地?zé)峥辈閼?yīng)用可控源音頻大地電磁法的研究

王珣　孫仁剛

摘要：可控源音頻大地電磁法（CSAMT）是一種人工控制的電磁法，其具有探測能力強(qiáng)、辨別度高等優(yōu)勢(shì)，并隨著不斷優(yōu)化被各行各業(yè)高度關(guān)注并運(yùn)用。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)地?zé)岬男枨笾饾u加大，地?zé)峥辈榱Χ扔兴岣?。本研究以山東地區(qū)為例，研究可控源音頻大地電磁法在地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用，以為相關(guān)領(lǐng)域研究和電磁法應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：地?zé)峥辈椋豢煽卦匆纛l大地電磁法；異常；反電阻率

前言：地?zé)豳Y源作為我國的重要資源之一，其尋找開采和應(yīng)用愈加受到相關(guān)領(lǐng)域的重視。如今，地?zé)豳Y源運(yùn)用到各行各業(yè)、如洗浴、醫(yī)學(xué)、家庭供熱、植物生長、水生物繁衍等等，具有較為鮮明的自身特點(diǎn)，是非常環(huán)保且經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的資源類型。目前，山東省經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，地?zé)豳Y源需求加大，相關(guān)部門也加大了地?zé)峥辈炝Χ?。由于地?zé)豳Y源開采存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，采用穩(wěn)定性好、開采深度大、準(zhǔn)確性高的電磁法能夠在很大程度上規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)勘察技術(shù)的飛速發(fā)展。

1基本原理和儀器選擇

1.1可控源音頻大地電磁法

可控源音頻大地電磁法（CSAMT）主要利用人工控制方式，對(duì)底層電阻率計(jì)算的一種電磁法。CSAMT可以向地下層傳達(dá)信號(hào)和電流，并計(jì)算出反電阻率和位置，利用現(xiàn)象分析掌握其運(yùn)行特點(diǎn)[1]。此電磁法可以將勘察對(duì)象的電性勘探出來。其具有探測能力強(qiáng)、辨別度高等優(yōu)勢(shì)，使用范圍較廣。

1.2儀器選擇

此次地?zé)峥辈橹饕捎眉幽么篪P凰地球物理企業(yè)生產(chǎn)的V8網(wǎng)絡(luò)化功能電法儀，功率為30000w，頻率F值范圍為0.00005Hz≤F≤10000Hz，輸出電流最高值為38A，輸出功率最高值為2800w，支持軟件有MT（天然源大地電磁法）、TDEM（瞬變電磁法）、TDIP（時(shí)間域激電法）、CSAMT（可控源音頻大地電磁法）、AMT（音頻大地電磁法）等等。V8電法儀能夠應(yīng)用于地?zé)峥辈?、金屬礦及非金屬礦勘查、油氣勘查、環(huán)境工程勘查等。

2可控源音頻大地電磁法在地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用

2.1區(qū)域地質(zhì)特征

山東勘查地區(qū)的地層自下到上是：泰山變質(zhì)巖、白云巖、頁巖、灰?guī)r、頁巖、砂巖、第四系散狀地層。通常，最底層的電阻值比較大，大部分在104Ωm左右。而沉積巖電阻率數(shù)值相對(duì)來說小，有的低至10Ωm。一旦與具有水成分的斷裂帶相遇，則會(huì)提高其通水能力，使得電阻率快速降低。由此可見，此地區(qū)的不同巖層具有不同的電性，有利于地?zé)峥辈楣ぷ鞯倪M(jìn)行。如表1為巖石層的電阻率值。

2.2施工應(yīng)用

對(duì)山東省某區(qū)域進(jìn)行地?zé)峥辈?，利用遲到裝置進(jìn)行測量，其電極位于發(fā)射極甲乙方向，磁棒和測線方向成90°角。發(fā)射極甲乙主要為提供電源的兩極，共長2000米，其兩個(gè)坑分別向地下延伸60cm，并向其中倒入鹽水，降低電阻率[2]。磁棒位于主要接收機(jī)的No.Ⅲ道旁邊，并控制其與標(biāo)準(zhǔn)值差距上下幅度<2.9°。此勘查收發(fā)距離控制在5000米上下，位置在發(fā)射極兩邊。

在利用可控源音頻大地電磁法對(duì)相關(guān)信息統(tǒng)計(jì)結(jié)束時(shí)，將所有的干擾因素排除，并采用不同矯正方式計(jì)算具體數(shù)值，以保證剖面分析[3]。其剖面共分為四個(gè)部分。第一個(gè)為山東省某區(qū)域的E-W測線。其W方向的電阻率較高，并逐漸向E方向遞減，達(dá)到最低值。在約0.1km位置出現(xiàn)了較為顯著的形狀變異，其平均值呈現(xiàn)內(nèi)凹趨勢(shì)，周邊的R%全部高于此處，因此可估計(jì)出為斷帶部位，并在此處做記號(hào)；第二個(gè)剖面位于此區(qū)域的N方向，測線成E-W分布。其W部電阻率值最大。在剖面0.24km左右部分呈現(xiàn)顯著形變，成內(nèi)凹狀，且電阻率值低于周邊地區(qū)，可估測為斷帶位置，并在此深度0.18km處做記號(hào)；第三個(gè)剖面同樣為E-W測線，S方向電阻率值最大。在剖面30米左右出現(xiàn)顯著的測線形變，呈內(nèi)凹狀，且電阻率值低于周邊區(qū)域值，可估測其為斷層。并在此0.18km處做記號(hào)；第四個(gè)剖面為S-N測量剖面，S方向電阻率最高。并依照其電阻率分布，在剖面0.4km處存在顯著等值線彎曲現(xiàn)象，且呈現(xiàn)內(nèi)凹狀態(tài)，其電阻率值較周邊區(qū)域值低，估測為斷層導(dǎo)致。因此可在深度為0.6km處做好標(biāo)記。通過將不同的1、2、3維電阻率剖面數(shù)據(jù)處理和分析，形成疊加，去除干擾因素，以判斷山東省此地區(qū)的賦水狀況和地質(zhì)條件狀況。最后組成由不同的鋪面構(gòu)成的電阻率剖面三維圖（如圖1）。

圖1：地?zé)峥辈殡娮杪势拭嫒S圖

結(jié)論：地?zé)豳Y源是如今我國社會(huì)發(fā)展中必不可少的資源之一，地?zé)峥辈楣ぷ饔葹橹匾?。山東省地?zé)峥辈楣ぷ鞑粩嗟匕l(fā)展，其設(shè)備和儀器不斷更新?lián)Q代。筆者擬采用V8電法儀，利用可控源音頻大地電磁法對(duì)山東省某區(qū)域進(jìn)行地?zé)峥辈?。通過對(duì)此地區(qū)區(qū)域狀況的了解，利用儀器和電磁法進(jìn)行電阻率測查，并找到斷層即電阻率相對(duì)周邊低的部位，并搜集數(shù)據(jù)加以分析，最后組成三維圖，以深入了解區(qū)域地質(zhì)特征，為地?zé)豳Y源的合理開采奠定良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫林.可控源音頻大地電磁法在地?zé)豳Y源勘查中的應(yīng)用[J].河北煤炭，2010，01（09）：247-248.

[2]劉瑞德，黃力軍，孟銀生.可控源音頻大地電磁測深法在地?zé)崽锟辈橹袘?yīng)用效果初探[J].工程地球物理學(xué)報(bào)，2012，02（06）：816-819.

[3]王文昌，李建新.可控源音頻大地電磁測深在新疆溫泉縣地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報(bào)，2014，11（03）：338-341.endprint