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        瞬變電磁法在地球物理勘探中的應(yīng)用

        2016-12-31 00:00:00張曉巖高峰
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年18期

        摘 要:瞬變電磁法是基于電磁法原理來探測(cè)地下結(jié)構(gòu)的方法之一,是屬于物探方法之中的電磁法類別,為了加強(qiáng)了解,文章主要針對(duì)工程地球物理勘探中瞬變電磁法的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單探討,并且提出相關(guān)的問題和注意事項(xiàng)。

        關(guān)鍵詞:瞬變電磁法;地球物理勘探;應(yīng)用

        引言

        在工程地球物理勘探中,所涉及到的方法多種多樣,但是瞬變電磁法是一種應(yīng)用最為廣泛,也是最為有效的一種勘探方法,其可以達(dá)到較高的勘探精度。因此,對(duì)工程地球物理勘探中瞬變電磁法的應(yīng)用的探討有其必要性。

        1 地球物理特征

        綜合分析本次勘探區(qū)及鄰地區(qū)的地層、測(cè)井資料,可得出綜合地層電性一覽表(見表1)。不同巖石具有不同的導(dǎo)電性,一般有泥巖,粉砂巖,介質(zhì)粗砂巖,礫層,煤層和石灰石的電阻率值依次增大。含煤地層分層分布特點(diǎn),比較均勻,縱向樂觀的電阻率變化的橫向傳導(dǎo)基本上是相同的。在緊湊而完整,地層電阻率是比較高的,如果在水的巖石斷層切割充滿裂隙和巖溶結(jié)構(gòu),或與水和水流淌,由于水的良好的導(dǎo)電性破碎,巖石和圍巖有顯著差異,這就是用電磁法進(jìn)行水文地質(zhì)探測(cè)的地球物理前提。

        2 勘探方法選擇

        正常情況下,小區(qū)域內(nèi)同期沉積的地層造巖礦物、巖性組合、巖層發(fā)育厚度等特征相似,因此其在橫向上電阻率差異較小。垂向上,由于各組地層巖性組合不同,各層之間亦存在明顯的電性差異。當(dāng)巖層發(fā)生變形破壞導(dǎo)致裂隙構(gòu)造發(fā)育或巖層中發(fā)育巖溶時(shí),如果巖層不含水,則其導(dǎo)電性變差,局部電阻率值增高;如果巖層含水,其導(dǎo)電性好,相當(dāng)于存在局部低電阻體。據(jù)此,通過探測(cè)巖層的電阻率及其變化規(guī)律,可以查明巖層的富水性。為順利完成本次勘探任務(wù),選擇對(duì)低阻反映敏感、體積效應(yīng)較小的瞬變電磁(TEM)來劃分富水區(qū)域和對(duì)電性分層效果較好的直流電測(cè)深來進(jìn)行電性分層,利用瞬變電磁和直流電測(cè)深兩種勘探手段進(jìn)行探測(cè)。

        3 瞬變電磁干擾區(qū)域數(shù)據(jù)修正

        測(cè)區(qū)人文環(huán)境較復(fù)雜,測(cè)區(qū)內(nèi)部分地段人文電磁干擾(高壓線、變電站、村莊和公路)較嚴(yán)重,對(duì)瞬變電磁數(shù)據(jù)造成一定影響,對(duì)直流電測(cè)深數(shù)據(jù)影響較小。

        為了減少這種影響,在對(duì)干擾區(qū)段數(shù)據(jù)處理前,首先對(duì)其進(jìn)行逐點(diǎn)分析,剔除畸變數(shù)據(jù),再根據(jù)鉆孔資料和相同地段的直流電測(cè)深資料與瞬變電磁數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正,再將其整理成專用數(shù)據(jù)處理軟件所需要的順序和格式,再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波,以濾除或壓制干擾信號(hào),恢復(fù)信號(hào)的變化規(guī)律,突出地質(zhì)信息。這些做法第一程度上降低了干擾信號(hào)造成的影響,但無法完全消除。在分析應(yīng)用過程中,對(duì)干擾嚴(yán)重的影響區(qū)的資料適當(dāng)進(jìn)行了降級(jí)。

        測(cè)區(qū)內(nèi)第四系地層較厚,平均厚度在130m,其下部分別為二疊系上石盒子組、下石盒子組、山西組、石炭系上統(tǒng)太原組、本溪組和奧陶系中統(tǒng)峰峰組,視電阻率呈中、低、高的變化趨勢(shì),奧陶系地層以灰?guī)r為主,其電性為高阻反映。圖1為測(cè)區(qū)內(nèi)1005號(hào)鉆孔旁電測(cè)深和瞬變電磁測(cè)深點(diǎn)反演后視電阻率曲線,直流測(cè)深在第四系底板和奧陶系頂界處有明顯電性分界面,電阻率呈中、低、高的變化趨勢(shì),與地層電性特征較吻合。地面瞬變電磁測(cè)深勘探的深度解釋不如直流電測(cè)深直觀,特別是高電阻率地質(zhì)體的分辨率較低,從而導(dǎo)致了瞬變電磁勘探深度分層能力的降低,因此選擇直流電測(cè)深對(duì)瞬變電磁勘探深度進(jìn)行刻度。圖中瞬變電磁解釋的奧陶系頂界面深度為730m,直流電測(cè)深解釋第四系底板和奧陶系頂界面的分別是深度為100m、760m,直流電測(cè)深解釋的深度與鉆孔實(shí)際揭露的深度為0.95的系數(shù)關(guān)系。利用直流電測(cè)深反演成果結(jié)合測(cè)區(qū)鉆孔資料,對(duì)全區(qū)瞬變電磁深度解釋成果進(jìn)行了分析,圖2為經(jīng)過DX11陷落柱的瞬變電磁測(cè)線斷面圖,圖中地層視電阻率等值線形態(tài)與地層傾向一致,DX11陷落柱和DF31斷層處視電阻率曲線扭曲嚴(yán)重,與陷落柱和斷層位置一致,并且陷落柱向下凹形成正“U”形狀,底部視電阻率值較低,疑似為富水陷落柱。

        4 結(jié)束語

        總而言之,工程勘探是保證工程順利進(jìn)行和提高工程質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此,在工程勘探過程中,一定要根據(jù)不同的工程要求,選擇合理的勘探儀器和方法,采用科學(xué)的方法和先進(jìn)技術(shù),提高勘探的準(zhǔn)確度和精度,為工程的進(jìn)行帶來良好的效益。

        參考文獻(xiàn)

        [1]牟義,李文,黎靈,等.礦井瞬變電磁法在工作面頂板富水性探測(cè)中的應(yīng)用[J].煤礦安全,2011(1).

        [2]蔡運(yùn)勝,楊學(xué)明.時(shí)間域瞬變電磁系統(tǒng)的應(yīng)用軟件開發(fā)與利用[J].物探與化探,2011(1).

        作者簡(jiǎn)介:張曉巖(1986-),男,漢族,學(xué)歷:本科,單位:潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司古城煤礦建設(shè)管理處,研究方向:水文地質(zhì)。

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