音频大地电磁法在断裂探测中的应用

2022-02-14赵立波杨吉武黄书华

西部探矿工程 2022年2期

赵立波，杨吉武，黄书华

（广东省地质调查院，广东广州510000）

音频大地电磁法是以大地电磁法为核心发展起来的方法，观测参数基本与大地电磁相同，场源为天然电磁场，频率较大地电磁高。该方法通过接收天然电磁场信号，对地下岩石电阻率的特征进行分析，从而比对地下地质结构的电阻率差异进而分辨地下的构造形态[1-4]。本次采用该方法研究探测地下隐伏断裂的效果。

1 测区地质地球物理特征

测区出露地层及基岩主要以新生界第四系松散堆积物和中生代花岗类岩石为主，前第四纪地层出露分布有限，且较零星。第四纪松散沉积物分布较广泛，成因类型复杂，主要为河口三角洲沉积，局部为陆相沉积，岩相岩性及沉积物厚度多变。侵入岩时代有侏罗纪及白垩纪，以侏罗纪侵入岩最为发育。

根据本次采集测定的各类岩石电性标本结果分析，得出了区内地层岩石的电性特征如表1所示。

表1可见侵入花岗岩类岩石电阻率较砂岩等沉积岩高约1倍，是区内电阻率最高的岩石，表现为特高阻，而沉积岩均值均在1kΩ·m以上，表现为高阻特征；断裂破碎带电阻率通常为数至数百欧姆米，且破碎程度越高、含水性越好，其电阻率越低，从而形成明显的低阻异常。可见：该区具备开展电法勘查构造断裂带的电性条件。

表1 主要地层岩石电性参数统计表

2 野外数据采集

本次大地电磁测量工作采用美国CG 公司最新推出的Aether大地电磁系统。该仪器采用高低速同步采集分布式综合地球物理单元，提高了采集优势，解决了高速采集连续存储的难题，提高了采样和时间精度，兼具低功耗的特点。

仪器自检正常后并对仪器进行平行试验、稳定性试验、电极距试验及观测时间试验。通过电极距试验及观测时间试验，确定了适当的极距及观测时间。并在工作后进行平行试验及稳定性试验，通过工作前后的平行试验及稳定性试验，仪器满足规范要求。

野外测量时，采用“十字形”布极方式，每个电道的偶极长度使用40m。Ex为测线方向，Ey为垂直测线方向。水平磁道Hx与电道Ex平行，Hy与电道Ey平行。

电道布设时，采用罗盘定向、测绳测量电极距；将不极化电极埋放于电极坑，使不极化电极与电极坑紧密牢固接触；采用浇盐水等方式使每对电极的接地电阻小于10000Ω；电极线不缠绕在一起，不悬空放置。

在磁道布设时，使用水平尺布设水平磁传感器，以确保其水平放置，探头方向使用罗盘确定；将探头完全掩埋于土中，保证其不受风扰动影响；探头和探头之间相隔至少5m的距离摆放，避免相互干扰。

3 数据处理

室内资料处理主要包括原始资料预处理和反演。首先预处理是将时间序列转换成频率域数据，得到各测点的视电阻率、相位曲线。然后对原始数据进行编辑，剔除明显的干扰点，当地表出现横向不均匀时，实测的视电阻率曲线会出现向上或下的误差，这时需消除这种静态效应，则需对存在该效应的数据进行静态位移校正，形成频率—视电阻率等值线图，以保证视电阻率曲线不受静态畸形的影响，然后进行一维及二维反演，可绘制测区电阻率二维反演断面图，为后续资料分析提供基础依据。

4 数据分析

图1为一条研究区二维AMT反演剖面图，测量点距40m。从该剖面图中可以看出有3 条向下延伸的低阻异常带，据此推测为 Fg1、Fg2、Fg3断裂所致；在 30～60m深度内为平稳的低阻异常带，低阻异常强度高，结合工程钻孔资料，推测为地表浅部的强风化层引起，划分为基岩面；在强风化层之下、-800m 标高以浅，沿上述推测断裂出现4 个低阻带状异常，结合水文地质资料，推测为含（富）水破碎带引起。