两个影响因子，可以灵活获取地层浅部或深部的特征信息，曲线类型呈KH型。

2.1 第四系(Q)

第一层为第四系(Q)地层。从整体上来看，在AMT电测深曲线上表现得并不明显，集中于曲线首部的一小段位置。结合地质资料，该地层岩石类型以砾石、鹅卵石为主，平均厚度为3～6 m，Q地层和K1ds地层之间虽然存在界限，但并不明显。

2.2 东山组(K1ds)

第二层为东山组(K1ds)地层。在AMT电测深曲线上，这一区间内呈现出K型曲线，也是5组地层中深度最大的地层。该地层岩石类型较为丰富，自上而下分别为火焰集块岩、砂岩和砾岩等。从电性上来看，电阻率在100～1 000 Ω，频率范围大体上处于103.8～101.3Hz。已知反演深度与频率的二次方根存在反比关系，可推算出该组地层厚度在1 000 m左右。

2.3 穆棱组(K1m)

第三层为穆棱组(K1m)地层。在AMT电测深曲线上，这一区间内的首部表现为H型，尾部则演变为K型。该地层包含的岩石类型也比较丰富，上部主要以砂岩、砾岩为主，中部及下部多由粉砂岩和泥岩组成。从电性上来看，电阻率大体在70～100 Ω，频率范围大体上处于101.3～100.5Hz，可推算出该组地层的厚度在500～800 m。

2.4 城子河组(K1c)

第四层为城子河组(K1c)。在AMT电测深曲线上，这一区间内中部、尾部表现为H型。该地层岩石种类与穆棱组(K1m)类似，属于鹤岗盆地主要含煤组。从电性上来看，电阻率在50～70 Ω，频率范围大体上处于100.5～10-0.5Hz，可推算出该组地层的厚度在400～500 m。

2.5 东风山岩群(Pt1d)

第五层为东风山岩群(Pt1d)。超过AMT电测深曲线有效探测频率和屈服深度，所以用虚线表示，H型尾支至无穷区域，岩性为大理石-石英片岩、片麻岩建造。根据电性分析，电阻率无穷大，可见东风山岩群(Pt1d)的厚度为无穷大。

3 地电参数特征

以天然源音频大地电磁测深曲线的特征变化规律为参考，可获得地电剖面解释参数。结合A线A-1号测深点曲线图分析可得：白垩纪K1ds组火山岩的电阻率相对较高，电性标志也较为明显。而白垩纪K1m组和K1c组的电阻率相对较低，组成了电测深曲线的中段。基底的花岗岩电性特征表现出高阻反映，可作为本区良好的电性标志层。总体来看，该区域的电性地层自上而下分别是高阻、低阻和高阻。

电测深曲线类型及反应地层沉积规律基本一致，可判断本次勘测汇总选择AMT法取得了预期成效，装置选用、参数设置合理，勘测过程中无明显电磁干扰。

4 电性地质综合剖面成图

以该项目A勘探线电性地质综合剖面图为例，该图采用算术直角坐标系统，横向、纵向比例尺均为1∶2万。横向由每条测线各个测点及距离组成，纵向为测点高程数据，根据电阻率反演趋势结合自然地质规律，画出推断地层分界线和断层线。

图2为A线电阻率和电性地质剖面图，剖面图上色彩变化反映出地层不同深度位置电阻率的不同。按电阻率从小到大的变化规律，分别赋于蓝色→绿色→黄色→红色变化，每种颜色对应的电阻率以电阻率色谱为准。

图2 A线反演电阻率等值线剖面图

根据图2可知，A线地层主要分为3种，自上而下分别是：第一种为上方红色及橘黄色部位，平均厚度约占地层总厚度的1/2，初步判断为第四系和白垩系东山组地层，大部分地层的电阻率位于400～650 Ω·m，局部电阻率可达到800～1 000 Ω·m，从岩性上来看属于中性火山碎屑岩与正常沉积岩的组合。第二种为中部绿色部位，平均厚度约占地层总厚度的1/3，其电阻率位于50～120 Ω·m，初步判断为白垩系穆棱组地层，也是探测区域内主要的含煤层。第三种为底部的蓝色部位，其电阻率在10～50 Ω·m，初步判断为白垩系城子河组地层，也是探测区域内主要的含煤层。

5 结论

天然源音频大地电磁法(AMT)在物探勘测中属于新型技术，将该方法应用于黑龙江省区块煤炭资源调查项目中，使得勘探结果的精确度得到了进一步提升，有效解决了传统勘探方法中存在的高阻屏蔽问题，为明确地层中煤矿资源分布及下一步找矿工作开展提供了支持。