陳開銀

( 貴州省地礦局111 地質(zhì)大隊， 貴州貴陽 550008)

1 方法概況

大地電磁測深法簡稱MT，是利用天然交變電磁場研究地球電性結(jié)構(gòu)的一種地球物理勘探方法。其具有不用人工供電，成本低，工作方便，不受高阻層屏蔽，對低阻層分辨率高等優(yōu)點，而且勘探深度隨電磁場的頻率而異，從幾十米到數(shù)百公里不等［1］。

在野外大范圍內(nèi)進行觀測，所觀測到的天然交變電磁場稱為大地電磁場。它以電場以及磁場分量的變化形式表現(xiàn)出來。電場部分大地電流的地球區(qū)域電流的存在有關(guān)，而磁場部分與地磁變化或大地電流的變化特點有關(guān)［2］。音頻大地電磁測深的場源是由太陽微粒的輻射作用下形成的。太陽風的微粒輻射流具有較高的導電能力，因此地球的正常偶極磁場受到畸變導致不能穿過它，其頻率范圍是10000Hz～1Hz，因為其高頻部10000Hz～1000Hz所在頻段的聲波人耳能聽到，所以稱為“音頻”，探測深度一般為3km以上［3-4］。為了克服音頻(n×10-1～n×103Hz)大地電磁法(AMT)觀測上的一些困難，20世紀70年代初,加拿大多侖多大學的D.W.Strangway教授提出沿用AMT的測量方式不變,觀測人工場源形成的音頻電磁場。因為所觀測電磁場的頻率、場強和方向均可由人工控制,觀測方式又與AMT法相同,因此稱這種方法為可控源音頻大地電磁法(CSAMT)。CSAMT法采用的人工場源通常是在野外選擇一處干擾源較小的區(qū)域布設1km～3km的接地導線，并通過發(fā)電機發(fā)電傳入導線,以產(chǎn)生相應頻率的電磁場。

音頻大地電磁測深(AMT)與可控源音頻大地電磁法(CSAMT)的測量原理相同，都是通過測量垂直射入大地的電磁波在地面的電場及磁場分量Ex、Ey、Hx、Hy。其中Ex與Hy、Ey與Hx相互正交，通過測量各電場和磁場分量，可確定地下介質(zhì)的視電阻率值，其計算公式為

式中Zxy為電場強度為x方向的電阻抗，ρxy為Zxy模式下的視電阻率。Zxy模式為TM模式，Zyx模式為TE模式，音頻大地電磁測深（AMT）能得到TM與TE模式的視電阻率，而可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）僅能得到TM模式的視電阻率［5］。

2 改變測量方式以提高AMT法抗干擾能力的可行性探討

音頻大地電磁測深是大地電磁測深的其中一種測量方法，其儀器組成包括V8-6R、RXU-3ER、AMTC-30高頻磁棒等，其場源是由太陽微粒輻射（太陽風）作用下形成的地球磁層和電離層的變化形成的。太陽風的微粒輻射流具有相當高的導電能力，所以地球的正常偶極磁場不能穿過它而受到畸變，其頻率范圍是10000Hz～1Hz，因為其高頻部10000Hz～1000Hz所在頻段的聲波人耳能聽到，所以稱為“音頻”，探測深度一般為3km以上。其勘探原理為通過測量垂直射入大地的電磁波在地面的電場及磁場分量Ex、Ey、Hx、Hy，其中Ex與Hy、Ey與Hx正交，通過測量相互正交的電場和磁場分量，進而得到對應視電阻率值［6］。在野外工作中，經(jīng)常遇到高壓線、變電站等干擾源，對磁道數(shù)據(jù)造成較大的干擾，對電道數(shù)據(jù)影響相對較小。我們知道，RXU-3ER盒子只采集電道數(shù)據(jù)，共用V8的磁道數(shù)據(jù)，對于地層緩變地區(qū)，一個V8測站可以控制大約2km的范圍（即它方圓2km內(nèi)的所有測站都可以用其磁場數(shù)據(jù)做參考），故而如果能保證磁道數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量，這將大大提高整體數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量，這也變相的達到了提高該方法的抗干擾能力的目的。

由上可知，在干擾源較多的區(qū)域，若能減少干擾源對磁道的影響，即能得到良好的磁道數(shù)據(jù)，將對整條測線的數(shù)據(jù)質(zhì)量有較大的益處。筆者通過多年的野外工作經(jīng)驗并結(jié)合實例摸索出了以下野外測量方式，即在測線上尋找一處沒有高壓電線、變電站等干擾源的地方擺設主機V8，以確保磁道數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量，并固定其位置，在排列移動過程中，只變換RXU-3ER盒子的位置，這樣既能得到較好的數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，又能減少擺設主機的次數(shù)，提高工作效率。唯一的缺點是在相當長一段測線上，RXU-3ER盒子都將共用同一位置的主機磁道數(shù)據(jù)，這對最終得到的視電阻率值結(jié)果有一定的影響，以下通過實例來對該采集方式的可行性進行印證。

3 CSAMT法與改變測量方式的AMT法對比應用實例

3.1 錦平敦寨花橋斷裂勘探

該工區(qū)位于貴州省黔東南州錦平縣敦寨鎮(zhèn)一帶，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，主要發(fā)育的斷裂為花橋斷層（F1）。據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料，花橋斷層發(fā)育于工區(qū)的東部，總體走向北北東，傾向北西，傾角60°～75°，根據(jù)區(qū)域資料及本次工作后可知，在勘查區(qū)范圍內(nèi)斷層傾向北西，傾角65°～75°，區(qū)域上斷層發(fā)育長度大于80km。斷層兩側(cè)巖層受強烈擠壓而破碎，破碎帶寬15m～100m不等，為區(qū)域性大斷裂。

該工區(qū)的目標斷層即為花橋斷層，測線與斷層正交布設，長度4.5km。在測線線路上部分區(qū)域存在大量與測線方向近垂直走向的高壓電輸電線路，不利于電磁法的開展，爭對出現(xiàn)的不利情況，筆者認為這是一個驗證提高AMT法抗干擾能力試驗的機會，故而在該測線上同時開展了可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）及音頻大地電磁測深（AMT）法，對比分析其反演結(jié)果，驗證該方法在提高AMT法抗干擾能力上的有效性。

如圖1左側(cè)所示，該反演圖為該測線音頻大地電磁測深法（AMT）二維反演電阻率斷面等值線圖，由該反演圖可知，在測線2.5km（Y1-1異常點）處沿測線小號方向存在一低阻條帶，與花橋斷層平面位置相近，綜合分析認為該異常帶對應為花橋斷層（F1）發(fā)育，發(fā)育寬度約100m，視傾角62°，與已知相關(guān)地質(zhì)資料基本吻合。圖1右側(cè)為該測線可控源音頻大地電磁測深法(CSAMT)二維反演電阻率斷面等值線圖，在測線2.5km處沿測線小號方向形成一高低阻分界面，綜合分析認為該高低阻分界面對應為花橋斷層（F1）發(fā)育，其形態(tài)及斷層發(fā)育情況與音頻大地電磁測深法(AMT)二維反演電阻率斷面等值線圖相近，只在斷層上盤視電阻率值有所差別，對比二者的反演斷面圖，會發(fā)現(xiàn)音頻大地電磁測深法(AMT)對斷層帶的反應更為突出、直觀，而可控源音頻大地電磁測深法(CSAMT)只有整體的高低阻界面，對斷層破碎帶沒有較好的反應。由上可知，通過改變測量方式的音頻大地電磁測深法(AMT)在干擾源較多的區(qū)域，其測量效果與可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）相當，在分辨率上還要更好，分析認為是由于可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）排列的長度有限，通常為450m，在干擾源較多的區(qū)域其磁棒不能完全避開干擾源，其部分磁道數(shù)據(jù)采集質(zhì)量較差所導致。

圖1 錦屏敦寨AMT法及CSAMT法二維反演電阻率斷面等值線圖

3.2 劍河革東斷裂勘探

該工區(qū)位于貴州省黔東南州劍河縣革東鄉(xiāng)一帶，有一北東向斷層發(fā)育，其發(fā)育規(guī)模較大，在測線布置位置有一次生斷層發(fā)育，與主斷裂相距約500m。該測線橫穿該斷層及其次生斷層，以查明該斷裂帶在深部的發(fā)育情況，為后續(xù)的地熱資源開發(fā)提供依據(jù)。由于該測線范圍內(nèi)存在大量北東向走向的輸電線路，不利于電磁法的開展，即使采用可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）法，由于其一個測量排列的長度有限，大部分區(qū)域并不能尋找到干擾較小的位置擺設V8，使其磁道數(shù)據(jù)干擾嚴重，故而經(jīng)過綜合分析認為本次測量采用改進測量方式的音頻大地電磁測深(AMT)法進行測量，即選擇一處沒有高壓電線、變電站等干擾源的地方擺設主機V8，以確保磁道數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量，并固定其位置，在排列移動過程中，只變換RXU-3ER盒子的位置，經(jīng)過實測數(shù)據(jù)并反演成圖得到了很好的勘探效果，如圖2所示。

圖2 劍河革東AMT法二維反演電阻率斷面等值線圖

在測線950m處（對應圖中Y2-1異常點），視電阻率值出現(xiàn)分界面，其視電阻率值等值線向下凸起，并略向小號方向傾斜，從其視電阻率值曲線分布形態(tài)并結(jié)合已知地質(zhì)資料綜合分析認為，推測有F3斷層存在，該斷層向北西傾斜，視傾角在72°左右；在測線1450m左右（對應圖中Y2-2異常點），其視電阻率值等值線同樣向下凸起，并略向測線小號方向傾斜，從其曲線分布形態(tài)分析，推測有F2斷層存在，該斷層向北西傾斜，視傾角在64°左右。

由對以上二維反演電阻率斷面等值線圖分析可知，該反演斷面對斷裂帶的反應較為明晰，在測線800m～1500m段的低阻帶對應為斷裂帶，其中Y2-1異常點對應次生斷層F3，Y2-2異常點對應主斷層F2，在兩條斷裂相距較近且干擾嚴重的情況下，能清晰的反映出兩條斷裂帶的發(fā)育情況，說明音頻大地電磁測深（AMT)的該測量方式是可以顯著提高抗干擾能力的。

4 結(jié)論與建議

綜上所述，選定干擾源較少的位置擺設主機V8，在測量過程中，只移動RXU-3ER盒子的音頻大地電磁測深法（AMT）測量方式，大大提高了音頻大地電磁測深法（AMT）的抗干擾能力，其方法的有效性得到了很好的印證。這為以后在干擾源較多的區(qū)域開展電磁法測深提供了更多可供選擇的工作方式。

在傳統(tǒng)工作方式中，音頻大地電磁測深法（AMT）相比于可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT），其具有勘探深度更深、野外測量更為便捷、施工成本更低等優(yōu)點，但其抗干擾能力較可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）弱，給該方法的廣泛應用造成了一定的局限性。本文通過對音頻大地電磁測深法（AMT）工作方式的調(diào)整初步得到了解決音頻大地電磁測深法（AMT）抗干擾能力較低的弱點的工作方法，相信音頻大地電磁測深法（AMT）在以后的電磁勘探中將會有更大的應用空間。

另外，在采用該工作方式時也應注意距離的控制，對于地層緩變地區(qū)，一個V8測站可以控制大約2km的范圍（即它方圓2km內(nèi)的所有測站都可以用其磁場數(shù)據(jù)做參考），因此建議在采用該測量方式時，應注意控制主機V8與RXU-3ER盒子的距離。