可控源音頻大地電磁法在隱伏活動斷裂探測中的應用

尹維民 張健橋

摘要：可控源音頻大地電磁法是比較有效和常見的一種電磁法，其在煤礦領域中應用十分廣泛。本研究通過對可控源音頻大地電磁法的深入了解，分析其在隱伏活動斷裂探測重要的應用，結合具體實例，提出己見，以為相關領域研究提供理論支持和參考依據。

關鍵詞：可控源音頻大地電磁法；隱伏活動；斷裂層；探測

前言：可控源音頻大地電磁法是電磁法的一種，其具備很多自身的特點和優勢。由于地殼運動及地震的頻頻發生，導致礦區隱伏活動大量出現，導致地層發生斷裂，對周邊環境等造成較大的安全威脅。利用相應的電磁法對所在區域加以測量和探測，搜集相關數據，并制定解決方法，提高隱伏活動斷裂的探測水平及效率，豐富數據資料。

1 CSAMT工作原理

CSAMT（可控源音頻大地電磁法）主要利用人工控制場源加以頻率探測。由于人工場源能夠有效解決信號微弱的問題，通過此方式將地面的波全部當做平面波，在頻率較低的情況下會發生電阻減少的狀況，并且坐標中出現45度角的現象，從而產生進場效應。在將數值校正后，加以CSAMT的反演[1]。CSAMT主要觀察地面，而由于電極產生的波來自不同的方向，且其運輸方法通常為地面波、地層波、天波等。而不同的波種類其長度存在一定的差異。

2區域地質狀況

山東省某地區為平原，其地質構成主要為斷裂層，斷裂方向為北東及西東兩個方向，斷裂區域繁多，褶皺發育較為完整。依照相關地質數據，此地區的北東斷裂區和西東斷裂區有交點。此區域共有4系構成，主要為奧陶系、青白口系、侏羅系、石炭系等等。利用對不同巖層的計算和搜集，并且結合原有的巖石電阻數值，可以將此地區的電阻率劃分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的等級。此區域的不同巖層存在很顯著地電阻差異，而因此電磁法師應用巖石的電性差異加以測深的，所以此地區能夠滿足此電磁法的要求和使用條件。如圖1為山東省某地區地形地勢圖。

圖1：山東省某地區地形地勢圖

3野外數據搜集

本次測量中，采用V-8（加拿大鳳凰公司生產）設備展開勘探，通過利用此電磁法對資料加以搜集。通過運用其中的一個場源計算電場和磁場的分量。而分別設置水平和豎直兩條測量線，并且保證豎直方向呈90°角[2]。整個CSAMT系統還包括磁探頭、不同電極、輔助接收機、發射機等等。發射機應保證最高功率為20000瓦，且最高輸電U為1千伏。

如要達到搜集到準確有效的數值，應選用恰當的參數（電流值、信號頻率、收發之間的距離等）加以探測和工作。發射偶極之間的距離為1200米，收發距離為600米。由于有用的信號并無法全面地防止信號變弱。然而由于其所在地區的地勢、周邊環境、物質等都存在不同，會對發射信號、場源、電阻值等形成一定的影響。因此如果要保證信號的有效，則應選擇正確的收發距離，并且確定電極長度，由此能夠很大限度上保證得到的資料和數值的準確有效。勘探過程中，選取合適的頻率，最大頻率值為7.7×103赫茲，最小頻率值為1赫茲。并且對水平分辨能力，設置其接收信號的距離是30米。并且將相關信號發射等設備納入考察標準中，增加控制信號的性能，實現數值準確率提高的目標。如想最大程度保證數據的重疊數量科學合理，避免被周邊環境影響，需要將整體頻率值的搜集時間定到40分鐘到90分鐘之間。

4數據處理

通常情況下，數據處理的成果和野外數據采集的成果有著極大的相關性，在將相關野外數據進行搜集整理過程中，應將不合理和不需要的數據排除，避免其影響整個測量結果。利用V-8儀器設備，并采用可視軟件等進行數據的統計和計算管理，其能夠在很大程度上達到勘探目標[3]。在講數據存入和統計后，保存在計算機中，并且將其打印出來，使得數據表達更加直觀和直接。數據反演也是對隱伏活動斷裂探測的重要流程之一，利用合適的反演方式加以準確評價，并且利用NLGG技術實現所有數據的反演。對此地區的反演方法可以選擇二維模式，選擇光滑度適當的參數（20左右），將視電阻率與相關數據的差錯空載在2%～4%之間。由此觀察到，其斷裂區域的斷距是200米，另一斷距為100米，兩個斷面呈65°角，且斷裂的S方向與N方向的巖層存在非常顯著的不同和差異，可見其S方向的巖石構造主要為泥巖，且視電阻率較低，而N方向的巖石主要為火山巖，視在電阻率較高。在此基礎上確定鉆孔位置，則可實現深度勘探。

結論：隱伏活動斷裂的出現很大程度上受到地震、地殼運動的影響，為煤礦開采等工作造成一定的困擾和安全隱患。利用人工場源能夠提高抗干擾能力，保證信號的強度。而可控源音頻大地電磁法正確利用這種方式實現探測的，應廣泛并深入應用到隱伏活動斷裂探測中。

參考文獻：

[1]陳長敬，丁培超，羅士新.可控源音頻大地電磁測深在隱伏斷裂勘察中的應用研究[J].價值工程，2011，09（29）：295-297.

[2]成江明.可控源音頻大地電磁法在隱伏煤礦區的應用[J].地球物理學進展，2010，04（12）：1269-1272.

[3]李立民.可控源音頻大地電磁法在秦嶺輸水隧洞斷裂勘察中的應用[J].中國農村水利水電，2014，08（03）：131-133.