音頻大地電磁測(cè)深法在云南曲硐水資源勘查中的應(yīng)用

秦偉桃，張 明，劉 立

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊(duì)，廣東 廣州 510800）

水資源是被人類在生產(chǎn)和生活活動(dòng)中廣泛利用的資源，不僅廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活，還用于發(fā)電、水運(yùn)、水產(chǎn)、旅游和環(huán)境改造等，因此，合理開發(fā)利用水資源，發(fā)展旅游經(jīng)濟(jì)，可為地方帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[1]。合理布置地質(zhì)調(diào)查和地球物理勘查工作，針對(duì)性的開展工作，可減少水資源勘查中的投資風(fēng)險(xiǎn)，降低開發(fā)成本。

在水資源勘查中，應(yīng)根據(jù)工區(qū)特點(diǎn)選取適合有效的物探工作方法，其中音頻大地電磁測(cè)深法是以天然交變電磁場(chǎng)作為場(chǎng)源的一種電磁法，通過觀測(cè)天然的大地電磁場(chǎng)入射到地下后，經(jīng)地下介質(zhì)反射到地面而形成的特殊電磁場(chǎng)，從而研究地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)及其分布特征[2,3]。該方法屬于頻率域測(cè)深法，相較于傳統(tǒng)的直流電法，具有勘探深度大、分辨能力強(qiáng)和觀測(cè)效率高等特點(diǎn)，其是研究深部地質(zhì)構(gòu)造和尋找隱伏礦體的有效手段，在水勘查中有被廣泛地應(yīng)用。

1 方法原理

音頻大地電磁法觀測(cè)的基本參數(shù)是相互正交的電 場(chǎng) 分 量（Ex、Ey）和 磁 場(chǎng) 分 量（Hx、Hy），通 過ρ=0.2|E|2/|H|2·f可計(jì)算出相應(yīng)頻率對(duì)應(yīng)的該測(cè)點(diǎn)下隨頻率變化的視電阻率估計(jì)值，進(jìn)而達(dá)到測(cè)定地下各層電阻率的目的。式中：ρ是視電阻率（Ω·m）；f為頻率（Hz）；E是電場(chǎng)強(qiáng)度（Mv/km）；H是磁場(chǎng)強(qiáng)度（nT）。

在實(shí)踐中，不同頻率的大地電磁場(chǎng)水平分量的變化，反應(yīng)了不同深度范圍內(nèi)的視電阻率信息，因此，通過觀測(cè)不同頻率的電磁信號(hào)，可以獲得不同深度的電信息，并且結(jié)合已知的地質(zhì)情況，解釋地下地質(zhì)特征。

2 工作區(qū)概況

2.1 地質(zhì)及水文地質(zhì)概況

（1）地層。工作區(qū)及鄰區(qū)出露地層主要有侏羅系、白堊統(tǒng)、第三系和第四系。侏羅系（J）主要出露壩注路組紫紅色泥巖夾粉和細(xì)砂巖，面裂隙率2.2%～4.8%，地下逕流模數(shù)1.14～2.92升/秒·平方公里，工作區(qū)內(nèi)賦存承壓自流水，為工作區(qū)主要含水層位。白堊系（K）地層出露較為完全，出露面積最廣，從上至下劃分為上統(tǒng)虎頭寺組（K2h），下統(tǒng)南新組（K1n）和景星組（K1j）。其中，虎頭寺組（K2h）為灰、灰棕色含長(zhǎng)石石英砂巖，面裂隙率4%～5%，地下逕流模數(shù)1.26～2.53升/秒·平方公里，屬Cl-Na型水，礦化度最高可達(dá)253.94克/升。南新組（K1n）：紫紅色細(xì)-中粒砂巖夾泥巖和砂礫巖，面裂隙率5%-14%，地下逕流模數(shù)3.03～6.10升/秒·平方公里，工作區(qū)內(nèi)賦存裂隙承壓自流水，屬HCO3-Ca或HCO3-Ca·Mg型水，礦化度小于0.1克/升。為工作區(qū)主要含水層位。景星組（K1j）分為上下兩段，上段（K1j2）為紫紅色泥巖夾砂巖，下段（K1j1）為灰白色、灰綠色砂巖與紫紅色泥巖不等厚互層，面裂隙率1.23%～5.00%，地下逕流模數(shù)1.02～2.98升/秒·平方公里，屬HCO3-Ca型水，礦化度小于0.3克/升。為工作區(qū)主要含水層位。

（2）構(gòu)造。工作區(qū)構(gòu)造以斷層為主，主要有：F1斷層：該斷層北西起卓潘巖體，南東進(jìn)入曲硐壩子，長(zhǎng)約20公里。走向北西，傾向北東，傾角75°～85°，地表露頭明顯，破碎帶寬45m～65m，破碎帶中見硫磺，其角礫巖見水蝕現(xiàn)象，F(xiàn)2斷層：北東向，傾向120，傾角80°，斷層破碎帶寬20m～50m。局部見較強(qiáng)蝕變，在曲硐溫泉處與F1斷層相交。F3：走向南北向，傾向正東，傾角65°～80°，地表露頭明顯，破碎帶寬35m～55m，在曲硐溫泉處與F1斷層相交。

（3）巖漿巖。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，工作區(qū)北部為堿性卓潘巖體，出露于永平弧形斷裂南西側(cè)，沿大卓潘背斜侵入于白堊系砂巖中，為一淺成堿性巖體。呈近東西向長(zhǎng)形狀巖席產(chǎn)出，長(zhǎng)約15km，寬5km，面積約40km2。巖體與圍巖的接觸面向南陡傾，傾角在45°～60°之間；南部較緩，東部由邊緣向中心傾斜，傾角60°～70°。巖體剝蝕不深，脈巖發(fā)育，尚保留較多圍巖俘虜體，內(nèi)部節(jié)理發(fā)育，并呈放射狀排列。目前發(fā)現(xiàn)的高嶺土礦及礦點(diǎn)均分布在該巖體邊緣的風(fēng)化帶中。

2.2 地球物理特征

工作區(qū)內(nèi)主要巖性為砂巖、礫巖及花崗巖，構(gòu)造以北西向及北東向的深大斷裂帶為主要的異常構(gòu)造帶。整體上看，砂巖巖的電阻率值變化較大，且深大斷裂的電阻率值表現(xiàn)為較低值，主要是構(gòu)造帶破碎含水導(dǎo)致電阻率值大幅度降低；礫巖的電阻率較低，主要原因是孔隙率大含水性較高。而圍巖相對(duì)于斷裂構(gòu)造帶處出現(xiàn)電阻率值不連續(xù)的特征。因此，可以用電阻率區(qū)分識(shí)別構(gòu)造，尋找隱伏的構(gòu)造帶及含水層。通過以上物性分析可知，工作區(qū)內(nèi)的巖性存在明顯的電阻率差異。構(gòu)造與圍巖之間，破碎巖石與未破碎巖石間，蝕變巖石與未蝕變巖石間，也存在較大的電性差異，而且脆性斷裂、韌性剪切帶、蝕變破碎帶的出現(xiàn)，均可導(dǎo)致構(gòu)造帶與周圍巖層(體)間出現(xiàn)明顯的電性差異，因此，電阻率法勘探對(duì)于該工區(qū)比較契合。而基于電阻率參數(shù)的物探方法中只有使用電磁法才能實(shí)現(xiàn)深部勘探，同時(shí)為了避免人工源帶入的附加效應(yīng)，此時(shí)使用AMT測(cè)量比較切合實(shí)際。

3 野外工作及數(shù)據(jù)處理

（1）野外工作。本次工作使用中國地質(zhì)科學(xué)院物化探研究所研發(fā)的DEM-V大功率多功能電磁法系統(tǒng)，采用標(biāo)量測(cè)量方式，測(cè)點(diǎn)點(diǎn)距為20m，磁探頭頻率范圍在1.95Hz～32KHz之間，接收電極為不極化電極。實(shí)際測(cè)量中，對(duì)于干擾大的測(cè)點(diǎn)，采用磁場(chǎng)遠(yuǎn)參考的方式觀測(cè)數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)的真實(shí)有效。

圖1 云南曲硐地區(qū)音頻大地電磁測(cè)深測(cè)量實(shí)際材料圖

（2）數(shù)據(jù)處理。預(yù)處理：完成原始數(shù)據(jù)地采集后導(dǎo)出數(shù)據(jù)，用儀器相應(yīng)的電腦軟件查看時(shí)間域信號(hào)情況，隨后將時(shí)間域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率域曲線（FFT變換），經(jīng)robust處理得到阻抗結(jié)果。曲線的圓滑：對(duì)曲線電阻率和阻抗相位連續(xù)性差的頻點(diǎn)，進(jìn)行編輯。根據(jù)干擾情況采取圓滑或剔除的方式，以保證高質(zhì)量的頻點(diǎn)數(shù)據(jù)。靜態(tài)校正：對(duì)存在靜態(tài)位移的曲線采用空間濾波等方式進(jìn)行靜態(tài)校正。

（3）反演解釋。對(duì)處理完成的數(shù)據(jù)進(jìn)行一維及二維反演，結(jié)合已知地質(zhì)資料，推斷解釋反演結(jié)果。

4 成果解釋應(yīng)用

（1）CL01號(hào)剖面綜合解釋推斷。CL01號(hào)剖面（圖2）103號(hào)測(cè)點(diǎn)附近出現(xiàn)中阻異常，且往深部延伸較深，結(jié)合地質(zhì)資料，該中阻異常與地質(zhì)查明的F5構(gòu)造帶出露位置吻合，推測(cè)此異常為F5構(gòu)造破碎帶破碎含水所致；117號(hào)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)中低阻異常，且往深部延伸較深，結(jié)合地質(zhì)資料，其他剖面綜合考慮，推測(cè)此異常與測(cè)區(qū)內(nèi)主要北西向主構(gòu)造F1有關(guān)，為破碎構(gòu)造含水所致；135～139號(hào)測(cè)點(diǎn)之間出現(xiàn)低阻異常，且在1400m標(biāo)高處較為明顯往深部則向兩側(cè)分開，結(jié)合地質(zhì)資料，此異常與F2構(gòu)造帶位置較為吻合，為破碎構(gòu)造含水所致。此外，在107～137號(hào)點(diǎn)-1350m～1500m標(biāo)高出現(xiàn)平緩狀低阻異常帶，結(jié)合地質(zhì)資料，推測(cè)該異常為地層界限和含水層所致。

圖2 CL01號(hào)線AMT反演斷面圖

（2）綜合地質(zhì)分析及揭露成果。分析上述結(jié)果認(rèn)為，本次測(cè)量的視電阻率異常分布特征能較好地反應(yīng)地下地質(zhì)體空間結(jié)構(gòu)特征，異常位置與構(gòu)造淺部出露位置吻合度較高，深部視電阻率異常顯示構(gòu)造深部延伸情況較好，而在107～137號(hào)點(diǎn)-1350m～1500m標(biāo)高出現(xiàn)的平緩狀低阻異常帶，可能為層間裂隙發(fā)育的儲(chǔ)水部位或斷裂破碎帶賦水的顯示。據(jù)此，在115號(hào)點(diǎn)布設(shè)鉆孔進(jìn)行揭露，查明該低阻異常的性質(zhì)特征。鉆孔結(jié)果顯示，在標(biāo)高1436m處見地下熱水，水溫48℃，流量0.95L/s。

5 結(jié)論

本文通過音頻大地電磁測(cè)深法在云南曲硐水資源勘查中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，該方法通過視電阻率異常能夠較好的反應(yīng)構(gòu)造空間的展布形態(tài)，及地下有利的賦水構(gòu)造或巖層。因此，在水勘查中應(yīng)結(jié)合其它水文地質(zhì)資料等，對(duì)勘查區(qū)進(jìn)行綜合分析和研究。