瞬變電磁法在找水中的應(yīng)用研究

(成都理工大學(xué) 四川 成都 050024)

一、瞬變電磁法的原理

瞬變電磁法也稱時間域電磁法，簡稱TEM，它是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場間歇期間，利用線圈或接地電極觀測二次渦流場的方法。簡單地說，就是利用不接地回線(線圈)向被測地質(zhì)體發(fā)射脈沖式電場作為場源(一次場)，以激勵被測地質(zhì)體產(chǎn)生二次場，在發(fā)射脈沖的間隙利用接地回線(線圈)接收二次場隨時間變化的響應(yīng)。從接收的二次數(shù)據(jù)中分析出地質(zhì)體異常導(dǎo)電體的位置，從而達到解決地質(zhì)問題的目的。

二、瞬變電磁法找水的實際應(yīng)用

(一)工區(qū)地質(zhì)概況

此次測量的工區(qū)位于樂山市鳳洲島，鳳洲島處于樂山市市中區(qū)南端，在三江匯流處北段。此工區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，海拔高度大約為323.3m，大氣氣壓約為974.8hPa。降雨主要集中夏、秋兩季，水系非常發(fā)達處于岷江、大渡河、青衣江匯流處北端的沖積扇。地質(zhì)構(gòu)造中斷層、褶皺等較為明顯,處于在揚子臺褶帶的峨眉山斷塊、峨邊穹斷束與川西臺陷、川中臺拱交匯處，構(gòu)造豐富且復(fù)雜[7]。其核心構(gòu)造格局呈南北方斷層凸出而北東方向下塌陷，在構(gòu)造相交區(qū)域時有區(qū)域斷裂出現(xiàn)。此間有較為劇烈的新構(gòu)造運動，工區(qū)處于四川的西南部，在第三紀末四川區(qū)域范圍內(nèi)都發(fā)生了大面積的褶皺凸起，直至沉積完全在第三紀中新世末期，四川一直在抬升并平坦地形。在第四紀初期至中期的更新世的時區(qū)中，川內(nèi)產(chǎn)生了第Ⅰ、Ⅱ幕兩次劇烈的新構(gòu)造運動。中更新世晚期進行了斷塊運動，這時期水系集體沉降近而發(fā)展為現(xiàn)在的地貌特征。除泥盆系、石炭系欠缺，剩余均有露出，巖石性質(zhì)種類豐富。

(二)工區(qū)測線布置

在工作中我們所用的儀器設(shè)備為CUGTEM-8瞬變電磁儀，其主要由接收機、發(fā)射機和設(shè)備組成。我們在考慮如何布置測線時應(yīng)注意選取的測線能盡量垂直于構(gòu)造的走向，避免地下有非自然的導(dǎo)體干擾如：如地鐵、地下管線、填埋垃圾等。我們這次實際布置的測線長度為150米，位于四川省樂山市鳳洲島，起點坐標為北緯29°33′8″東經(jīng)103°44′15″，終點坐標為北緯29°33′6″東經(jīng)103°44′9″，測線走向為253°。

三、工區(qū)數(shù)據(jù)處理

(一)半定量解釋視電阻率成果圖的解釋

圖1 半定量解釋視電阻率成果圖

通過對數(shù)據(jù)的處理得出圖中的橫坐標為測線長度有150米，縱坐標為測量深度為地下550米。圖標顏色為電阻率變化而從藍色到紅色的色標。由于探測時靠近水系豐富的區(qū)域，測線臨近水且有不高的河堤，所以可以理解為在水系平面以下的探測。在水系發(fā)達的測區(qū)測量會有較多的低阻體，由于勘探可以視作是在水面以下，所以縱坐標向下電阻升高。但由于在水系交匯處，形成沖積扇，在基巖以上電阻都很低。由于瞬變電磁法的特點對淺層信號變化較大，而對于晚期信號變化緩慢，成果圖表現(xiàn)為在低阻區(qū)域變化大[10]。

在2、3區(qū)域電阻很低，可能為含水沙泥巖，大致覆蓋了地下500米左右。

而在4區(qū)域則為沙泥巖的破碎帶，大致分布在測線的25米～110米處，深度為地下135米～295米處。由于在地下水的滲透、溶蝕、沖擊而導(dǎo)致巖體內(nèi)部塌陷，在外部壓力下所形成的。

在1區(qū)域，電阻隨深度增加而變大直至基巖處，電阻變化才會趨于緩慢。且?guī)r體呈向上的凸起，可能是由于水流的不斷剝蝕和水流帶來的泥沙的堆積在基巖上而形成的。其內(nèi)部有大量的孔隙水，并不斷有水的侵蝕。

(二)定量解釋視電阻率成果圖的解釋

定量解釋視電阻率成果圖在下面呈現(xiàn)，如圖2。

圖2 定量解釋視電阻率成果圖

此幅成果圖橫坐標、縱坐標、圖標顏色變化，測量地下的地質(zhì)背景與之前成果圖一致。

在5、2、4區(qū)域分布著不同含水率的沙泥巖，漫延在整個區(qū)域。由于在水系豐富且在交匯的區(qū)域，淺部巖層分散且含水率較為離散。在4號標記上方存在一塊電阻較大的巖體，可能中心區(qū)域是由于流水的搬運下沉降在此處。

在1區(qū)域散布著沙泥巖的破碎帶，大致深度在200米～380米，在測線75米～85米處。可能是在水流的溶蝕、侵入作用下逐漸被剖蝕而形成的。

在3區(qū)域，分布在深度為375米～550米，在測線50米～150處。是在基巖上堆積而成的沙泥巖，電阻率呈深度加大而變高的形勢。而形狀呈向上突起，可能是由于水流的不斷剝蝕和水流帶來的泥沙的堆積在基巖上而形成的。