可控源音频大地电磁在高寒冻土区深部煤田地质勘查中的应用

中图分类号:P618。11文献标识码:A文章编号:1671-2064(2017)11-0176-01

1引言

现阶段,存在富煤。贫油。少气“的能源结构,其中煤炭占主导地位,石油。天然气资源量十分有限。局论文网限于浅层煤炭勘查与开采无法适应日益剧增的能源需求,突破已有框架向第二深度空间进军势在必行[1]。

越向深部,煤炭勘探开发的难度越大,而地球物理手段勘探可以查明地下深部结构与构造,是煤炭资源向深部进军的强大依靠。可控源音频大地电磁法(ControlledSourceAudiofrequencyMagnetotelluric,CSAMT)采用电偶极源作为人工场源,与直流电法相比具有工作效率高。勘探深度大。垂向分辨能力好。水平分辨能力强。地形影响小及不受高阻层屏蔽等优势。该方法在高寒冻土区的天然气水合物调查[2]。煤田地质勘查[3]中皆有应用先例,可穿透冻土层获取研究区的覆盖层。赋煤地层的分布。基底起伏特征及断裂等构造信息,为复杂地形条件下圈定有利成煤层位提供依据。

2黄鹿沟地区的地质概况

研究?^域位于祁连山中段高寒山地冻土区,海拔高度3500-4000米,地势险要,冻土厚度可达百米。青海煤炭地质勘查院在研究区开展了CSAMT探测,旨在获取研究区盖层厚度。赋煤地层的分布及深部构造信息,进而对研究区煤炭资源潜力乃至天然气水合物的赋存远景进行评价。

2。1研究区地层

研究区地层由老至新有奥陶系。石炭系。二叠系和第四系。奥陶系(O)分布在研究区南部,仅出露下统下部火山岩组(O1),岩性为浅绿-暗绿色片理化安山岩。细碧岩夹板岩。变砂岩。结晶灰岩和铁矿层。石炭系(C)石炭系全区均有不同程度的出露,为海陆交互相含煤地层,是煤田地质勘查的主要目标层位。二叠系(P)在全区均有不同程度的出露,为一套灰白。灰绿。灰褐色砾岩。含砾粗砂岩。细砂岩等碎屑岩与紫红色粉砂岩的相间韵律沉积,夹有泥灰岩薄层,与下部地层石炭系呈假整合接触。第四系(Q)出露有下更新统(Q1),下更新统(Q1)为土黄―土红色砾石层,胶结良好,略具定向排列,砾石成份复杂,与第三系地层呈不整合接触。

2。2研究区构造

研究区构造线方向为北西-南东向,北部总体为一向斜构造,两翼地层由石炭系构成,核部地层由二叠系组成,北翼倾角较缓而南翼倾角较陡,南翼地层受断层改造保存不全。南部为一单斜构造,倾向南西;中部由一背斜构造和背斜的一翼共同组成。区域断层多为遭受后期改造的加里东期逆断层。

3可控源音频大地电磁应用

CSAMT野外数据采集使用美国Zonge公司生产的GDP-32Ⅱ电法工作站。工作参数设置如下:供电偶极AB=1000m,测量电极距MN=100m,测深点距为100m,收发距r=3。76～6。11Km。CSAMT采用赤道偶极观测装置,发射频率选择0。125～8192Hz。以测区DF2测线为例分析可控源音频大地电磁的应用效果,利用SCS2D高斯牛顿法对测线数据进行二维反演得到地下的电性结构,据此进行地质地球物理综合研判,获取了黄鹿沟地区赋煤地层的分布及深部构造信息。

测线DF2长4。1km,物理点42个。测线由南至北依次出露二叠系地层。石炭系地层,二叠系地层及第四系地层。首层电性层电阻率大于100Ω?m,表征了第四系砂砾石层与冻土层的分布;第二电性层电阻率在40～80Ω?m,推测为二叠系或石炭系地层;第三电性层电阻率变化范围在10～30Ω?m,推测为二叠系或石炭系地层;第四电性层电阻率大于100Ω?m可能为奥陶系地层。据电性梯度带的分布推测23号点处存在北倾的逆断层F1,该断层发生在二叠系。石炭系和奥陶系地层之中;12号点附近存在南倾的逆断层F2,F2为基底断裂,断层以南为石炭系地层,以北为二叠系地层。赋煤层系――石炭系地层的分布如下:5～12号点为石炭系地层,石炭系埋深约为450～750m;12号点以北上部为二叠系地层,其下推测有石炭系地层,埋深在1200～1400m,基底为奥陶系。可控源音频大地电磁法的研究成果圈定了目标层位――石炭系地层的埋深。厚度,查明断裂的深部信息,为进一步的勘查开采提供了重要依据。

可控源音频大地电磁在高寒冻土区深部煤田地质勘查中的应用