瞬变电磁与电阻率测深法在断裂勘查中的研究

1、瞬变电磁与电阻率测深法在断裂勘查中的研究摘要：研究瞬变电磁与电阻率法在断裂勘察中的应用，通过这两种方法探测地质断裂构造，对两种方法的应用进行比较，综合得出结论关键词：瞬变电磁；电测深；断裂勘察；电阻率测深法中图分类号：O441文献标识码：A文章编号：1引言瞬变电磁法勘探深度大、穿透高阻能力强，抗干扰性好，观测位置自由，能够获得不同时窗进行观测，采纳瞬变电磁法与电阻率法进行探测能够获得不同深度的地质信息进行观测，获得不同深度的地质信息优点，因此在众多工程领域得到广泛采用。2瞬变电磁与电阻率法用于勘探的基本原理地质断裂勘察在煤炭开采、建筑地基施工、隧道施工以及各种水利工程中具有广泛应用。瞬变电磁法

2、也称时域电磁法，简称TEM，利用不接地回线或接地原线向地下发送一次脉冲场，在一次脉冲场间歇期间，利用线圈或接地电极观察地层中所产生的二次涡流场，对这些数据进行分析获得地层的断裂情况。它利用物理学中的电磁感应定律进行勘探，电磁波具有随距离衰减的特性，衰减过程分为早、中和晚期三个阶段，早期电磁场对应于频率中的高频，衰减速度快，趋肤效应深度小，晚期成分对应于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大，检测人员通过测量断电之后各时间段之内二次场随时间的变化规律可以获得地表下不同深度的地点特征。3瞬变电磁与电阻率法用于勘探发展历史将瞬变电磁法应用于地质勘探最早是在前苏联，到1950年以后，建立了全面的理论体

3、系和施工方法。苏联采用这种方法在领土进行广泛探测，对其油气探测做出了很大贡献。60年代以后，对原来的技术进行了局部改进，之后俄罗斯生产的瞬变电磁仪销往世界众多国家。在西方，采用的瞬变电磁法出现于1930年以后，但是这种方法效果并没有超过地震反射法，原因可能是脉冲激发的瞬变电磁相应频率比较低，无法进行有效地识别。瞬变电磁法在美国的大规模采用是在1970年以后，在地热调查中广泛采用了长偏移法，之后研究者对瞬变电磁法进行了大量研究，1980年以后，由于计算机技术的进步，瞬变电磁法在演示模拟方面有较大进步，出现了很多这方面的研究成果。我国在瞬变电磁法上的应用开始于1970年以后，国内一些大学和机构在瞬

4、变电磁法应用于地质探测方面进做了一些工作，瞬变电磁法在我国取得了一些应用实例。1990年以后，瞬变电磁法在国内进入全面发展和应用阶段。从实际应用来看分为短偏移法和长偏移法，短片依法可以进行短距离勘探，工作效率高，多用于浅层地质勘探，如果进行深度勘探需要使用长偏移法，从目前应用情况来看，国内建立了比较全面的瞬变电磁法勘探理论体系和应用案例，仪器方面也自行研制了一些电磁勘探仪，但是与国外还是有一定差距，大功率设备还是从国外进口。4发展趋势目前瞬变电磁法用于地址勘探多采用大功率的发射设备，精度可以提高到1%，缺点是测量分量比较低。不能代替其他电法探测手段，当探测区域存在大量金属结构时地面或空间存在金

5、属矿体的情况下所测量到的数据不能直接作为判断标准，应该补充直流电法或者其他探物方法。同样道理，在地层表面遇到大量低阻层矿化带时也无法可靠测量，例如陕西南部一铅锌矿区，其地表中覆盖大量石墨层。以后的发展是进行多个分量测量，同时测探电场与磁场，通过研究电阻率和极化相位的变化加强测探能力提高判断准确度。通过在电磁方程中加入已知量增加解的唯一性；通过提取电阻率与极化相位等电性参数不仅能分析电性构造，还能研究目标的极化率，在油气探测中可以为了解储层情况提供有用的信息；通过多周期的脉冲信号可以丰富信号频率，提高分辨率，灵活控制探测深度。通过引进成熟的地震探测法中的处理技术能够有效提高勘测精度和分辨率，扩大

6、了瞬变电磁法的应用范围，提高了使用效果。5实例研究勘探区域1km*12km范围，区域内有第四系洪积冲积物，表层为中粗砂砾石，局部有亚砂土，砾石成分主要是长石、适应，其次为暗色矿物，分选中等，磨圆度好，其上植被良好，由历史数据资料知，勘查区域北段属于含砂砾石区域，透水性较好，中断成分是细粉砂，南段是粉黏土，透水性较差，地表100米以下含水层情况：背部2层，南部多层，含水层厚度北部厚度40米那不50米，由于岩石的导电性与其性质相关，根据多年探测资料，综合分析勘探区主要岩层特征电阻数据发现在砂层与亚砂土层之间、砂层与砂砾石层之间存在明显的电阻性能差异。使用瞬变电磁法设计的瞬变电磁侧线有15条，坐标2

7、000个，监测点80个，合计瞬变物理点2138个，实际完成侧线40条，施工侧线王都50*100米走标点1550个，施工侧线王都50*50米坐标点270个，侧线总长度12千米，控制面积8千平米，监测点90个，实际完成总物理点1900个。在测量过程中，需要随时记录地表可见的岩石特征、装置的倾角和高程，记录的详细性能为之后的解释提供有价值的参考，对多测量点的地质构造进行更准确地判断，在某个区域测量之前，最好先做一些测试，明确选择哪种装置最为合适，电流的选择也在考虑范围之内，这些因素确定之后在实际测量中不能随意变更，否则会对解释产生不利影响。在开始测量之前一般需要对一起进行校准，先找到已知地层作为基准

8、测试点，校准类似于重力测量中的基准校正或仪器使用中的一致性实验。瞬变电磁法的解释可以有两种类型，分为定性方面和定量方面，定性解释通过观察侧线多道剖面，通过这些剖面可以看出地壳的大致分布，应该排除干扰，对双峰异常需要加以关注，。一维反演解释是目前解释中效果最准确的手段，这种解释需要先对初始解释模型输入，也就是求取初始模型的问题。如果已有地质资料中能找到解释模型就可以使用，用直流点法在工作区做电探测，可以用这个测点的电测深电阻率作为初始模型，或者用视电阻率和其他全域电阻率法计算得出初始模型，这种方式有一定难度，计算过程比较复杂，要保证求证结果的可靠性，计算出电阻率以后，需要进行地形修正或仪器倾角的

9、校准，用测量现场使用的高程和倾角进行校正，在这些工作的基础上作出地质断面图。资料的处理包括首先检查瞬变电磁法采集的原始数据，将其重现性质进行了客观对比。测量结果显示在电性差异较大的区域，等值线分布表现出不均匀状态，可以看到扭曲变型状态，能看到中高阻闭合线圈，其边界位置处等值线密集，梯度变化也较大，在平面图中主要集中在东南侧，呈块状分布，在剖面图分析中可以看到主要集中在40-80米和120米位置处，通过对物探资料的一维反演解释，基本查明了勘察区域第四系地层内部的黏土层和砂砾层异常分布情况，综合分析不同深度的砂砾石分布图发现，砂砾石主要集中分布在勘探区的北部和东南部地区，砂砾石上下连通部分出现异常

10、分布，异常位置出现在勘测区域中部位置30米深度、北部50米深度、南部80米深度。根据历史水文数据得知，在该区域30米、50米深度是含水层，水区北部粗砂石为主，往南变为细砂石，局部有些地段夹杂有砾石，30米深与50米深水层之间水位差和50米到80米深的水位差均表现出差异，北部减小，究其原因可能与含水层之间的水力有关，受水区南部，地层层位多，粘土层与砂层有重叠迹象，是的含水层之间水位差变大，北部地层层数少，砂砾石多而厚，粉质粘土层存在不连续现象，这造成含水层之间形成比较密切的水力联系，所以造成了以上水位差的变化。从以上分析可知，勘探结果与历史水文数据基本一致。6结论通过以上理论分析和实例研究可以得

11、出：瞬变电磁法能够穿透高密度阻隔层，随即干扰小，由于观测的是二次场信息，不存在一次场带来的干扰，自动消除装置噪声，采用中心回线方法可以与地质结构有效结合，对其他区域反应不敏感，对局部地表形态无静态效应，因此探测能力较高。从探测深度来看目前可以从几米到几千米，通过多次叠加增加信噪比能够有效增加探测深度，随着数据处理技术的进步，能够探测的深度和范围还需继续扩大。我国地域广阔，地质结构也表现住多样化，地质结构的区域性特征使得不同地区的成矿、成水条件不一致，在探测中解释资料室一定要参考历史的水文数据或前人的探测结果，并且配合其他方法，避免套用不同地区的解释经验，造成误判。参考文献：1王志康.瞬变电磁与电阻率