瞬變電磁法在水文地質(zhì)勘察找水中的應(yīng)用

摘要：瞬變電磁法是一種新興的物探方法，是基于不同巖、礦石電性差異，利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)送一次脈沖電磁場，利用線圈或接地電極觀測二次渦流磁場或電場的方法。瞬變電磁法尋找地下水，主要是找尋地下構(gòu)造，利用多測道剖面曲線對不同地質(zhì)構(gòu)造的響應(yīng)特征確定地下水賦存情況。

關(guān)鍵詞：瞬變電磁法（TEM）;多測道剖面曲線圖;視電阻率

一、應(yīng)用原理

地下地質(zhì)體由于受到地應(yīng)力的作用會產(chǎn)生節(jié)理和斷層形成裂隙，裂隙充水后使其導(dǎo)電性增強(qiáng)，形成低阻體。不同低阻體在瞬變電磁儀多測道圖上有不同的反應(yīng)。尋找地下水的過程就是間接尋找地下含水地質(zhì)構(gòu)造的過程。

1、用導(dǎo)電模板模擬地下含水低阻構(gòu)造的不同響應(yīng)特征。

（1）近于直立導(dǎo)電模板反映特征

導(dǎo)電模板的不同形態(tài)和地下低電阻體的傾角有關(guān)。具體可參見下圖1。

當(dāng)導(dǎo)電模板傾角a=90°時，在瞬變電磁儀多測道剖面曲線上，導(dǎo)電模板表現(xiàn)的異常為對稱于模板的雙峰異常。當(dāng)導(dǎo)電模板傾角a=90°時，雖然發(fā)射、接收回線與導(dǎo)電模板距離最小，但是由于發(fā)射回線產(chǎn)生的磁場方向與導(dǎo)電模板平行，不能有效的激發(fā)導(dǎo)電模板的二次場電流，這樣就在導(dǎo)電模板正上方產(chǎn)生了低電位反應(yīng)，形成對稱于導(dǎo)電模板的雙峰異常。

⑵ 傾斜導(dǎo)電模板反應(yīng)特征

當(dāng)0°≤a<90°時在瞬變電磁儀多測道剖面曲線圖上，導(dǎo)電模板表現(xiàn)的異常為不對稱雙峰異常，導(dǎo)電模板傾向的一側(cè)表現(xiàn)為較高的峰值異常。隨著傾角的不斷變小，雙峰異常的不對稱性將更加明顯，主峰異常的峰值將不斷加大。當(dāng)傾角a=0°時將在板體的正上方出現(xiàn)近似于單峰的高值異常，如圖2 所示。

這種現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是：當(dāng)傾角a逐漸變小時，發(fā)射回線產(chǎn)生的一次磁場能在導(dǎo)電模板內(nèi)更好的激發(fā)產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生較強(qiáng)的二次磁場。當(dāng)a=0時導(dǎo)電模板與發(fā)射回線產(chǎn)生的一次磁場垂直，能最大限度的激發(fā)二次磁場，產(chǎn)生單峰最高異常。當(dāng)90°

2、根據(jù)視電阻率剖面等值線斷面圖確定含水構(gòu)造

除了上述，根據(jù)瞬變電磁測深多測道剖面曲線圖對于導(dǎo)電模板的不同響應(yīng)特征確定地下水賦存情況，我們還可以依據(jù)瞬變電磁測深內(nèi)業(yè)整理成果：視電阻率等值線斷面圖，確定工作區(qū)內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造，達(dá)到尋找地下水的目的。

參見圖3" 瞬變電磁測深視電阻率等值線斷面圖

二、應(yīng)用實(shí)例

1、在深部地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用

⑴工區(qū)地質(zhì)概況

工作區(qū)域一帶，位于老爺嶺地塊的張廣才嶺邊緣隆起中北部。南東部有北東50°延展的敦密巖石圈斷裂通過。受敦密巖石圈斷裂左行逆沖的擠壓，其南東盤相對下陷形成了中生代以來的斷陷盆地。受敦密巖石圈斷裂控制，自上第三紀(jì)至第四紀(jì)形成多期玄武巖漿噴發(fā)。其中敦密巖石圈主斷裂控制了第三紀(jì)玄武巖，次級斷裂控制了第四紀(jì)玄武巖巖漿的活動?？刂频谒募o(jì)玄武巖噴發(fā)的斷裂是地?zé)嵩吹闹饕獊碓?。由于該區(qū)裂隙分布不均勻，所以確定地?zé)峋浑y度非常大，一旦井位錯誤，將給單位造成的經(jīng)濟(jì)損失也是巨大的。

⑵工作方法及裝置參數(shù)

為了增大勘探深度、減小電磁耦合的影響，我們采用大電流、重疊回線裝置測量。最大供電電流：200A，發(fā)射回線邊長25m，供電脈寬10ms，采樣率4μs，利用接收線圈接收測量信號。工作網(wǎng)度1000×250m。

⑶成果解釋與分析

圖4" 牡丹江南部地區(qū)地?zé)崞詹?60線瞬變電磁測深多測道圖

圖4中，在475號瞬變電磁測深點(diǎn)附近有一個明顯的雙峰異常，是一個低阻地質(zhì)構(gòu)造的反應(yīng)，結(jié)合該區(qū)860線視電阻率等值線斷面圖圖及以往的地質(zhì)資料分析得到結(jié)論：在475號測深點(diǎn)附近有一深部基巖構(gòu)造破碎帶，傾向大號點(diǎn)，傾角大約60度。鉆探工作于900m處出現(xiàn)漏液情況，且?guī)r心不完整，是構(gòu)造破碎帶的反應(yīng)。于井深1250m發(fā)現(xiàn)地下熱水。成井后出水量30T/h，井口水文45°。

2、在淺層找水中的應(yīng)用

⑴工區(qū)地質(zhì)情況

北興農(nóng)場位于七臺河煤礦采空區(qū)上方，由于采礦原因，區(qū)內(nèi)地表下沉，地下水含量較少，給我們的水資源勘查工作帶來很大的難度。區(qū)內(nèi)第四系（Q）為粘土及砂礫石層，厚30m，第三系（N）為砂、泥巖互層，厚75m，三疊系（T）為中、細(xì)砂巖與砂質(zhì)泥巖。我們工作的目標(biāo)：在第三系砂、泥巖互層中找到含水裂隙構(gòu)造。

⑵工作方法及裝置參數(shù)

由于工作區(qū)內(nèi)有鐵磁性物質(zhì)及高壓線路影響為了減小外界耦合誤差、提高觀測成果的可靠性，我們采用重疊回線、小線圈、大發(fā)射電流工作。具體參數(shù)如下：發(fā)射回線邊長1m，最大發(fā)射電流200A，供電脈寬10ms，采樣率4μs，利用接收線圈接收測量信號。

⑶成果解釋與分析

圖5" 北興農(nóng)場水源勘察瞬變電磁測深多測道圖

圖6" 北興農(nóng)場水源勘察瞬變電磁測深視電阻率等值線斷面圖

根據(jù)圖5北興農(nóng)場水源勘察瞬變電磁測深多測道圖可以看到，在10號測深點(diǎn)附近有一雙峰異常，是一個低阻地質(zhì)構(gòu)造的反映。從圖6：該剖面的瞬變電磁測深視電阻率等值線斷面圖可以看出有一“人：字型破碎低阻構(gòu)造，位置與多測道圖的雙峰異常吻合。將鉆孔布設(shè)在10號測深點(diǎn)偏西10m位置，經(jīng)打鉆驗(yàn)證于井深140米處見構(gòu)造破碎帶，最終井深145米，出水量20T/H。

三、結(jié)論建議

瞬變電磁法是一種新興的物探方法，能對地下低阻地質(zhì)體有很好的反映，具有其他一些物探方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：工作效率高、成本低、對地形要求不大。伴隨科技以及電子產(chǎn)品的發(fā)展，瞬變電磁法將更加完善，在以后的找礦、水資源勘查上將發(fā)揮更大的作用。