音頻大地電磁法在斷裂探測中的應用

趙立波，楊吉武，黃書華

（廣東省地質調查院，廣東廣州510000）

音頻大地電磁法是以大地電磁法為核心發(fā)展起來的方法，觀測參數(shù)基本與大地電磁相同，場源為天然電磁場，頻率較大地電磁高。該方法通過接收天然電磁場信號，對地下巖石電阻率的特征進行分析，從而比對地下地質結構的電阻率差異進而分辨地下的構造形態(tài)[1-4]。本次采用該方法研究探測地下隱伏斷裂的效果。

1 測區(qū)地質地球物理特征

測區(qū)出露地層及基巖主要以新生界第四系松散堆積物和中生代花崗類巖石為主，前第四紀地層出露分布有限，且較零星。第四紀松散沉積物分布較廣泛，成因類型復雜，主要為河口三角洲沉積，局部為陸相沉積，巖相巖性及沉積物厚度多變。侵入巖時代有侏羅紀及白堊紀，以侏羅紀侵入巖最為發(fā)育。

根據(jù)本次采集測定的各類巖石電性標本結果分析，得出了區(qū)內地層巖石的電性特征如表1所示。

表1可見侵入花崗巖類巖石電阻率較砂巖等沉積巖高約1倍，是區(qū)內電阻率最高的巖石，表現(xiàn)為特高阻，而沉積巖均值均在1kΩ·m以上，表現(xiàn)為高阻特征；斷裂破碎帶電阻率通常為數(shù)至數(shù)百歐姆米，且破碎程度越高、含水性越好，其電阻率越低，從而形成明顯的低阻異常?？梢姡涸搮^(qū)具備開展電法勘查構造斷裂帶的電性條件。

表1 主要地層巖石電性參數(shù)統(tǒng)計表

2 野外數(shù)據(jù)采集

本次大地電磁測量工作采用美國CG 公司最新推出的Aether大地電磁系統(tǒng)。該儀器采用高低速同步采集分布式綜合地球物理單元，提高了采集優(yōu)勢，解決了高速采集連續(xù)存儲的難題，提高了采樣和時間精度，兼具低功耗的特點。

儀器自檢正常后并對儀器進行平行試驗、穩(wěn)定性試驗、電極距試驗及觀測時間試驗。通過電極距試驗及觀測時間試驗，確定了適當?shù)臉O距及觀測時間。并在工作后進行平行試驗及穩(wěn)定性試驗，通過工作前后的平行試驗及穩(wěn)定性試驗，儀器滿足規(guī)范要求。

野外測量時，采用“十字形”布極方式，每個電道的偶極長度使用40m。Ex為測線方向，Ey為垂直測線方向。水平磁道Hx與電道Ex平行，Hy與電道Ey平行。

電道布設時，采用羅盤定向、測繩測量電極距；將不極化電極埋放于電極坑，使不極化電極與電極坑緊密牢固接觸；采用澆鹽水等方式使每對電極的接地電阻小于10000Ω；電極線不纏繞在一起，不懸空放置。

在磁道布設時，使用水平尺布設水平磁傳感器，以確保其水平放置，探頭方向使用羅盤確定；將探頭完全掩埋于土中，保證其不受風擾動影響；探頭和探頭之間相隔至少5m的距離擺放，避免相互干擾。

3 數(shù)據(jù)處理

室內資料處理主要包括原始資料預處理和反演。首先預處理是將時間序列轉換成頻率域數(shù)據(jù)，得到各測點的視電阻率、相位曲線。然后對原始數(shù)據(jù)進行編輯，剔除明顯的干擾點，當?shù)乇沓霈F(xiàn)橫向不均勻時，實測的視電阻率曲線會出現(xiàn)向上或下的誤差，這時需消除這種靜態(tài)效應，則需對存在該效應的數(shù)據(jù)進行靜態(tài)位移校正，形成頻率—視電阻率等值線圖，以保證視電阻率曲線不受靜態(tài)畸形的影響，然后進行一維及二維反演，可繪制測區(qū)電阻率二維反演斷面圖，為后續(xù)資料分析提供基礎依據(jù)。

4 數(shù)據(jù)分析

圖1為一條研究區(qū)二維AMT反演剖面圖，測量點距40m。從該剖面圖中可以看出有3 條向下延伸的低阻異常帶，據(jù)此推測為 Fg1、Fg2、Fg3斷裂所致；在 30～60m深度內為平穩(wěn)的低阻異常帶，低阻異常強度高，結合工程鉆孔資料，推測為地表淺部的強風化層引起，劃分為基巖面；在強風化層之下、-800m 標高以淺，沿上述推測斷裂出現(xiàn)4 個低阻帶狀異常，結合水文地質資料，推測為含（富）水破碎帶引起。

圖1 AMT反演剖面圖

5 結論

本次工作共勾勒出 3 條斷裂，分別為 Fg1、Fg2、Fg3。結合鉆孔資料，劃分出基巖面的位置，推測出可能含水位置。通過該方法的應用，不僅可以為該地區(qū)提供一些基礎物探資料，并證明了該方法可以有效的穿透地表低阻層，探測地下斷裂構造。