浅议核磁共振法在岩溶地区探水的应用

充填或含水时 ， 视电阻率均显示为低阻异常 ， 是泥 是水难以区分 ，而核磁共振这种直接探水方法却 不受泥质充填物的干扰 ， 很容易将二者区分开来 ， 所 以核磁共 振 这种 直接探 水方 法在 岩溶 地 区 的应 用也 越来越 受 重视 。
２ 在岩溶地 区探水应用遇到 的问题
针对 国产 Ｊ Ｌ Ｍ Ｒ ｓ型核磁共振仪在西南岩溶 地区探水应用所遇到的信噪比不高、 脉冲矩设置、 含水量不准确等问题提几点看法 ： （ １ ） 信噪 比不高 。 在岩溶地区， 一般赋存水是 以断层水 、 裂隙水和岩溶水等形式存在 ， 而这几种 形式水的规模一般都不大 ，用常规 的线圈铺设方 式（ 即１ ０ ０ ｍ ｘ １ ０ ０ ｍ ） 探测 ， 发现所做实验大部分 情况下所获得的信噪 比都不高 ，即使远离常见干 扰源亦是如此。 信 噪比不高 ， 严重影响到成果的解 释精度 ，为了让核磁共振这种方法更好地适用于 岩溶地区的地下水勘探 ， 有必要提高其信噪比。 在广西 的靖西 和合 山等岩溶地 区的多次实
浅议核磁 共振法在岩 溶地 区探水 的应用
曾晓波 － ， 于景邶 ｚ
（ １ ． 广 西水利 电力勘测设计研 究院， 广西 南宁 ５ ３ ０ ０ ２ ３ ； ２ ． 中国矿业大学 资源与地球科学学院 ， 江 苏 徐州 ２ ２ １ １ １ ６ ）
［ 摘
要 ］ 核磁共振法作为一种直接找水方法， 在岩溶地 区能区分充填低 阻介质是泥还是水， 所 以该 方 法在 岩溶 地 区的应 用越 来越 受 重视 。介 绍核磁 共振找 区应用遇到的问题提 出一些看法， 希望能为岩溶地 区
面接 收线 圈接 收 由不 同激 发脉 冲矩所 激 发产 生 的
Ｎ Ｍ Ｒ信号 ， 不同激发脉冲矩的接收信号幅度大小 反 映 了不 同深度 氢核 的数 量 ，据此 可探 测 不 同深 度 地下 水 的含 量 Ｈ ］ 。
目前单通道核磁共振仪相对成熟 ，已经进入 商业化阶段 ，在解决层状地下水方面已经取得了 较好的效果险 ］ ， 如法国的 Ｎ Ｕ Ｍ Ｉ Ｓ 型、 国产的 Ｊ Ｌ Ｍ Ｒ Ｓ 型。 多 通道 核磁 共振 仪还 处 于刚 刚应用 阶段 ， 诸 多 方面需要完善 ，如美国的 Ｇ ｅ ｏ — Ｍ Ｒ Ｉ 型、 Ｎ ｕ Ｍ Ｉ Ｓ 型。总的看来 ， 核磁共振探水仪由电源系统、 控制
１ 核磁 共振 找水的原理及方法
核磁共振 （ Ｎ Ｍ Ｒ ） 技术探测 地下水 的前 提条 件是水中氢核的顺磁性 ， 其磁矩不为零。 在稳定地 磁 场 的作用 下 ，具有 一定 磁矩 的氢 核 以旋进 频率 几（ 拉莫尔频率 ， 与地磁场强度有关） 绕地磁场 旋 进 。向铺在地面上的线圈中通入频率为拉莫尔频 率 的交变 电流 ， 在地层 中形成 的交 变磁 场激 发下 ， 地下水中的氢核产生能量跃迁 ，断电后高能级的 氢核释放出大量的具有拉莫尔频率的能量 ，用地
定铺设 １ ０ ０ｍＸ １ ０ ０ｍ线 圈 ， 探 测深 度 在 １ ０ ０ｍ左
右， 探测含水溶洞的最小体积为 ６ ５ ０ ０ ｍ ｓ 。 采用这
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曾晓波 ， 等
浅议核磁共振法在岩溶地 区探水的应用
２ ０ １ ３ 年６ 月
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种线圈的铺设方式， 要获得较高的信噪比， 含水溶 洞的规模就需达到 ８ Ｉ Ｔ Ｉ ×８ ｍ， 这种规模的溶洞算 得上 比较 大 了 ， 在岩溶 地 区是很少 见 的 ， 故 此推测
探 水提供 一 些指 导依据 。
［ 关键 词 ］ 核磁 共振 ； 地 下水探 测 ； 岩 溶 ［ 中图分类号 ］Ｐ ６ ３ １ ． ４［ 文献标识码 ］Ｂ ［ 文章编号 ］１ ６ ７ ２ ＿ ９ ９ ４ ３ （ ２ ｏ １ ３ ） ｏ ３ ． （ ） １ ５ １ ２
Ｏ 引 言
传统的物探方法在探水方面的应用 ，主要是
验， 采用 的是常规铺设方式 ， 在尽量提高叠加次数 的情况下 ， 反演结果的信噪 比都不高 ， 包括在 已知
定含水规模的情况下。出现这种情况推测可能 与探测含水体积有关 ， 如果没有达到一定规模 ， 整
一
个线圈内的核磁共振信号还是 比较弱。 Ｌ ｅ ｇ ｅ ｈ ｅ ｎ ｋ ｏ 等用常用的测量装置探测溶洞 ， 通过研究发现 ， 假
一
ｍ／ 共振 方法在 岩溶 地 区 用效 果并 不理 想 。对 于核磁
的应 用 ， 应该从 以下几 个 方面做进 一步 的研究 ：
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根据 低 阻异常 ，再结 合 实 际的地 质构造 以及水 位 线来 判断 是否 含水 。这种 间接 探水 方法 有 一定 盲 目性 ， 比如 在 西南 岩 溶 地 区 ， 当 溶洞 、 裂 隙被 泥 质
系统 、 发射 ／ 接收线 圈（ 通常采用 同一线圈） 三大 部 分组 成 。 野 外 工作 首 先 调查 工 区附 近 电磁 干 扰 源 ， 主 要是指高压电线、变电厂以及较大块铁器等顺磁 性物质 ， 原则上尽量避开干扰源。 然后根据勘探深 度， 布设 相应 线 圈铺设 方式 。如果 附 近有 干扰 源 ， 还需要改变线圈的铺设方式来压制干扰以提高信 噪 比。测量 当地 磁场 时要在 线 圈 中心 附近 重 复测 量， 取其平均值。
２ ０ １ ３ 年第 ３ ８ 卷第 ３ 期
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能 源 技 术 与 管 理
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