航电三频补偿式航电系统在内蒙古二连浩特东乌旗地区的应用

航电三频补偿式航电系统在内蒙古二连浩特东乌旗地区的应用

0航空s应用于大面积地质填图航空视障录制技术已经发展了20多年。在区分盐和淡水、跟踪和划分地层方面，它具有独特的优势，但航空航天航天航天航天航天航天航天航天航天航天填图技术很少。作者在本文利用内蒙古自治区二连浩特～东乌旗地区1∶50000航空电磁测量结果,进行视电阻率岩性构造填图,取得了57000km2范围内视电阻率填图试验研究成果,对航空ρs填图应用进行了有益的尝试。1航空视电阻率转换方法航电记录是用一次场归一化的二次磁场,以10-6表示。这种数据直接反映了电磁响应的大小,间接反映了岩石、矿石的电性特征,但电法勘探多采用视电阻率来评价介质的电性。按照均匀大地半空间导出的电阻率测量公式,对非均匀介质实测结果所计算的电阻率称视电阻率,它是一种在有效探测深度范围内各层岩石电阻率的综合效应,其数值与电阻率的空间分布、装置形式等有关。HDY-402型航电系统,收～发线圈配置采用垂直共面方式。因发射线圈尺寸(相对大地而言)很小,可用水平磁偶极子表示。均匀半空间归一化的二次响应理论公式为:Hr=−r2∫0∞λ−u1λ+u1e−2λhλJ1(λr)dλΗr=-r2∫0∞λ-u1λ+u1e-2λhλJ1(λr)dλu1≈λ2+iωμ1σ1−−−−−−−−−−√=λ2+iωμ1/ρ1−−−−−−−−−−−√u1≈λ2+iωμ1σ1=λ2+iωμ1/ρ1其中h为偶极子距地面高度;r=x2+y2−−−−−−√r=x2+y2,为收发距;u1为磁导率。所以,视电阻率可表示为ρs=f(Hx,ω,K)这里,K为装置系数,与系统收发距、飞行高度相关。同样,航空视电阻率也是被一次场归一化的一个电性参量,是系统装置系数和发射频率的函数。显然,如果实际大地为均匀介质,则ρs=ρ1。当大地介质不均匀时,ρs能反映出地下不均匀体的位置和电阻率的相对高低等信息。用视电阻率比用电磁响应更直观,而且可以克服电磁响应直接解释时的某些缺点。当地下有多种电阻率不同的地质体存在时,视电阻率值是在高频、中频、低频有效探测深度范围内,所有地质体电性特征的综合反映。因此,可以利用三个频率反演的视电阻率的分布特征来研究相应深度内地质断面的电性特征,据此进行地质解释。在地面直流电法测量时,电极接地。在地面电磁法测量时,也可以准确控制发射和接收仪器的高度,其高差为零米或一两米之间,由高度变化引起的视电阻率变化可忽略不计。而航空电磁法则不同,飞机的飞行高度随地形高差变化不能准确控制。在进行视电阻率转换时,实分量、虚分量和飞行高度,都可以参与计算,造成参数多于电阻率转换所需参数,因此,利用不同的参量组合,便可产生出不同的视电阻率转换方法,应根据不同的地电条件加以选择利用。在传统上,航空电磁法多是利用实分量、虚分量来计算视电阻率,而实分量、虚分量法计算得到的视飞行高度,对研究地质体的视埋深是很有意义的。求解航空视电阻率的过程,实际上就是以均匀大地为模型的一维反演,一般情况都能够得到稳定的解。在实际应用中,编制成列线图或相位矢量图(即解释量板),用计算机插值求解视电阻率和视飞行高度,详见图1。由于频率域航空电磁系统是测量地下地质体电磁感应的二次磁场,其异常幅值与距离的3次方～5次方成反比,因此,在飞行测量中,航高不断变化对航空电磁场影响很大。此外,不同航空电磁系统对大地响应性状彼此差异甚大,不利于研究对比。若通过ρs反演计算技术,把测量到的航空电磁场信号,转换成反映地下地质体电性特征的ρs值,即可反映出地下岩石电性分布特征。由此可见,将电磁场转换成视电阻率的主要作用在于:①消除飞行高度变化的影响,使解释参量简化;②电阻率是反映岩(矿)石电性的一个特征参量,与地下地质体对应关系更直接、更直观,便于地质解释。2航空s率下的岩性构造填图研究区位于内蒙古二连浩特～东乌旗一带,面积约57000km2。区内地层以新生代最为发育,占全区面积三分之二以上;其次为上古生界泥盆系、石炭系、二叠系和中生界侏罗系沉积含煤碎屑岩,以及陆相火山岩、火山碎屑岩,下古生界及前古生界小范围零星分布。在研究区中,西部石炭纪～二叠纪中酸性侵入岩发育,主要岩性为花岗岩、花岗闪长岩;东部侏罗纪中酸性岩浆岩发育,呈岩基大面积出露于东乌旗以北、以西地区,以花岗岩、二长花岗岩为主。火山岩以古生代、中生代中酸性火山熔岩、凝灰岩为主,白垩纪晚期玄武岩、第三纪安山玄武岩及第四纪更新统玄武岩呈大片分布。研究区线性构造以北东～北东东向区域断裂为主,而北西、近东西向构造为派生次级断裂。根据区内收集的电性资料表明,不同时代的中酸性岩浆岩电阻率多为n×102Ω·m～n×103Ω·m,沉积岩中灰岩、砂砾岩等电阻率为n×103Ω·m,砂岩、粉砂岩等电阻率为n×102Ω·m,第三系-白垩系泥岩、粉砂岩、砂岩等电阻率一般为n×10Ω·m或更低,变质岩类电阻率一般为n×103Ω·m(炭质板岩除外),矿石类电阻率多在n×100Ω·m～n×102Ω·m,构造蚀变带、断裂破碎带因充水,电阻率一般为n×10Ω·m～n×102Ω·m。由此可知,在该区进行航空ρs率岩性构造填图,具较好的应用前提。本次岩性构造填图是以1∶200000地质图为先验前提,以1∶200000高频(8333Hz)视电阻率(Hρs)等值线图为依据,圈定区内中酸性岩体、地层、线性构造和土壤盐渍化的分布范围等,从而编制1∶200000岩性构造略图。根据综合研究结果,其岩性构造填图的主要解译标志如下:(1)基岩出露区标志。研究区的基岩系指华力西期、印支期和燕山期的中酸性岩体及元古界、古生界等岩系。视电阻率图表明,上述基岩出露区的视电阻率均大于100Ω·m。而ρs值突变则反映地质体的边界,这种突变带在ρs剖面平面图上表现为梯度带,在等值线平面图上表现为等值线密集带。故本区主要以Hρs100Ω·m等值线为基岩出露区之边界标志(见图2及图3)。但在地形低洼盐渍化区域内,由于电磁法本身的趋肤效应,电阻率明显减小,结合地形地貌分析,在此类区域中,中酸性岩体是以Hρs50Ω·m等值线为解译标志。(2)隐伏中酸性岩体标志。在1∶200000地质图上为新生代地层(低阻体)覆盖区,即在ρs值小于100Ω·m的区域背景上,局部地段呈现出ρs值大于100Ω·m的电性分布特征,此乃隐伏岩体存在的主要解译标志(见图4及图5)。(3)低阻覆盖区标志。在Hρs平面等值线图上,ρs小于100Ω·m的区域表现为低阻覆盖区,即为解译白垩系、第三系、第四系覆盖区的解译标志。(4)断裂构造标志。通常,断裂破碎带一般充水填泥,或呈线性沟谷带展布,其电性标志表现为ρs线性低阻带,或串珠状低阻带(见图6、图7)。(5)咸水体、土壤盐渍化标志。干旱、半干旱区的内陆湖泊均为咸水体,在电性上具良导特性,其ρs一般小于10Ω·m;盐渍化土亦表现为低阻～良导电性特征。因此,在低阻覆盖区内ρs小于10Ω·m分布区,即为咸水体、盐渍化土的解译标志(见图8和图9)。依据上述解译标志,研编了1∶200000二连浩特～东乌旗地区岩性构造略图(如下页图10为查干敖包～呼和敖包特地区视电阻率岩性构造略图)。3研究区地质意义在二连浩特～东乌旗地区的航空ρs填图结果表明,在划分地层、圈定岩体、追踪断裂破碎带等方面,与1∶200000地质图有较好的一致性,这说明填图方法有效。同时,在浅覆盖层下发现了一些隐伏中酸性岩体、地层等新的重要地质