瞬變電磁法在勘查地?zé)崴Y源中的應(yīng)用

朱冰+葛歡+劉磊+李?yuàn)W寧

【摘 要】 利用瞬變電磁法（TEM）勘查地下水資源的方法在最近幾年發(fā)展的很快，其良好的應(yīng)用效果充分體現(xiàn)了TEM的優(yōu)越性。伴隨著電子科技的迅猛發(fā)展，更加先進(jìn)的數(shù)字化和智能化的地面瞬變電磁法儀器相繼問(wèn)世，使得TEM的理論和實(shí)際應(yīng)用的研究也同時(shí)得到了快速發(fā)展。并將其應(yīng)用到礦產(chǎn)、石油、煤田、水文、工程地質(zhì)等勘查領(lǐng)域。均取得良好效果。本次施工是在已有地?zé)崴a(chǎn)出的某溫泉度假區(qū)進(jìn)行的，其地質(zhì)任務(wù)是在溫泉度假區(qū)管轄內(nèi)勘查地下水資源賦存情況。為合理開(kāi)發(fā)利用地?zé)崴虻叵滤Y源提供較為詳盡的地質(zhì)依據(jù)。根據(jù)本次勘查結(jié)束后所提供的成果，施鉆結(jié)果令人滿意。

【關(guān)鍵詞】 瞬變電磁法 勘查 地?zé)崴?資源

溫泉度假區(qū)可持續(xù)發(fā)展的前提是具有可持續(xù)開(kāi)發(fā)和利用的地?zé)崴Y源，為此在管轄區(qū)內(nèi)找到新的地?zé)崴Y源是一項(xiàng)非常重要的工作。

工區(qū)地形標(biāo)高在170-570m之間，屬中等切割的中低山區(qū)，植被茂盛。多數(shù)物探方法均受其影響。而采用小回線裝置的瞬變電磁法具有不受地形影響、施工效率高；能穿透阻遏直流電法勘探的高阻屏蔽層；對(duì)低阻良導(dǎo)體反應(yīng)敏感。根據(jù)工區(qū)地形條件和需要解決的地質(zhì)任務(wù)有多種工作裝置供選擇，剖面測(cè)量和電磁測(cè)深同時(shí)完成。野外采集的數(shù)據(jù)是真實(shí)地質(zhì)體的電性反應(yīng)。需要指出的是由于電磁場(chǎng)是全空間傳播的，在觀測(cè)點(diǎn)附近需要避開(kāi)人工建造的各種金屬結(jié)構(gòu)件和電纜、高壓線等干擾源。

1 工區(qū)地質(zhì)概況及地球物理特征

工區(qū)位于陰山東西向復(fù)雜構(gòu)造帶的東延部分，與巨型新華夏隆起相交之區(qū)內(nèi)，斷裂構(gòu)造發(fā)育，印支和燕山期巖漿活動(dòng)頻繁，為熱水生成提供了良好條件。區(qū)內(nèi)地層出露為震旦系的釣魚(yú)臺(tái)組、南芬組、橋頭組，下寒武系堿廠組，第四系松散層?；旌匣◢弾r在區(qū)內(nèi)廣泛出露。構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主。

區(qū)內(nèi)由晚元古代及古生代沉積巖和老花崗巖為基底的透、富水性較弱的隔水巖層（巖體）組成。地下水均嚴(yán)格受地質(zhì)構(gòu)造控制。區(qū)內(nèi)存在三種類型地下水：受斷裂構(gòu)造控制的深循環(huán)型高礦化弱放射性氡礦泉熱水；來(lái)源于大氣降水補(bǔ)給的裂隙水和斷裂深循環(huán)熱水的混合型中礦化水；賦存于第四系松散層和基巖裂隙中的低礦化潛水。

由于干燥的地層和沒(méi)經(jīng)過(guò)構(gòu)造破壞的基巖電阻率很高，而含水地層和含水構(gòu)造帶電阻率呈低阻反映，隨地層和構(gòu)造帶含水程度的增加電阻率急劇下降。同時(shí)含水地層水的礦化程度高和溫度的增高都可導(dǎo)致巖層電阻率出現(xiàn)低阻異常。在本工作區(qū)內(nèi)，根據(jù)以往地質(zhì)資料判斷可排除其它地質(zhì)因素導(dǎo)致產(chǎn)生的低阻異常，具備了利用瞬變電磁法（電阻率參數(shù)）尋找地下水資源的物性前提。將低電阻率異常判斷為是由含水地層或含水的斷裂構(gòu)造帶產(chǎn)生的異常，是一種較為可靠和合理的解釋。

2 方法原理及野外數(shù)據(jù)采集

瞬變電磁法（簡(jiǎn)稱TEM）或時(shí)間域電磁法（簡(jiǎn)稱TDEM）是通過(guò)向不接地回線或接地電偶源供以一定波形的脈沖電流作為一次電磁場(chǎng)，在一次脈沖電磁場(chǎng)間歇期觀測(cè)地下介質(zhì)感應(yīng)的二次渦流場(chǎng)?；驹砭褪欠ɡ陔姶鸥袘?yīng)定律。觀測(cè)到的瞬變電磁響應(yīng)隨時(shí)間變化逐漸衰減。反映地下由淺到深的不同電性層。通過(guò)研究不同衰減時(shí)間觀測(cè)到的電磁響應(yīng)就可達(dá)到研究地下不同深度介質(zhì)的電性特征。根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造和地層巖性與目標(biāo)體電性特征的差異來(lái)解決某些地質(zhì)問(wèn)題的一種有效的地球物理勘探方法。

選用的儀器為CUGTEM-2002型瞬變電磁測(cè)深儀及配套設(shè)備。經(jīng)在出水井口附近所做的試驗(yàn)分析后，確定野外施工裝置參數(shù)選取為中心回線裝置；發(fā)射線圈為6.25m×6.25m；接收線圈1.5m×1.5m；使用64匝數(shù)；發(fā)送電流100A；電流脈沖寬度40ms；6次以上激發(fā)；64次以上疊加進(jìn)行野外數(shù)據(jù)觀測(cè)。

瞬變電磁法勘查測(cè)線點(diǎn)距為25m；線距50m-100m；線長(zhǎng)200m-1000m；共完成測(cè)線15條；剖面總長(zhǎng)10650m；物理點(diǎn)455個(gè)。

3 資料處理及解釋

資料處理及解釋軟件采用儀器配套的系統(tǒng)軟件。瞬變電磁法觀測(cè)的數(shù)據(jù)是測(cè)點(diǎn)處二次電磁場(chǎng)各時(shí)窗的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，資料處理包括：剔除突變點(diǎn)的過(guò)失校正；壓制隨機(jī)干擾和工頻干擾的濾波校正；篩選合理采樣時(shí)間的觀測(cè)數(shù)據(jù)用于多測(cè)道的剖面圖繪制；將歸一化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為視電阻率和視深度，用于一維反演計(jì)算和等視電阻率剖面的成像。通過(guò)對(duì)圖件反映的電性特征進(jìn)行分析對(duì)比，得出勘查區(qū)構(gòu)造的發(fā)育及富水區(qū)域分布等解釋結(jié)論。

3.1 多測(cè)道剖面圖的認(rèn)知和解釋

（圖1）所示：縱坐標(biāo)為隨時(shí)間變化的歸一化感應(yīng)電壓，由上至下表示從早期到晚期觀測(cè)的瞬變電磁響應(yīng)，橫坐標(biāo)為測(cè)點(diǎn)。根據(jù)瞬變電磁法原理，二次感應(yīng)渦流場(chǎng)的時(shí)間特性和強(qiáng)度與地質(zhì)體的幾何參數(shù)和電阻率的高低相關(guān)，地質(zhì)體的體積越大、電阻率越低，二次感應(yīng)渦流場(chǎng)的強(qiáng)度越大，衰減的時(shí)間越長(zhǎng)。反之則相反。當(dāng)接收線圈跨越斷層（含水破碎帶、裂隙）時(shí)，在斷層上方所接收的二次場(chǎng)感應(yīng)電位差比兩盤(pán)低，在多測(cè)道剖面圖上表現(xiàn)為雙峰異常，“谷”對(duì)應(yīng)斷層（低阻體）位置。在圖1中7—17號(hào)測(cè)點(diǎn)間推斷為含水?dāng)鄬悠扑閹б鸬漠惓７从场?/p>

3.2 等視電阻率剖面圖的認(rèn)知和解釋

（圖2）所示：經(jīng)過(guò)一維反演計(jì)算后的等視電阻率剖面圖縱坐標(biāo)為視深度，橫坐標(biāo)為測(cè)點(diǎn)。其等值線的變化反映出各測(cè)點(diǎn)地下不同深度范圍內(nèi)電性層的起伏形態(tài)。（圖2）中上部的等值線變化均勻，表明橫向上淺部地層巖性變化不大，下部等值線橫向上起伏較大，150m、450m、750m處出現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立且縱向分布的低阻異常區(qū)。從電性變化的形態(tài)、寬帶上看都明顯表現(xiàn)出斷層（破碎帶）構(gòu)造的電阻率空間分布特征。說(shuō)明在這些區(qū)域存在基巖斷層及破碎帶，且富水性較好。而底部高阻區(qū)視電阻率等值線平緩延展，有規(guī)律分布。表明基底地層完整，未受上部構(gòu)造破壞的影響。

此外還可利用一維反演結(jié)果取不同深度的視電阻率值做順層平面圖，根據(jù)視電阻率值的變化來(lái)分析、推斷勘查區(qū)不同深度范圍內(nèi)的構(gòu)造發(fā)育和富水性。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述由點(diǎn)及面、由已知到未知的分析、研究過(guò)程，最后對(duì)勘查區(qū)作出地質(zhì)構(gòu)造及富水性的分析和推斷解釋，在3個(gè)富水區(qū)域給出了孔位。在先進(jìn)行鉆探的兩個(gè)富水區(qū)鉆孔中都見(jiàn)到了熱水，出水量令開(kāi)發(fā)商滿意。對(duì)在與本勘查區(qū)地質(zhì)條件相類似的地區(qū)勘查地下水資源具有指導(dǎo)意義。但并不代表瞬變電磁法可以在任何地質(zhì)條件下都可取得非常良好的效果。要根據(jù)不同的地質(zhì)條件選取適當(dāng)?shù)奈锾椒椒ā?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]牛之璉.時(shí)間域電磁法原理[M].長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1992，12.

[2]程志平.電法勘探教程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

[3]宋仁成，劉風(fēng)榮等.某地區(qū)地?zé)峥睖y(cè)工程電法勘查報(bào)告，沈陽(yáng)：東北煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)，2010.endprint

【摘 要】 利用瞬變電磁法（TEM）勘查地下水資源的方法在最近幾年發(fā)展的很快，其良好的應(yīng)用效果充分體現(xiàn)了TEM的優(yōu)越性。伴隨著電子科技的迅猛發(fā)展，更加先進(jìn)的數(shù)字化和智能化的地面瞬變電磁法儀器相繼問(wèn)世，使得TEM的理論和實(shí)際應(yīng)用的研究也同時(shí)得到了快速發(fā)展。并將其應(yīng)用到礦產(chǎn)、石油、煤田、水文、工程地質(zhì)等勘查領(lǐng)域。均取得良好效果。本次施工是在已有地?zé)崴a(chǎn)出的某溫泉度假區(qū)進(jìn)行的，其地質(zhì)任務(wù)是在溫泉度假區(qū)管轄內(nèi)勘查地下水資源賦存情況。為合理開(kāi)發(fā)利用地?zé)崴虻叵滤Y源提供較為詳盡的地質(zhì)依據(jù)。根據(jù)本次勘查結(jié)束后所提供的成果，施鉆結(jié)果令人滿意。

【關(guān)鍵詞】 瞬變電磁法 勘查 地?zé)崴?資源

溫泉度假區(qū)可持續(xù)發(fā)展的前提是具有可持續(xù)開(kāi)發(fā)和利用的地?zé)崴Y源，為此在管轄區(qū)內(nèi)找到新的地?zé)崴Y源是一項(xiàng)非常重要的工作。

工區(qū)地形標(biāo)高在170-570m之間，屬中等切割的中低山區(qū)，植被茂盛。多數(shù)物探方法均受其影響。而采用小回線裝置的瞬變電磁法具有不受地形影響、施工效率高；能穿透阻遏直流電法勘探的高阻屏蔽層；對(duì)低阻良導(dǎo)體反應(yīng)敏感。根據(jù)工區(qū)地形條件和需要解決的地質(zhì)任務(wù)有多種工作裝置供選擇，剖面測(cè)量和電磁測(cè)深同時(shí)完成。野外采集的數(shù)據(jù)是真實(shí)地質(zhì)體的電性反應(yīng)。需要指出的是由于電磁場(chǎng)是全空間傳播的，在觀測(cè)點(diǎn)附近需要避開(kāi)人工建造的各種金屬結(jié)構(gòu)件和電纜、高壓線等干擾源。

1 工區(qū)地質(zhì)概況及地球物理特征

工區(qū)位于陰山東西向復(fù)雜構(gòu)造帶的東延部分，與巨型新華夏隆起相交之區(qū)內(nèi)，斷裂構(gòu)造發(fā)育，印支和燕山期巖漿活動(dòng)頻繁，為熱水生成提供了良好條件。區(qū)內(nèi)地層出露為震旦系的釣魚(yú)臺(tái)組、南芬組、橋頭組，下寒武系堿廠組，第四系松散層?；旌匣◢弾r在區(qū)內(nèi)廣泛出露。構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主。

區(qū)內(nèi)由晚元古代及古生代沉積巖和老花崗巖為基底的透、富水性較弱的隔水巖層（巖體）組成。地下水均嚴(yán)格受地質(zhì)構(gòu)造控制。區(qū)內(nèi)存在三種類型地下水：受斷裂構(gòu)造控制的深循環(huán)型高礦化弱放射性氡礦泉熱水；來(lái)源于大氣降水補(bǔ)給的裂隙水和斷裂深循環(huán)熱水的混合型中礦化水；賦存于第四系松散層和基巖裂隙中的低礦化潛水。

由于干燥的地層和沒(méi)經(jīng)過(guò)構(gòu)造破壞的基巖電阻率很高，而含水地層和含水構(gòu)造帶電阻率呈低阻反映，隨地層和構(gòu)造帶含水程度的增加電阻率急劇下降。同時(shí)含水地層水的礦化程度高和溫度的增高都可導(dǎo)致巖層電阻率出現(xiàn)低阻異常。在本工作區(qū)內(nèi)，根據(jù)以往地質(zhì)資料判斷可排除其它地質(zhì)因素導(dǎo)致產(chǎn)生的低阻異常，具備了利用瞬變電磁法（電阻率參數(shù)）尋找地下水資源的物性前提。將低電阻率異常判斷為是由含水地層或含水的斷裂構(gòu)造帶產(chǎn)生的異常，是一種較為可靠和合理的解釋。

2 方法原理及野外數(shù)據(jù)采集

瞬變電磁法（簡(jiǎn)稱TEM）或時(shí)間域電磁法（簡(jiǎn)稱TDEM）是通過(guò)向不接地回線或接地電偶源供以一定波形的脈沖電流作為一次電磁場(chǎng)，在一次脈沖電磁場(chǎng)間歇期觀測(cè)地下介質(zhì)感應(yīng)的二次渦流場(chǎng)?；驹砭褪欠ɡ陔姶鸥袘?yīng)定律。觀測(cè)到的瞬變電磁響應(yīng)隨時(shí)間變化逐漸衰減。反映地下由淺到深的不同電性層。通過(guò)研究不同衰減時(shí)間觀測(cè)到的電磁響應(yīng)就可達(dá)到研究地下不同深度介質(zhì)的電性特征。根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造和地層巖性與目標(biāo)體電性特征的差異來(lái)解決某些地質(zhì)問(wèn)題的一種有效的地球物理勘探方法。

選用的儀器為CUGTEM-2002型瞬變電磁測(cè)深儀及配套設(shè)備。經(jīng)在出水井口附近所做的試驗(yàn)分析后，確定野外施工裝置參數(shù)選取為中心回線裝置；發(fā)射線圈為6.25m×6.25m；接收線圈1.5m×1.5m；使用64匝數(shù)；發(fā)送電流100A；電流脈沖寬度40ms；6次以上激發(fā)；64次以上疊加進(jìn)行野外數(shù)據(jù)觀測(cè)。

瞬變電磁法勘查測(cè)線點(diǎn)距為25m；線距50m-100m；線長(zhǎng)200m-1000m；共完成測(cè)線15條；剖面總長(zhǎng)10650m；物理點(diǎn)455個(gè)。

3 資料處理及解釋

資料處理及解釋軟件采用儀器配套的系統(tǒng)軟件。瞬變電磁法觀測(cè)的數(shù)據(jù)是測(cè)點(diǎn)處二次電磁場(chǎng)各時(shí)窗的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，資料處理包括：剔除突變點(diǎn)的過(guò)失校正；壓制隨機(jī)干擾和工頻干擾的濾波校正；篩選合理采樣時(shí)間的觀測(cè)數(shù)據(jù)用于多測(cè)道的剖面圖繪制；將歸一化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為視電阻率和視深度，用于一維反演計(jì)算和等視電阻率剖面的成像。通過(guò)對(duì)圖件反映的電性特征進(jìn)行分析對(duì)比，得出勘查區(qū)構(gòu)造的發(fā)育及富水區(qū)域分布等解釋結(jié)論。

3.1 多測(cè)道剖面圖的認(rèn)知和解釋

（圖1）所示：縱坐標(biāo)為隨時(shí)間變化的歸一化感應(yīng)電壓，由上至下表示從早期到晚期觀測(cè)的瞬變電磁響應(yīng)，橫坐標(biāo)為測(cè)點(diǎn)。根據(jù)瞬變電磁法原理，二次感應(yīng)渦流場(chǎng)的時(shí)間特性和強(qiáng)度與地質(zhì)體的幾何參數(shù)和電阻率的高低相關(guān)，地質(zhì)體的體積越大、電阻率越低，二次感應(yīng)渦流場(chǎng)的強(qiáng)度越大，衰減的時(shí)間越長(zhǎng)。反之則相反。當(dāng)接收線圈跨越斷層（含水破碎帶、裂隙）時(shí)，在斷層上方所接收的二次場(chǎng)感應(yīng)電位差比兩盤(pán)低，在多測(cè)道剖面圖上表現(xiàn)為雙峰異常，“谷”對(duì)應(yīng)斷層（低阻體）位置。在圖1中7—17號(hào)測(cè)點(diǎn)間推斷為含水?dāng)鄬悠扑閹б鸬漠惓７从场?/p>

3.2 等視電阻率剖面圖的認(rèn)知和解釋

（圖2）所示：經(jīng)過(guò)一維反演計(jì)算后的等視電阻率剖面圖縱坐標(biāo)為視深度，橫坐標(biāo)為測(cè)點(diǎn)。其等值線的變化反映出各測(cè)點(diǎn)地下不同深度范圍內(nèi)電性層的起伏形態(tài)。（圖2）中上部的等值線變化均勻，表明橫向上淺部地層巖性變化不大，下部等值線橫向上起伏較大，150m、450m、750m處出現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立且縱向分布的低阻異常區(qū)。從電性變化的形態(tài)、寬帶上看都明顯表現(xiàn)出斷層（破碎帶）構(gòu)造的電阻率空間分布特征。說(shuō)明在這些區(qū)域存在基巖斷層及破碎帶，且富水性較好。而底部高阻區(qū)視電阻率等值線平緩延展，有規(guī)律分布。表明基底地層完整，未受上部構(gòu)造破壞的影響。

此外還可利用一維反演結(jié)果取不同深度的視電阻率值做順層平面圖，根據(jù)視電阻率值的變化來(lái)分析、推斷勘查區(qū)不同深度范圍內(nèi)的構(gòu)造發(fā)育和富水性。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述由點(diǎn)及面、由已知到未知的分析、研究過(guò)程，最后對(duì)勘查區(qū)作出地質(zhì)構(gòu)造及富水性的分析和推斷解釋，在3個(gè)富水區(qū)域給出了孔位。在先進(jìn)行鉆探的兩個(gè)富水區(qū)鉆孔中都見(jiàn)到了熱水，出水量令開(kāi)發(fā)商滿意。對(duì)在與本勘查區(qū)地質(zhì)條件相類似的地區(qū)勘查地下水資源具有指導(dǎo)意義。但并不代表瞬變電磁法可以在任何地質(zhì)條件下都可取得非常良好的效果。要根據(jù)不同的地質(zhì)條件選取適當(dāng)?shù)奈锾椒椒ā?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]牛之璉.時(shí)間域電磁法原理[M].長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1992，12.

[2]程志平.電法勘探教程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

[3]宋仁成，劉風(fēng)榮等.某地區(qū)地?zé)峥睖y(cè)工程電法勘查報(bào)告，沈陽(yáng)：東北煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)，2010.endprint

【摘 要】 利用瞬變電磁法（TEM）勘查地下水資源的方法在最近幾年發(fā)展的很快，其良好的應(yīng)用效果充分體現(xiàn)了TEM的優(yōu)越性。伴隨著電子科技的迅猛發(fā)展，更加先進(jìn)的數(shù)字化和智能化的地面瞬變電磁法儀器相繼問(wèn)世，使得TEM的理論和實(shí)際應(yīng)用的研究也同時(shí)得到了快速發(fā)展。并將其應(yīng)用到礦產(chǎn)、石油、煤田、水文、工程地質(zhì)等勘查領(lǐng)域。均取得良好效果。本次施工是在已有地?zé)崴a(chǎn)出的某溫泉度假區(qū)進(jìn)行的，其地質(zhì)任務(wù)是在溫泉度假區(qū)管轄內(nèi)勘查地下水資源賦存情況。為合理開(kāi)發(fā)利用地?zé)崴虻叵滤Y源提供較為詳盡的地質(zhì)依據(jù)。根據(jù)本次勘查結(jié)束后所提供的成果，施鉆結(jié)果令人滿意。

【關(guān)鍵詞】 瞬變電磁法 勘查 地?zé)崴?資源

溫泉度假區(qū)可持續(xù)發(fā)展的前提是具有可持續(xù)開(kāi)發(fā)和利用的地?zé)崴Y源，為此在管轄區(qū)內(nèi)找到新的地?zé)崴Y源是一項(xiàng)非常重要的工作。

工區(qū)地形標(biāo)高在170-570m之間，屬中等切割的中低山區(qū)，植被茂盛。多數(shù)物探方法均受其影響。而采用小回線裝置的瞬變電磁法具有不受地形影響、施工效率高；能穿透阻遏直流電法勘探的高阻屏蔽層；對(duì)低阻良導(dǎo)體反應(yīng)敏感。根據(jù)工區(qū)地形條件和需要解決的地質(zhì)任務(wù)有多種工作裝置供選擇，剖面測(cè)量和電磁測(cè)深同時(shí)完成。野外采集的數(shù)據(jù)是真實(shí)地質(zhì)體的電性反應(yīng)。需要指出的是由于電磁場(chǎng)是全空間傳播的，在觀測(cè)點(diǎn)附近需要避開(kāi)人工建造的各種金屬結(jié)構(gòu)件和電纜、高壓線等干擾源。

1 工區(qū)地質(zhì)概況及地球物理特征

工區(qū)位于陰山東西向復(fù)雜構(gòu)造帶的東延部分，與巨型新華夏隆起相交之區(qū)內(nèi)，斷裂構(gòu)造發(fā)育，印支和燕山期巖漿活動(dòng)頻繁，為熱水生成提供了良好條件。區(qū)內(nèi)地層出露為震旦系的釣魚(yú)臺(tái)組、南芬組、橋頭組，下寒武系堿廠組，第四系松散層?；旌匣◢弾r在區(qū)內(nèi)廣泛出露。構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主。

區(qū)內(nèi)由晚元古代及古生代沉積巖和老花崗巖為基底的透、富水性較弱的隔水巖層（巖體）組成。地下水均嚴(yán)格受地質(zhì)構(gòu)造控制。區(qū)內(nèi)存在三種類型地下水：受斷裂構(gòu)造控制的深循環(huán)型高礦化弱放射性氡礦泉熱水；來(lái)源于大氣降水補(bǔ)給的裂隙水和斷裂深循環(huán)熱水的混合型中礦化水；賦存于第四系松散層和基巖裂隙中的低礦化潛水。

由于干燥的地層和沒(méi)經(jīng)過(guò)構(gòu)造破壞的基巖電阻率很高，而含水地層和含水構(gòu)造帶電阻率呈低阻反映，隨地層和構(gòu)造帶含水程度的增加電阻率急劇下降。同時(shí)含水地層水的礦化程度高和溫度的增高都可導(dǎo)致巖層電阻率出現(xiàn)低阻異常。在本工作區(qū)內(nèi)，根據(jù)以往地質(zhì)資料判斷可排除其它地質(zhì)因素導(dǎo)致產(chǎn)生的低阻異常，具備了利用瞬變電磁法（電阻率參數(shù)）尋找地下水資源的物性前提。將低電阻率異常判斷為是由含水地層或含水的斷裂構(gòu)造帶產(chǎn)生的異常，是一種較為可靠和合理的解釋。

2 方法原理及野外數(shù)據(jù)采集

瞬變電磁法（簡(jiǎn)稱TEM）或時(shí)間域電磁法（簡(jiǎn)稱TDEM）是通過(guò)向不接地回線或接地電偶源供以一定波形的脈沖電流作為一次電磁場(chǎng)，在一次脈沖電磁場(chǎng)間歇期觀測(cè)地下介質(zhì)感應(yīng)的二次渦流場(chǎng)?；驹砭褪欠ɡ陔姶鸥袘?yīng)定律。觀測(cè)到的瞬變電磁響應(yīng)隨時(shí)間變化逐漸衰減。反映地下由淺到深的不同電性層。通過(guò)研究不同衰減時(shí)間觀測(cè)到的電磁響應(yīng)就可達(dá)到研究地下不同深度介質(zhì)的電性特征。根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造和地層巖性與目標(biāo)體電性特征的差異來(lái)解決某些地質(zhì)問(wèn)題的一種有效的地球物理勘探方法。

選用的儀器為CUGTEM-2002型瞬變電磁測(cè)深儀及配套設(shè)備。經(jīng)在出水井口附近所做的試驗(yàn)分析后，確定野外施工裝置參數(shù)選取為中心回線裝置；發(fā)射線圈為6.25m×6.25m；接收線圈1.5m×1.5m；使用64匝數(shù)；發(fā)送電流100A；電流脈沖寬度40ms；6次以上激發(fā)；64次以上疊加進(jìn)行野外數(shù)據(jù)觀測(cè)。

瞬變電磁法勘查測(cè)線點(diǎn)距為25m；線距50m-100m；線長(zhǎng)200m-1000m；共完成測(cè)線15條；剖面總長(zhǎng)10650m；物理點(diǎn)455個(gè)。

3 資料處理及解釋

資料處理及解釋軟件采用儀器配套的系統(tǒng)軟件。瞬變電磁法觀測(cè)的數(shù)據(jù)是測(cè)點(diǎn)處二次電磁場(chǎng)各時(shí)窗的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，資料處理包括：剔除突變點(diǎn)的過(guò)失校正；壓制隨機(jī)干擾和工頻干擾的濾波校正；篩選合理采樣時(shí)間的觀測(cè)數(shù)據(jù)用于多測(cè)道的剖面圖繪制；將歸一化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為視電阻率和視深度，用于一維反演計(jì)算和等視電阻率剖面的成像。通過(guò)對(duì)圖件反映的電性特征進(jìn)行分析對(duì)比，得出勘查區(qū)構(gòu)造的發(fā)育及富水區(qū)域分布等解釋結(jié)論。

3.1 多測(cè)道剖面圖的認(rèn)知和解釋

（圖1）所示：縱坐標(biāo)為隨時(shí)間變化的歸一化感應(yīng)電壓，由上至下表示從早期到晚期觀測(cè)的瞬變電磁響應(yīng)，橫坐標(biāo)為測(cè)點(diǎn)。根據(jù)瞬變電磁法原理，二次感應(yīng)渦流場(chǎng)的時(shí)間特性和強(qiáng)度與地質(zhì)體的幾何參數(shù)和電阻率的高低相關(guān)，地質(zhì)體的體積越大、電阻率越低，二次感應(yīng)渦流場(chǎng)的強(qiáng)度越大，衰減的時(shí)間越長(zhǎng)。反之則相反。當(dāng)接收線圈跨越斷層（含水破碎帶、裂隙）時(shí)，在斷層上方所接收的二次場(chǎng)感應(yīng)電位差比兩盤(pán)低，在多測(cè)道剖面圖上表現(xiàn)為雙峰異常，“谷”對(duì)應(yīng)斷層（低阻體）位置。在圖1中7—17號(hào)測(cè)點(diǎn)間推斷為含水?dāng)鄬悠扑閹б鸬漠惓７从场?/p>

3.2 等視電阻率剖面圖的認(rèn)知和解釋

（圖2）所示：經(jīng)過(guò)一維反演計(jì)算后的等視電阻率剖面圖縱坐標(biāo)為視深度，橫坐標(biāo)為測(cè)點(diǎn)。其等值線的變化反映出各測(cè)點(diǎn)地下不同深度范圍內(nèi)電性層的起伏形態(tài)。（圖2）中上部的等值線變化均勻，表明橫向上淺部地層巖性變化不大，下部等值線橫向上起伏較大，150m、450m、750m處出現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立且縱向分布的低阻異常區(qū)。從電性變化的形態(tài)、寬帶上看都明顯表現(xiàn)出斷層（破碎帶）構(gòu)造的電阻率空間分布特征。說(shuō)明在這些區(qū)域存在基巖斷層及破碎帶，且富水性較好。而底部高阻區(qū)視電阻率等值線平緩延展，有規(guī)律分布。表明基底地層完整，未受上部構(gòu)造破壞的影響。

此外還可利用一維反演結(jié)果取不同深度的視電阻率值做順層平面圖，根據(jù)視電阻率值的變化來(lái)分析、推斷勘查區(qū)不同深度范圍內(nèi)的構(gòu)造發(fā)育和富水性。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述由點(diǎn)及面、由已知到未知的分析、研究過(guò)程，最后對(duì)勘查區(qū)作出地質(zhì)構(gòu)造及富水性的分析和推斷解釋，在3個(gè)富水區(qū)域給出了孔位。在先進(jìn)行鉆探的兩個(gè)富水區(qū)鉆孔中都見(jiàn)到了熱水，出水量令開(kāi)發(fā)商滿意。對(duì)在與本勘查區(qū)地質(zhì)條件相類似的地區(qū)勘查地下水資源具有指導(dǎo)意義。但并不代表瞬變電磁法可以在任何地質(zhì)條件下都可取得非常良好的效果。要根據(jù)不同的地質(zhì)條件選取適當(dāng)?shù)奈锾椒椒ā?/p>

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