音频大地电磁测深（EH-4）在隐伏断裂调查中的应用

　　摘要：在隐伏地质构造调查中，常使用直流电阻率法等地球物理探测技术，但受到地形、地表低阻体等因素的干扰，常规电法勘探深度有限，而音频大地电磁测深恰好弥补常规电法这一不足。本文以EH-4电磁成像系统为例简单介绍了音频大地电磁测深，并结合实例说明音频大地电磁测深(EH-4)在隐伏断裂调查中的应用效果。

　　关键词：音频大地电磁EH-4断裂调查

　　前言

　　断裂调查对地质工作都来说显得尤为重要，地质矿产调查中断裂构造往往与成矿有密切的关系，在工程勘察中断裂也会对工程建设、地质环境有着重大的影响。在地表出露的断裂较容易识别，但多数情况下，断裂构造往往隐伏于地表几十至几百米之下，而地表之下数十米至一千米左右范围内的深度，与人类基础建设、地质开发关系密切。多年来，音频大地电磁测深(EH-4)凭借其在隐伏断裂调查的优势特点，广泛应用于矿产勘查、地热开发、工程建设等领域，并取得了显著的地质效果。本文简单介绍音频大地电磁测深(EH-4)的工作原理及方法技术，并以工程实例阐述了该方法在隐伏断裂中的应用。

　　1音频大地电磁测深(EH-4)工作原理

　　音频大地电磁测深属于电磁法中的一种勘探方法。它是以地下岩土的导电性与导磁性差异为物质基础，通过观测和研究电磁场空间与时间分布，以达到探测地下地质构造、解决地质问题的目的。EH-4电磁成像系统是一套以电磁理论为基础的大地电磁测深系统，其场源为部分可控源与天然场源相结合，采用大地电磁场的声频部分(10～100kHz)进行工作。其理论探测深度能达到几千米，广泛应用于金属矿产、油气勘查、工程环境等各领域，是地球物理勘查技术中的重要方法。

　　EH-4电磁成像系统工作时观测的基本参数为正交的电场分量Ex、Ey和磁场分量Hx、Hy的时间序列，通过傅立叶变化将时间域的电磁信号变成频率域信号，最后计算视电阻率ρ：

　　式中h勘探深度，单位为m;δ为穿透深度，单位为m;ρ为视电阻率，单位Ω.m;f为频率，单位为Hz。

　　从上述公式可以看出地下介质的电阻率与电磁波的频率决定了穿透深度和勘探深度。在介质电阻率相同的前提下，高频数据信息反映浅部地质信息;而在频率相同的前提下，地下介质电阻率越低则电磁波传播距离越浅。所以通过测量音频范围内不同频率的磁场变化，可以得到相应深度的电性参数物征。隐伏断裂在形成时，往往在断面之间充水或充泥，或在构造产生时，围岩因应力作用挤压破碎，与完整岩层相比断裂通过处常常呈低阻异常特征;当断裂破碎带形成空洞，或充填有大量石英脉等高阻体时，在电性上往往呈高阻异常特征。利用隐伏断裂形成物性差异特征，通过音频大地电磁测深(EH-4)测量得到的电性物征，可以达到探测隐伏断裂的目的。

　　2野外工作方法及数据处理

　　2.1野外工作方法

　　开展工作前，先在工区附近对仪器进行平行实验，以确保仪器正常。野外数据采集时，使用四个电极，电极两两相互垂直组成两对电偶极子，构成“十”字布极，与测线方向一致的电偶极子为X轴，与测线方向垂直的电偶极子为Y轴，两对电偶极子与前置放大器通过专用数据线连接。在放置磁棒时应远离干扰源并且离前置放大器至少5m以上，同时水平埋至地表之下，避免磁棒晃动造成干扰。前置放大器一般放置在两个电偶极子的中心，并做好接地保护。主机放置在便于观察磁棒和前置放大器的一个平台上，为避免信号干扰，要求远离前置放大器20m以上。

　　2.2数据处理

　　野外数据采集完成之后，随即进入原始资料处理阶段。该阶段首先是检查野外记录各点信息与采集系统记录的各测点信息是否一致，出现不一致时应查明原因，并及时纠正。为减少随机干扰对后续数据处理的影响，需要对每个测点的原始时间序列段进行筛选，剔除存在干扰的时间序列，并利用采集系统配套的IMAGEM软件重新进行傅立叶变换计算。之后观察每个测点的视电阻率和相位曲线，剔除跳点等异常点，接着输入不同的反演系数进行反演，反演时应考虑地形因素的影响，结合实际地质情况对反演的结果进行异常分析和评价，最后输出SURFER格式并用SURFER绘制二维电阻率反演剖面模型图，最后用MAPGIS数字化图件。

　　3实例

　　图1为广西某地断裂调查EH-4视电阻率反演等值线图。根据地质及遥感资料，工作区存在断裂，由于第四系覆盖且地表植被茂密，断裂在地表无出露迹象，为查明断裂具体位置、规模，及在中深部展布特征，结合工作区实际情况，采用音频大地电磁测深(EH-4)法对隐伏断裂调查。根据实际地形及构造走向，布设点距为20m，长度为500m的调查测线，方位角为30°。由区域地质资料及现场踏勘，可知该调查点地表为第四系残坡积层，基岩以第三系砂岩、粉砂岩及硅质岩为主。

　　图1广西某地断裂调查EH-4视电阻率反演等值线图

　　经过物性测试，基岩中砂岩、粉砂岩及硅质岩电阻率为n×102～n×103Ω.m，基岩破碎后电阻率降低为n×10～n×102Ω.m。由于破碎带与基岩之间存在明显的电性差异，这为在工作区进行音频大地电磁测深(EH-4)提供了地球物理前提。由图1可以看出，总体上测线范围内视电阻率值在近地表处约为100Ω.m，推测近地表低阻层由第四系粘土层和第三系砂岩强风化带综合引起，第四系覆盖层厚度约0m-20m。横向上看，测线0～400m处视电阻率为200～3000Ω.m，结合地质资料应由基岩引起。在测线地表400m-450m处，存在一带状低阻异常，视电阻率值为10～100Ω.m，异常规模较大，异常在深部向500m处延深。结合地质情况，推测低阻异常由破碎带F引起，破碎带宽约50m。倾角约75°。经400m处钻孔验证，深约40米处揭露到砂岩破碎带，与物探推断吻合。

　　4结语

　　本文实例中采用音频大地电磁测深法，通过运用EH-4电导率成像系统对隐伏断裂进行探测，并取了较好的地质效果，说明该探测方法应用于隐伏断裂调查是有效的。从上述对音频大地电磁测深(EH-4)工作原理分析可知，音频大地电磁测深通过变换不同频率的方法达到探测深度的变化，这与常规电法测深通过加大AB供电极距离来改变探测深度做法更省时省力，使工作效率提高，勘探成本降低，更利于野外施工，且容易达到较大的探测深度。加上EH-4电导率成像系统本身具有的轻便快捷等特点，这些优点都使音频大地电磁测深(EH-4)越来越广泛应用于基础地质调查中。

　　虽然音频大地电磁测深(EH-4)相对于其它电法勘探方法而言具有其自身优势，但该方法在野外进行数据采集时易受通讯电磁波、高压电线、

　　铁磁性物体的影响，且对浅部地表探测分辨率相对其它直流电阻率法要低。这就要求我们在实际工作中，充分了解各物探方法的技术特点，根据工作目的和工区物性特征，结合工区地质情况，选择合适的物探方法。条件允许时，可以进行多种方法相互结合验证，只有充分发挥各种物探技术的优点才能取得理想的地质效果。

　　参考文献

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