位于河北省遵化市的汤泉，自唐代起便以温泉著称，历史悠久。然而，由于现代人工开凿水井过多，天然自流温泉已经消失。但泉水消失，不等于“热流管道”的消失。管道在哪里，怎么走，边界如何？由于地热田的构造格架尚不明确，地热成因模型缺乏系统约束，这些问题缺乏清晰的解答。探明沟通深部热水的主控断裂位置，以及地下热水的空间分布规律，直接关系到该地区地热资源的高效开发与科学利用。

针对上述难题，中国科学院地质与地球物理研究所张美根副研究员采用研究所自主研发、拥有完全自主知识产权的SEP多功率电法系统，在汤泉地热田开展了详细的可控源音频大地电磁（CSAMT）探测（图1）。

图1 研究区位置图。包括50和100 m深度等温线、CSAMT测线和解释断层。ZK1、ZK2、ZK3为该研究之后钻探的三口地热井。浅蓝色框表示以前开采的地热田面积，深蓝色方框为本研究推测的地热田范围

通过周密的野外数据采集与精细的室内资料处理，获得了高质量的电阻率成像剖面（图2）。结合岩石样品的实验室测试分析，研究成功揭示了地热田的精细地质结构，明确了主控断裂的展布特征，并圈定了地热田的空间赋存范围，进而提出了更新后的地热田概念模型（图3）。

图2 L1–L5（a–e）线CSAMT电阻率反演成像剖面。Mz表示中生代花岗岩，Ar表示太古宙变质岩，Mz+Ar代表花岗岩-变质岩接触带。地热井垂直投影到了剖面上

图3 汤泉地热系统更新概念模型

如果只是停留在结果成像阶段，以上工作只能算是一种推断解释。研究者用后续施工的三口地热井（深度约600至1100米）来做验证，结果显示，三口地热井所揭露的地质情况与预测结果高度吻合，出水温度和水量均达到理想水平。其中一口约600米深的地热井，出水量超过100 m³/h，水温达70°C以上，成为该地区目前水温和水量最高的地热井。该研究将地热田的已知范围扩展到了原规模的3至4倍以上，极大提升了该区的地热资源利用潜力。

该研究表明，大功率CSAMT勘探在刻画地热储层精细结构及探测控热断裂方面具有较好的准确性与可靠性。与此同时，汤泉地热田所建立的概念模型，对中国广泛分布的花岗岩地区中低温地热系统的勘探工作，也具有一定的借鉴意义和推广价值。