地面核磁共振方法在石质文物保护中运用分析

赵志远

摘 要：不仅人为因素能够对石质文物产生一定的破坏，自然因素也同样能够对石质文物产生破坏，如地下水侵蚀、地震等，为了使石质文物能够得到有效的保护，地面核磁共振方法应运而生，并逐渐在石质文物保护中被有效应用。文章从石质文物保护研究的背景概述入手，对地面核磁共振方法在石质文物保护中的应用进行详细研究。此次研究明确了地面核磁共振方法对石质文物保护的重要性，使此方法能够在石质文物保护中被有效应用，进而为石质文物保护提供全新的技术手段。

关键词：地面核磁共振方法;石质文物;保护;应用

我国拥有丰富的石质文物，石质文物不仅具有有效的观赏价值，而且还具有明显的人文价值。然而，目前石质文物受到了一定的损害，需要对其进行全面保护。地面核磁共振方法能够对石质文物起到有效的保护作用，成为石质文物保护的方法之一。本文对地面核磁共振方法进行细致的阐述，此次研究对丰富地面核磁共振方法的内容具有理论性意义，对地面核磁共振方法在石质文物保护中的有效应用提供了指导。

1 研究背景概述

我国具有丰富的石质文物，这些石质文物不仅是中国民族传统文化的象征，而且是中国对世界的伟大贡献。随着时代的不断发展，历史沉淀也越来越醇厚，但石质文物也受到严重的破坏，因此，石质文物保护得到越来越多人的重视。本文以湖南省阳华岩为例进行探讨，其摩崖石刻山体上部的第四纪相对覆盖较薄，大部分的基岩暴露在自然环境中，从而出现剧烈的岩石溶蚀现象。另外，其地下补给水主要靠岩溶裂缝水，当下石刻存在明显的渗水及风化等病害，要对病害产生的原因进行调查，并对其地下水赋存状态进行查明，就需对地面核磁共振方法进行有效的利用。

2 SNMR方法在岩石刻病害探测中的应用

2.1 SNMR方法的基本原理

SNRM是在地下水氢核弛豫特征的基础下，对地面核磁共振探测系统进行有效的利用，从而对地下水NMR信号变化规律进行有效的观测，进而使探测地下水赋存特征的目的得以实现。在地磁场的作用下，氢核能够保持一定的能级，如果在地磁场的垂直方向上增加交变磁场，就能够使氢核被有效地激发，这样地下水中的氢核便能够获得大量的能力，从而成功地上升到高能态，进而使核磁共振得以产生。当交变磁场被切断之后，宏观磁场会恢复到原有的自然状态中。同时，会出现一定的不断衰减的磁场。

2.2 磁共振测深点布设及装置形式选择

从前期的勘察结果可知，阳华岩摩崖石所处的山体中未发现明显的电磁干扰体，其中的第四纪覆盖层相对比较浅，部分区域内出现基岩外露的现象，并且各个部位之间还出现了不同程度的风化，裂缝也存在明显发育等现象。另外，阳华岩岩性是寒武纪灰岩，且不存在强磁性火成岩，因此，SNMR具备必要的工作条件。为了对阳华岩摩崖石刻区域地下水的赋存状态进行全面的了解，需要在山体上进行核磁共振测深点的有效布设，将其设定为SNMR1和SNMR2，具体的线圈布设位置如图1所示。由于能够进行SNMR布设方法线圈的区域面积相对较小，所以，需对工作装置进行合理化的选择，选择测量深度相对较大装置，即方形收发共圈装置。将SNMR1测深点线圈边长设定为50米，将SNMR2测深点线圈边长设定为25米。

2.3 NMR信号采集

此次探测使用的探测仪器是美国公司生产的大地核磁共振仪器，这种仪器可以按照输入测量地区磁场的强度数值，对拉莫尔频率进行有效计算。与此同时，能够对布设线圈的电感量进行全面测量，进而得出需要的调谐电容。在核磁共振仪器进行数据采集工作之前，首先，需对质子磁力仪进行合理化的应用，对所需测量地区的地磁场强度进行有效的测量。当核磁共振线圈及仪器连接线等布设完成之后，在GMR操作界面中输入相关的地磁场强度值，仪器能够自动计算出相应的拉莫尔频率。其次，在调谐电容值的基础上，对相对应的电容值进行有效的匹配，将最大脉冲矩设定为9A.s，脉冲矩次数设定为30个，记录的长度设定为250毫秒，叠加次数设定为15次。当脉冲矩接收的NMR信号频率与激发脉冲频率频差，测深点放大因子>10000时，则表示数据质量具有明显的可靠性。

2.4 SNMR方法成果解释

就GMR采集的NMR数据而言，能够通过带有GMRQC和GMR1D软件来对其进行演算和反演，在处理的时候，需要利用GMRQC软件对GMR测量数据进行有效的调整和去噪处理。之后将处理完成的数据传送到GMR1D之中进行有效的资料处理，通过必要的反演解释之后，需要能够得到最终的含水层单位体积含水量直方图。NMR信号的强弱能够有效体现地层含水量，从相关结果中可知，两测深点的探测结果具有较大的差异性。当线圈布设面积越大，其探测范围越大，探测深度也逐渐增大，但是横向分辨率会越来越低。

3 SNMR方法结合探地雷达探测资料的综合解释

3.1 阳华岩通过探地雷达的探测

利用探地雷达对阳华岩进行探测需要布设两条测线，在东西方向布置测线1，从西面向东面进行探测，其长度约为107米;在南北方向布置测线2，测线2部分区域与测线1进行交叠。另外，两条测线和SNMR探测区域都具有重叠的现象。从相关探测结果中可知，裂缝发育带存在于测线1的地下岩层之中。测线2的浅层区域地层相对较为完整，但是深层区域，如38～61米区域存在明显的地层裂缝。

3.2 SNMR方法和探地雷达综合解释

对SNMR和探地雷达测量的结果进行综合分析可知，1号SNMR探测点使用的线圈长度为50米，在其探测深度范围内可知阳华岩摩崖石刻山体地层的含水量较高，但是探地雷达能够对山体内的裂缝、溶蚀等现象进行有效的显示。两者之间的探测结果具有较高的相似性。2号SNMR测深点使用的线圈长度为25米，其探测区域和雷达测线2在0～12米，测量结果保持一定的相似性。利用SNMR探测的结果可知，该测量区域内含有较少的地下含水量，雷达测量结果显示测线2在0～14米地下岩体相对比较完整，由此可知，两者之间的测量结果具有较强的吻合性。

4 结语

通过本文的论述可知，SNMR方法在找水特点和功能方面具有明显的特殊性和优势，为石质文物病害的有效探查提供了全新的方向和手段。因此，需对SNMR方法在石质文物病害探查中的有效应用进行研究，从而使应用有效性能够得到最大化的体现，进而为石质文物的保护奠定基础。

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