瞬变电磁法在某水源井勘测中的应用

王玺凯　王福生

摘 要：瞬变电磁法可以在水源井勘查工程中发挥很大的用处，并且该方法具有探测的深度大、信息量丰富、工作效率高等优点，拟利用瞬变电磁法来对山西某煤田矿区水源井孔位的确定进行探讨研究，为水源井孔位的确定提供建议。

关键词：瞬变电磁法；水源井；勘探

中图分类号：P631.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）15-0171-02

Abstract： Transient electromagnetic method can play a great role in the exploration of headwater well， and it has the advantages of high detection depth， abundant information and high work efficiency. In this paper， the transient electromagnetic method is used to study the determination of headwater well hole position in a coal mining area in Shanxi Province， which provides reference for the determination of headwater well hole position.

Keywords： transient electromagnetic method； headwater well； exploration

在过去确定饮水井孔位的勘查工程中，比较常见的物理勘探方法主要有高密度电法、电阻率法和低频电法等。但是在这些方法的使用中，都必须是勘查地区的含水层较浅，并且必须有较好的接地条件。瞬变电磁法它是以电磁波传播理论作为基础，因为电磁波可以穿越较深的地层，并且这种方法可以使用不接地回线发射和接收电磁信号，对勘测场地的条件要求不高，因而可以在水源井勘查工程中发挥很大的作用[1]。在本次水源井孔位的选址中，拟选用瞬变电磁法来进行富水区域的勘测。

1 研究现状

瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Methods）又叫时间域电磁法（Time-Domain Electromagnetic Methods），简称TEM或TDEM，是近年来国内外发展得较快、地质效果比较好的一种电法勘探分支方法[2]。它是利用不接地回线发射一次磁场，在一次磁场的间歇周期内，使用不同回线进行二次感应磁场的接收，该二次电磁场是由地下的低阻导体激发进而引起的涡流所产生的非稳磁场。与其他探测方法相比，它具有探测深度大、信息量丰富、工作效率高等优点[3]。在利用瞬变电磁法探测水源的应用中，侯彦威等人[4]认为该方法可以直接观测纯二次场，具有对低阻体反应敏感、受地形影响小、工作速度快等特点，通过对该方法特点及关键性施工技术的研究，可以达到实现较大深度的精确探测的目的，是一种比较理想和有效的物探手段。

2 矿区地球物理特征

结合水源井所在矿区构造特征、地层特征、水文地质特征以及得到的测井数据等材料，可以知道勘测区各岩层层位比较稳定，在无异常的情况下各层位电性在横向上是均一的（相对纵向来讲）。当勘查区域内存在局部异常体时，就会出现电阻率局部区，例如溶洞、裂隙和断层等空隙较为发育的区段富集大量水体时；如果地层稳定，溶洞较少，断层和裂隙发育但其中储存的水体较少区段，表现为相对高阻异常区。在对岩溶、裂隙发育区的位置和分布范围大小进行勘测时，勘测区的地球物理学基础是富水发育區相对于周围地层会存在明显的电性差异，主要表现为局部电阻异常升高。

3 瞬变电磁数据采集、处理和修正

根据勘测目的任务，布置的瞬变电磁测线网为40×40m，对外业采集到的瞬变电磁数据进行初步校验；校验合格的资料，要及时进行预处理，对预处理后的数据要通过软件计算出每一个测量点的视电阻率。根据勘测的视电阻率数据，进行视电阻率断面图绘制，并为定性分析和定量解释提供最基本的图文资料。原始数据通过转换软件转换为视电阻率电性参数，在处理过程中要最先对畸变点标记并剔除掉，然后利用预处理软件，对二次电位进行更细致的内插，从而进行细分层，并计算视电阻率。使用软件进行定性图件视电阻率拟断面图的绘制后，在利用“差值法”消除低阻屏蔽，再对个别受干扰点进行滤波处理，最后生成视电阻率断面图[5-7]，如图1。

由图中分析可以看出，地层电性分层明显，由于浅部存在勘测盲区，视电阻率值变现为空白；下部地层埋深在500m（标高1100m），为白垩系地层，其中上部视电阻率值较低，分析为泥岩、砂质泥岩的电性反应，下部视电阻率值相对较高，为砾岩的电性反应；埋深在500～800m（标高1100m～800m）为二叠系和石炭系的综合反应；埋深800m（标高800m）以深视电阻率值明显升高，为奥陶系灰岩的电性反应，疑为奥陶系灰岩岩溶裂隙发育富水落陷柱。图2是在某孔旁所采集的数据进行横向视电阻率分层图。据图分析：浅部地层约120m以浅视电阻率值为空白，说明浅部盲区在120m左右；下部地层到480m左右为白垩系地层，其中埋深在210～230m及380～470m左右的高阻层为砾岩的电性反应，埋深270～380m附近明显的低阻层为泥岩、砂质泥岩的电性反应；埋深在480～800m为二叠系和石炭系的综合反应；其中埋深在770～800m左右的相对低阻层为石炭系本溪组铝土泥岩的电性反应；800m以深视电阻率值明显升高，为奥陶系灰岩的电性反应。

4 结束语

结合矿区的水文地质状况和地球物理特征，利用地面瞬变电磁法在工程勘查找水中发挥很大的作用，且具有深度大、信息丰富、效率高等优点；溶裂隙发育多集中在断层及陷落柱附近，奥陶系灰岩岩溶裂隙发育的富水异常区，在富水一场区域进行水源井的定孔，比较合理。

参考文献：

[1]吕国印.瞬变电磁法的现状与发展趋势[J].物探化探计算技术，2007，29（S1）：111-115.

[2]李金铭.电法勘探方法发展概况[J].物探与化探，1996，20（4）：250-258.

[3]张保祥，刘春华.瞬变电磁法在地下水勘查中的应用综述[J].地球物理学进展，2004，03：537-542.

[4]侯彦威.内蒙古地区深部水源瞬变电磁法探测[J].地球物理学进展，2012，27（6）：2698-2703.

[5]程孝兵.瞬变电磁法在某矿井水文地质勘探中的应用[J].煤，2011，20（12）：15-19.

[6]温建绪.采空区探测数值模拟与电磁响应特征研究[J].山西焦煤科技，2014（6）：14-16.

[7]郑凡东，刘学存，梁籍，等.瞬变电磁法和电测深法联合勘测技术在潮白河水文地质勘察中的应用[J].北京水务，2010（4）：30-34.