瞬變電磁法在水文地質勘察找水中的應用

摘要：瞬變電磁法是一種新興的物探方法，是基于不同巖、礦石電性差異，利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)送一次脈沖電磁場，利用線圈或接地電極觀測二次渦流磁場或電場的方法。瞬變電磁法尋找地下水，主要是找尋地下構造，利用多測道剖面曲線對不同地質構造的響應特征確定地下水賦存情況。

關鍵詞：瞬變電磁法（TEM）;多測道剖面曲線圖;視電阻率

一、應用原理

地下地質體由于受到地應力的作用會產生節(jié)理和斷層形成裂隙，裂隙充水后使其導電性增強，形成低阻體。不同低阻體在瞬變電磁儀多測道圖上有不同的反應。尋找地下水的過程就是間接尋找地下含水地質構造的過程。

1、用導電模板模擬地下含水低阻構造的不同響應特征。

（1）近于直立導電模板反映特征

導電模板的不同形態(tài)和地下低電阻體的傾角有關。具體可參見下圖1。

當導電模板傾角a=90°時，在瞬變電磁儀多測道剖面曲線上，導電模板表現(xiàn)的異常為對稱于模板的雙峰異常。當導電模板傾角a=90°時，雖然發(fā)射、接收回線與導電模板距離最小，但是由于發(fā)射回線產生的磁場方向與導電模板平行，不能有效的激發(fā)導電模板的二次場電流，這樣就在導電模板正上方產生了低電位反應，形成對稱于導電模板的雙峰異常。

⑵ 傾斜導電模板反應特征

當0°≤a<90°時在瞬變電磁儀多測道剖面曲線圖上，導電模板表現(xiàn)的異常為不對稱雙峰異常，導電模板傾向的一側表現(xiàn)為較高的峰值異常。隨著傾角的不斷變小，雙峰異常的不對稱性將更加明顯，主峰異常的峰值將不斷加大。當傾角a=0°時將在板體的正上方出現(xiàn)近似于單峰的高值異常，如圖2 所示。

這種現(xiàn)象產生的主要原因是：當傾角a逐漸變小時，發(fā)射回線產生的一次磁場能在導電模板內更好的激發(fā)產生感應電流，產生較強的二次磁場。當a=0時導電模板與發(fā)射回線產生的一次磁場垂直，能最大限度的激發(fā)二次磁場，產生單峰最高異常。當90°

2、根據(jù)視電阻率剖面等值線斷面圖確定含水構造

除了上述，根據(jù)瞬變電磁測深多測道剖面曲線圖對于導電模板的不同響應特征確定地下水賦存情況，我們還可以依據(jù)瞬變電磁測深內業(yè)整理成果：視電阻率等值線斷面圖，確定工作區(qū)內的地質構造，達到尋找地下水的目的。

參見圖3" 瞬變電磁測深視電阻率等值線斷面圖

二、應用實例

1、在深部地熱勘查中的應用

⑴工區(qū)地質概況

工作區(qū)域一帶，位于老爺嶺地塊的張廣才嶺邊緣隆起中北部。南東部有北東50°延展的敦密巖石圈斷裂通過。受敦密巖石圈斷裂左行逆沖的擠壓，其南東盤相對下陷形成了中生代以來的斷陷盆地。受敦密巖石圈斷裂控制，自上第三紀至第四紀形成多期玄武巖漿噴發(fā)。其中敦密巖石圈主斷裂控制了第三紀玄武巖，次級斷裂控制了第四紀玄武巖巖漿的活動?？刂频谒募o玄武巖噴發(fā)的斷裂是地熱源的主要來源。由于該區(qū)裂隙分布不均勻，所以確定地熱井位難度非常大，一旦井位錯誤，將給單位造成的經(jīng)濟損失也是巨大的。

⑵工作方法及裝置參數(shù)

為了增大勘探深度、減小電磁耦合的影響，我們采用大電流、重疊回線裝置測量。最大供電電流：200A，發(fā)射回線邊長25m，供電脈寬10ms，采樣率4μs，利用接收線圈接收測量信號。工作網(wǎng)度1000×250m。

⑶成果解釋與分析

圖4" 牡丹江南部地區(qū)地熱普查860線瞬變電磁測深多測道圖

圖4中，在475號瞬變電磁測深點附近有一個明顯的雙峰異常，是一個低阻地質構造的反應，結合該區(qū)860線視電阻率等值線斷面圖圖及以往的地質資料分析得到結論：在475號測深點附近有一深部基巖構造破碎帶，傾向大號點，傾角大約60度。鉆探工作于900m處出現(xiàn)漏液情況，且?guī)r心不完整，是構造破碎帶的反應。于井深1250m發(fā)現(xiàn)地下熱水。成井后出水量30T/h，井口水文45°。

2、在淺層找水中的應用

⑴工區(qū)地質情況

北興農場位于七臺河煤礦采空區(qū)上方，由于采礦原因，區(qū)內地表下沉，地下水含量較少，給我們的水資源勘查工作帶來很大的難度。區(qū)內第四系（Q）為粘土及砂礫石層，厚30m，第三系（N）為砂、泥巖互層，厚75m，三疊系（T）為中、細砂巖與砂質泥巖。我們工作的目標：在第三系砂、泥巖互層中找到含水裂隙構造。

⑵工作方法及裝置參數(shù)

由于工作區(qū)內有鐵磁性物質及高壓線路影響為了減小外界耦合誤差、提高觀測成果的可靠性，我們采用重疊回線、小線圈、大發(fā)射電流工作。具體參數(shù)如下：發(fā)射回線邊長1m，最大發(fā)射電流200A，供電脈寬10ms，采樣率4μs，利用接收線圈接收測量信號。

⑶成果解釋與分析

圖5" 北興農場水源勘察瞬變電磁測深多測道圖

圖6" 北興農場水源勘察瞬變電磁測深視電阻率等值線斷面圖

根據(jù)圖5北興農場水源勘察瞬變電磁測深多測道圖可以看到，在10號測深點附近有一雙峰異常，是一個低阻地質構造的反映。從圖6：該剖面的瞬變電磁測深視電阻率等值線斷面圖可以看出有一“人：字型破碎低阻構造，位置與多測道圖的雙峰異常吻合。將鉆孔布設在10號測深點偏西10m位置，經(jīng)打鉆驗證于井深140米處見構造破碎帶，最終井深145米，出水量20T/H。

三、結論建議

瞬變電磁法是一種新興的物探方法，能對地下低阻地質體有很好的反映，具有其他一些物探方法無法比擬的優(yōu)點：工作效率高、成本低、對地形要求不大。伴隨科技以及電子產品的發(fā)展，瞬變電磁法將更加完善，在以后的找礦、水資源勘查上將發(fā)揮更大的作用。