黃錦捷1黃如蘭2

　　1.廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院廣西南寧530023廣西壯族自治區(qū)礦產(chǎn)資源儲量評審中心廣西南寧530028

　　摘要：在隱伏地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查中，常使用直流電阻率法等地球物理探測技術(shù)，但受到地形、地表低阻體等因素的干擾，常規(guī)電法勘探深度有限，而音頻大地電磁測深恰好彌補(bǔ)常規(guī)電法這一不足。本文以EH-4電磁成像系統(tǒng)為例簡單介紹了音頻大地電磁測深，并結(jié)合實(shí)例說明音頻大地電磁測深(EH-4)在隱伏斷裂調(diào)查中的應(yīng)用效果。

　　關(guān)鍵詞：音頻大地電磁EH-4斷裂調(diào)查

　　前言

　　斷裂調(diào)查對地質(zhì)工作都來說顯得尤為重要，地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中斷裂構(gòu)造往往與成礦有密切的關(guān)系，在工程勘察中斷裂也會對工程建設(shè)、地質(zhì)環(huán)境有著重大的影響。在地表出露的斷裂較容易識別，但多數(shù)情況下，斷裂構(gòu)造往往隱伏于地表幾十至幾百米之下，而地表之下數(shù)十米至一千米左右范圍內(nèi)的深度，與人類基礎(chǔ)建設(shè)、地質(zhì)開發(fā)關(guān)系密切。多年來，音頻大地電磁測深(EH-4)憑借其在隱伏斷裂調(diào)查的優(yōu)勢特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)勘查、地?zé)衢_發(fā)、工程建設(shè)等領(lǐng)域，并取得了顯著的地質(zhì)效果。本文簡單介紹音頻大地電磁測深(EH-4)的工作原理及方法技術(shù)，并以工程實(shí)例闡述了該方法在隱伏斷裂中的應(yīng)用。

　　1音頻大地電磁測深(EH-4)工作原理

　　音頻大地電磁測深屬于電磁法中的一種勘探方法。它是以地下巖土的導(dǎo)電性與導(dǎo)磁性差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，通過觀測和研究電磁場空間與時(shí)間分布，以達(dá)到探測地下地質(zhì)構(gòu)造、解決地質(zhì)問題的目的。EH-4電磁成像系統(tǒng)是一套以電磁理論為基礎(chǔ)的大地電磁測深系統(tǒng)，其場源為部分可控源與天然場源相結(jié)合，采用大地電磁場的聲頻部分(10～100kHz)進(jìn)行工作。其理論探測深度能達(dá)到幾千米，廣泛應(yīng)用于金屬礦產(chǎn)、油氣勘查、工程環(huán)境等各領(lǐng)域，是地球物理勘查技術(shù)中的重要方法。

　　EH-4電磁成像系統(tǒng)工作時(shí)觀測的基本參數(shù)為正交的電場分量Ex、Ey和磁場分量Hx、Hy的時(shí)間序列，通過傅立葉變化將時(shí)間域的電磁信號變成頻率域信號，最后計(jì)算視電阻率ρ：

　　式中h勘探深度，單位為m;δ為穿透深度，單位為m;ρ為視電阻率，單位Ω.m;f為頻率，單位為Hz。

　　從上述公式可以看出地下介質(zhì)的電阻率與電磁波的頻率決定了穿透深度和勘探深度。在介質(zhì)電阻率相同的前提下，高頻數(shù)據(jù)信息反映淺部地質(zhì)信息;而在頻率相同的前提下，地下介質(zhì)電阻率越低則電磁波傳播距離越淺。所以通過測量音頻范圍內(nèi)不同頻率的磁場變化，可以得到相應(yīng)深度的電性參數(shù)物征。隱伏斷裂在形成時(shí)，往往在斷面之間充水或充泥，或在構(gòu)造產(chǎn)生時(shí)，圍巖因應(yīng)力作用擠壓破碎，與完整巖層相比斷裂通過處常常呈低阻異常特征;當(dāng)斷裂破碎帶形成空洞，或充填有大量石英脈等高阻體時(shí)，在電性上往往呈高阻異常特征。利用隱伏斷裂形成物性差異特征，通過音頻大地電磁測深(EH-4)測量得到的電性物征，可以達(dá)到探測隱伏斷裂的目的。

　　2野外工作方法及數(shù)據(jù)處理

　　2.1野外工作方法

　　開展工作前，先在工區(qū)附近對儀器進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，以確保儀器正常。野外數(shù)據(jù)采集時(shí)，使用四個電極，電極兩兩相互垂直組成兩對電偶極子，構(gòu)成“十”字布極，與測線方向一致的電偶極子為X軸，與測線方向垂直的電偶極子為Y軸，兩對電偶極子與前置放大器通過專用數(shù)據(jù)線連接。在放置磁棒時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離干擾源并且離前置放大器至少5m以上，同時(shí)水平埋至地表之下，避免磁棒晃動造成干擾。前置放大器一般放置在兩個電偶極子的中心，并做好接地保護(hù)。主機(jī)放置在便于觀察磁棒和前置放大器的一個平臺上，為避免信號干擾，要求遠(yuǎn)離前置放大器20m以上。

　　2.2數(shù)據(jù)處理

　　野外數(shù)據(jù)采集完成之后，隨即進(jìn)入原始資料處理階段。該階段首先是檢查野外記錄各點(diǎn)信息與采集系統(tǒng)記錄的各測點(diǎn)信息是否一致，出現(xiàn)不一致時(shí)應(yīng)查明原因，并及時(shí)糾正。為減少隨機(jī)干擾對后續(xù)數(shù)據(jù)處理的影響，需要對每個測點(diǎn)的原始時(shí)間序列段進(jìn)行篩選，剔除存在干擾的時(shí)間序列，并利用采集系統(tǒng)配套的IMAGEM軟件重新進(jìn)行傅立葉變換計(jì)算。之后觀察每個測點(diǎn)的視電阻率和相位曲線，剔除跳點(diǎn)等異常點(diǎn)，接著輸入不同的反演系數(shù)進(jìn)行反演，反演時(shí)應(yīng)考慮地形因素的影響，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況對反演的結(jié)果進(jìn)行異常分析和評價(jià)，最后輸出SURFER格式并用SURFER繪制二維電阻率反演剖面模型圖，最后用MAPGIS數(shù)字化圖件。

　　3實(shí)例

　　圖1為廣西某地?cái)嗔颜{(diào)查EH-4視電阻率反演等值線圖。根據(jù)地質(zhì)及遙感資料，工作區(qū)存在斷裂，由于第四系覆蓋且地表植被茂密，斷裂在地表無出露跡象，為查明斷裂具體位置、規(guī)模，及在中深部展布特征，結(jié)合工作區(qū)實(shí)際情況，采用音頻大地電磁測深(EH-4)法對隱伏斷裂調(diào)查。根據(jù)實(shí)際地形及構(gòu)造走向，布設(shè)點(diǎn)距為20m，長度為500m的調(diào)查測線，方位角為30°。由區(qū)域地質(zhì)資料及現(xiàn)場踏勘，可知該調(diào)查點(diǎn)地表為第四系殘坡積層，基巖以第三系砂巖、粉砂巖及硅質(zhì)巖為主。

　　圖1廣西某地?cái)嗔颜{(diào)查EH-4視電阻率反演等值線圖

　　經(jīng)過物性測試，基巖中砂巖、粉砂巖及硅質(zhì)巖電阻率為n×102～n×103Ω.m，基巖破碎后電阻率降低為n×10～n×102Ω.m。由于破碎帶與基巖之間存在明顯的電性差異，這為在工作區(qū)進(jìn)行音頻大地電磁測深(EH-4)提供了地球物理前提。由圖1可以看出，總體上測線范圍內(nèi)視電阻率值在近地表處約為100Ω.m，推測近地表低阻層由第四系粘土層和第三系砂巖強(qiáng)風(fēng)化帶綜合引起，第四系覆蓋層厚度約0m-20m。橫向上看，測線0～400m處視電阻率為200～3000Ω.m，結(jié)合地質(zhì)資料應(yīng)由基巖引起。在測線地表400m-450m處，存在一帶狀低阻異常，視電阻率值為10～100Ω.m，異常規(guī)模較大，異常在深部向500m處延深。結(jié)合地質(zhì)情況，推測低阻異常由破碎帶F引起，破碎帶寬約50m。傾角約75°。經(jīng)400m處鉆孔驗(yàn)證，深約40米處揭露到砂巖破碎帶，與物探推斷吻合。

　　4結(jié)語

　　本文實(shí)例中采用音頻大地電磁測深法，通過運(yùn)用EH-4電導(dǎo)率成像系統(tǒng)對隱伏斷裂進(jìn)行探測，并取了較好的地質(zhì)效果，說明該探測方法應(yīng)用于隱伏斷裂調(diào)查是有效的。從上述對音頻大地電磁測深(EH-4)工作原理分析可知，音頻大地電磁測深通過變換不同頻率的方法達(dá)到探測深度的變化，這與常規(guī)電法測深通過加大AB供電極距離來改變探測深度做法更省時(shí)省力，使工作效率提高，勘探成本降低，更利于野外施工，且容易達(dá)到較大的探測深度。加上EH-4電導(dǎo)率成像系統(tǒng)本身具有的輕便快捷等特點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)都使音頻大地電磁測深(EH-4)越來越廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查中。

　　雖然音頻大地電磁測深(EH-4)相對于其它電法勘探方法而言具有其自身優(yōu)勢，但該方法在野外進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)易受通訊電磁波、高壓電線、

　　鐵磁性物體的影響，且對淺部地表探測分辨率相對其它直流電阻率法要低。這就要求我們在實(shí)際工作中，充分了解各物探方法的技術(shù)特點(diǎn)，根據(jù)工作目的和工區(qū)物性特征，結(jié)合工區(qū)地質(zhì)情況，選擇合適的物探方法。條件允許時(shí)，可以進(jìn)行多種方法相互結(jié)合驗(yàn)證，只有充分發(fā)揮各種物探技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)才能取得理想的地質(zhì)效果。

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