浅谈航空电磁探测技术在资源环境调查中的应用

何怡原　梁盛军　余学中

摘要：航空电磁技术是一种快速、高效的地球物理勘查技术，具有快速、高效、可大面积覆盖等优势。该技术以电磁感应原理为基础，在矿产普查、地下水资源勘查、土壤盐渍化调查、海水入侵调查等方面有着广阔的应用前景。

关键词：航空电磁技术；矿产；水资源；海水入侵

航空电磁勘探是航空物探方法的—种。它是通过飞机上装备的发射线圈向地下发射电磁信号，在地下地质体中产生感应电磁场，利用接收线圈接收感应信号，对感应信号进行分析，进而达到探测地下地质体的目的。

上世纪50年代初，加拿大首先研制成功航空电磁测量系统，以固定翼飞机为平台。近年来，航空电磁测量系统迅速发展，包括受地形影响更小的直升机航空电磁系统也投入生产，在国内外多金属矿勘查、水资源调查中应用效果显著。

1 关于航空电磁勘探的概述

不同地质体间存在的电性差异，是采用航空电磁法进行地质调查的地球物理学前提。当地下存在良導体（如金属矿、咸水层等）时，地质体受激发产生强感应电流，接收线圈接收到的电磁场信号强、衰减慢；当地下存在高阻体（如淡水层等）时，地质体受激发产生的感应电流十分微弱，电磁场信号衰减快。因此，通过分析接收信号衰减特征就可以判断地下介质的电性特征。

航空电磁勘查方法可分为时间域航空电磁探测和频率域航空电磁探测两种方法。时间域航空电磁又称为航空瞬变电磁法，是利用机载线圈发射电流，在发射电流关断后，直接记录感应电磁场，该方法穿透和分辨低阻覆盖能力强、受地形起伏的影响小，探测范围在地下几十米至几百米之间；频率域航空电磁法研究的是感应电磁场与频率的关系，原则上脉冲基频越高，采集数据的信噪比越好，但脉冲基频较低时，上覆岩层的响应受压制，可以更好的区分导体和上覆岩层，频率域航空电磁法的探测范围为近地表至上百米深处。

2 航空电磁探测技术的应用

由于航空电磁探测方法具有快速、高效、高分辨率、对良导体敏感等优势，航空电磁勘查系统在矿产普查、地下水资源勘查、土壤盐渍化调查、海水入侵调查等方面都有着广阔的应用前景。

2.1 航空电磁法在矿产勘查中的应用

金属矿产的电阻率相对周围岩石通常较低，会引起强烈的电磁响应低阻异常，因此，航空电磁勘查一直都是勘查金、铜等金属矿产的重要手段。通过高精度航空电磁测量，可以快速圈定找矿靶区。相比于地面瞬变电磁法，航空瞬变电磁法更适应山区等地形切割剧烈地区的测量需求，在隐伏铀矿、多金属矿等勘查中发挥重要作用。我国在新疆东天山等地区利用航空瞬变电磁法，勘查发现大型金矿，并圈定多处铜镍矿成矿远景区。1

2.2 航空电磁法在地下水调查中的应用

第四系含水层中的潜水和承压水由于沉积环境、挥发和补给条件的不同，形成咸水或淡水水体，其最大的区别就是含盐量，即导电性的不同。因此，利用航空电磁探测技术进行地下水水质填图成为一种廉价、高效的方法。利用一维反演方法对航空瞬变电磁数据进行处理，可以划分出第四系内不同深度的含水层、古河道等，对咸水层和淡水层均有显著响应。

2.3 航空电磁法在农林业地质调查中的应用

航空电磁法可以清晰的划分出砂（高阻），砂土、粘土（中低阻），盐渍土（良导体），为农作物和经济作物的选择提供参考，在土壤盐渍化、土壤颗粒度等区域农业生态地质调查中发挥作用。此外，航空电磁法还可在荒漠和草原地区划分出细土平原（低阻），即适合农作物生产及种草造林的地区，对退耕还林工作大有裨益。在国外，航空电磁法还被用于小流域综合治理、农业生产和草场建设规划，取得了显著效果。

2.4 航空电磁法在海水入侵调查中的应用

采用时间域和频率域航空电磁法进行海水入侵调查均可取得显著效果。

在淡水和砂体高阻区，电磁响应弱；沿海咸水和粘质土低阻区，电磁响应强烈；过渡类型水和亚砂土区，电磁响应介于二者之间。根据不同水质上的航空电磁响应特征，结合航空电磁反演得到的视电阻率分布，参考水文地质资料，可以确定咸、淡水的分布范围。类似地，在滨海平原地区，海水为良导体，电磁响应强烈，航空电磁法非常适合用来圈定海水入侵的范围，在沿海地区寻找淡水资源。

此外，如沿海地区第四系地层中有断裂分布，海水可能沿断裂入侵内地。某些地区，断裂破碎带充填裂隙水，较围岩呈现相对低阻。因此，航空电磁法还可被用于调查第四系内的断裂分布。

2.5 航空电磁法在浅海测深中的应用

美国海洋研究和发展中心曾分别利用时间域和频率域的航空电磁系统探测浅海水域的海水深度，试验表明时间域航空电磁系统可探测水深达40～60米。澳大利亚研究人员利用直升机瞬变电磁系统在巴克斯泰斯海峡进行飞行测量，以评估海水测深仪的测量准确性，获知海底地形。试验表明，在沿海浅水水域，航空瞬变地磁法可以较为准确地探测到海水深度，甚至海底沉积厚度。但飞机在海面上空飞行时，必须精确控制飞行高度和电磁吊舱的摆动，同时还需要进一步改进数据解释技术，研究在高导覆盖情况下的数据处理方法，获得较大的探测深度。

参考文献：

[1]孟庆敏，高卫东，满延龙，等.航空电磁法区域农业生态地质调查与评价[J].物探与化探，2004，28（4）.

[2]孟庆敏.频域航空电磁法在水环领域应用问题.中国地质学会2013年学会年会摘要汇编，2013.

[3]骆燕.航空瞬变电磁法在我国浅覆盖区寻找多金属矿应用前景.中国地质学会2013年学会年会摘要汇编，2013.

1项目：中国地质调查“雄安新区资源环境承载能力综合监测和透明雄安数字平台建设（中国国土资源航空物探遥感中心）”（121201003000172401）项目资助