瞬变电磁法在地球物理勘探中的应用

瞬变电磁法在地球物理勘探中的应用摘要：本文针对目前瞬变电磁法勘探中存在的问题进行了探讨，分析了地球物理勘探本身都存在多解性，再加上勘探区的各种人文设施干扰，地形高差较大，导致异常出现多解性，所圈定的采空积水区的位置及边界范围等可能存在一定偏差，这就需要对瞬变电磁法的理论和资料处理进行更深入的研究和探索，从而更好地为矿井水文地质勘探工作服务。

关键词：水文地质灾害；测网布置；地球物理测试

abstract: aiming at the transient electromagnetic method in the exploration into the several problems, analyzes the exploration geophysical itself has multi-solutions, plus the exploration of human facilities interference, terrain difference is bigger, lead to abnormal appear multiple solution, and tagged goaf water of the location and boundary scope may exist certain deviation, that required the transient electromagnetic method of theory and data processing further study and exploration, so as to better for hydrological geology exploration work service mine.

keywords: hydrogeology disasters; the nets decorate; the earth’s physical test

中图分类号：f407.1文献标识码：a 文章编号：

1、野外施工方法技术

1．1试验过程

回线边长与匝数的选择由地质探测任务决定。线圈边长越小，其体积效应也越小，纵、横向分辨率愈高，但是回线边长太小会影响发射磁矩，使得勘探深度大大降低；回线边长大，勘探深度较大，干扰也较大，同时也不便于施工。在回线边长确定的情况下，回线匝数愈多，发射磁矩愈大，接收回线感应信号也愈强，相应探测深度加大，但会增加装置移动的难度，同时存在浅部探测盲区。综合考虑以上各种因素，在钻孔d12处选择了线框为20m×20m×10匝和10m×10m×10匝两种回线方式进行了试验。该钻孔煤层埋深约为90m，电阻率总体呈增大趋势。图1给出了试验结果。

图1 钻孔d12附近测点不同回线边长的ρs曲线

10m回线和20m回线的ρs曲线均反应了测点处的视电阻率随深度变化情况，除浅层ρs因受到一次场和关断时间干扰而产生误差外，其余均与钻孔资料吻合良好。因一次场等因素干扰所产生的误差导致在浅层出现探测盲区，该盲区的深度范围约在0～15m之间，基本不会对本次瞬变电磁法勘探任务造成影响，完全能达到设计要求。对比这两种回线，10m回线的ρs曲线的纵向分辨率要比20m

回线的高一些，但20m回线的异常幅值要比10m回线大一些，勘探深度相对较深。最后选择10m×10m×10匝的同一回线装置，这样不仅可以提高工作效率，同时也可以满足探测深度的要求，并且减少了体积效应的影响，以保证有足够的横向和纵向分辨率。所用仪

器为澳大利亚生产的terratem-3型瞬变电磁仪，发射电流8a，叠加次数128次。

1．2测网布置及施工技术

理论上，网度取决于拟采用装置形式对勘探分辨率的要求，同时要结合探测工作目的和所需精度。本次勘探共布置东西向测线22条，点距20m，线距40m（图2）。

图2瞬变电磁法野外工作布置示意

测量前，先采用动态 gps 测定、标识测区内各测点的坐标。探测时，为提高工作效率，节省额外的测量工作，采用面积性勘探，具体为：测完某个测点后，如果下一个测点地形变化太大，移动仪器时间较长，就测量就近的点，只需要把点号、线号记录清楚，这样可以将地形较好、移动仪器时间较少的测点先进行测量，较难测的点或要花较长时间布线的点安排在第二天统一测量。每天测量回来后将瞬变电磁法数据输入到计算机处理软件中，软件根据每个点的点号、线号自动显示当天所做的工作量，同时也可用来监测工区中未测量的点，为第二天的工作安排做指导。这样，在保证精度的同时，也提高了野外工作效率，节省成本。

2、测区地质地球物理特征

勘探主要目标层为8号煤层采空积水区。该煤层的埋深小于120m，走向大致为南北方向，倾角较小。该煤层存在不少不明采空积水区，需要详细查明该煤层的采空积水情况，并对其积水性进行分析和评价。

从上可知本区除新生界厚度变化比较大之外，其余各目的层层位稳定，在无异常的情况下各层位电性在横向上较为均一。当存在采空积水区时，出现局部视电阻率低阻异常区，且视电阻率等值线相互扭曲错段，由此可见，采空积水区的视电阻率明显区别于未采区及采空区的视电阻率，是瞬变电磁法探测采空积水区的物理前提。

3、资料解释与实例分析

瞬变电磁法资料解释以测区物性差异为前提，并结合相关地质资料，对资料先进行定量分析，再进行定性分析解释。资料解释步骤为：①调查测区的已有地质物探资料，确定测区地层、目的层的地球物理特性；②根据实测电位衰减时间响应曲线换算成视电阻率（ρs）的时间曲线，一般可采用晚期场定义的ρs公式计算；③对ρs进行时深转换，转换过程中根据钻孔资料进行标定深度；④制作各种图件，如ρs断面图、切片图等，并与钻孔资料进行层位对比，根据电性断面与钻孔资料的相关性，确定目标层在ρs断面图中的位置；⑤根据断面图和切片图划分不同区域的视电阻率异常区，圈定采空积水区范围；⑥结合其他水文地质资料，对各异常区进行富水性分析评价，得出地质结论。

图3为测区480测线对应的ρs断面。纵向上看，从浅到深ρs 整体呈现高—低—高的电性特征，符合地层的电性分布特征，同时局部区域又高低交错，变化复杂。横向上看，在460～600点间，标高约965m处，ρs曲线产生急剧变化，向下凹陷，并且呈低阻圈