李 雪

（遼寧省第九地質(zhì)大隊(duì)有限責(zé)任公司，遼寧 鐵嶺 112000）

隨著科技的不斷創(chuàng)新，物探技術(shù)已經(jīng)得到長足發(fā)展，尤其是近些年來大地電磁法的持續(xù)推進(jìn)使得我國在工程地質(zhì)勘查領(lǐng)域取得豐碩的成果。一般說來，大地電磁法常用于對地質(zhì)礦產(chǎn)資源的勘查和開采，當(dāng)前我國已經(jīng)有多個城市相繼使用大地電磁法對深層礦山實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)的勘查和礦產(chǎn)的開采，并且獲得了較為顯著的經(jīng)濟(jì)收益。大地電磁法有三種方法，即MT（大地電磁法）、AMT（音頻大地電磁法）、CSAMT（可控源音頻大地電磁法），這三種大地電磁法都有各自的優(yōu)勢，目前用得最為廣泛的大地電磁法是CSAMT，CSAMT是為了解決AMT天然場源信號弱、信號干擾大等問題而誕生的一種利用人工電磁場源來發(fā)射電磁波從而實(shí)現(xiàn)電磁勘探的方法，它也是基于AMT和MT技術(shù)原理的結(jié)合而出現(xiàn)的電磁勘探技術(shù)，從某種程度上講，CSAMT操作技術(shù)更加先進(jìn)，工程勘查效果更為顯著，而且它對于深部地質(zhì)礦產(chǎn)的勘查和地下礦層的分布預(yù)測具有重要意義。筆者將于下文展開對大地電磁法基本理論的闡述以及探究大地電磁法在實(shí)際工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用，以供讀者參考。

1 大地電磁法概述

1.1 大地電磁法優(yōu)勢分析

大地電磁法施行時高頻電磁場的頻率不同，其探測的地質(zhì)深度也會有所不同，因此只需改變電磁場的頻率就能獲得不同地層深度的電性信息，這極大便捷了工程地質(zhì)勘查的操作進(jìn)程。大地電磁法的施行形式主要是通過計(jì)算電磁場的場值，利用這些場值來研究地電參數(shù)的變化，然后再利用大地電磁法來進(jìn)行深部地質(zhì)頻率域的測探。大地電磁法是一種被動源的技術(shù)，它具有區(qū)域性分布和全球性分布的特征，主要是通過觀測電磁場的變化來達(dá)到地質(zhì)探測的目的。大地電磁法是當(dāng)前我國對工程礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行分析的主要手段，它能夠探測到地層深度達(dá)幾十公里的地質(zhì)情況，這對工程地質(zhì)勘查中深部礦床的研究具有重要意義。大地電磁法的主要優(yōu)勢是其勘查裝備較為輕巧，其操作技術(shù)非常成熟，處理過程也較為多樣化，而且其處理結(jié)果也非常準(zhǔn)確，這對工程地質(zhì)勘查中數(shù)據(jù)分析工作具有重要的促進(jìn)作用。大地電磁法也有一定的缺點(diǎn)，其主要表現(xiàn)在，大地電磁法施行時電磁場的信號相對來說比較弱，它只適用于電磁干擾較小區(qū)域的地質(zhì)勘查，未來還必須加大對大地電磁法的改進(jìn)才能使其適用于大范圍地區(qū)[1]。

1.2 大地電磁法操作原理

現(xiàn)代的工程地質(zhì)勘查當(dāng)中，大地電磁法的使用最為普遍，它已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。大地電磁法是依據(jù)電磁感應(yīng)的原理，利用電磁感應(yīng)中的趨膚效應(yīng)，以及高頻電磁場穿透淺的原理，它是一種使用天然交變電磁場來研究地球的電性結(jié)構(gòu)的物理勘探方法，將大地看作水平層狀介質(zhì)，而對于天然電磁場，是將其看作是垂直投射到地下的平面電磁波，基于此，通過對一系列不同頻率的電磁波信號進(jìn)行觀測，而后再進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)采集，就可以計(jì)算出所需要的參數(shù)值，再對這些參數(shù)進(jìn)行分析，就可以推測出地質(zhì)構(gòu)造的分布特征。因?yàn)樵摷夹g(shù)受磁場的干擾影響較大，這會嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，對工程地質(zhì)勘查工作來說是非常的不利，使得分析人員不能得出有效的結(jié)果，造成工程地質(zhì)勘察的質(zhì)量不能得到保障。針對這一問題，可以將大地電磁法與Robust優(yōu)化理論（源于自動控制理論，Robust性是指在外加干擾的情況下，系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。因此，Robust優(yōu)化是指應(yīng)對系統(tǒng)中不確定性因素的一種優(yōu)化方法）結(jié)合起來，并且在不同地區(qū)設(shè)立一定的參考站，這樣就可以在一定程度上有效降低大地電磁法受到磁場干擾的強(qiáng)度，從而在一定程度上能夠保證工程地質(zhì)勘查的質(zhì)量。

2 大地電磁法在工程地質(zhì)勘查中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 大地電磁法在工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

針對大地電磁法在工程地質(zhì)工程中的實(shí)際應(yīng)用，可以以天津地區(qū)礦產(chǎn)資源的勘探工程作為范例來進(jìn)行說明。在二十世紀(jì)二十年代初期，我國在對天津西青開發(fā)區(qū)進(jìn)行工程地質(zhì)勘查當(dāng)中，主要使用了CSAMT方法和MT方法聯(lián)合反演的手段進(jìn)行對于井下礦產(chǎn)儲存層的深度勘測，在工程前期主要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和地質(zhì)推斷，而在工程后期主要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，而最后再通過大地電磁法的實(shí)際勘測來對地質(zhì)勘查到的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。大地電磁法的使用使得工程地質(zhì)勘查工作變得有序而又輕松。舉例來說，隸屬于天津西青開發(fā)區(qū)的滄縣隆起是一個巨大的潛伏隆起，它的形成主要是地質(zhì)的斷裂作用以及板塊運(yùn)動的影響，造成其地質(zhì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，并且其覆蓋面也比較厚，東面斷裂而西面超出，厚薄起伏不斷。這樣的地質(zhì)情況使得該地區(qū)的礦產(chǎn)資源相對來說較為豐富，尤其是斷裂帶的交匯處儲藏的礦產(chǎn)資源最為多樣。然而對于工程地質(zhì)勘查人員來說斷裂帶的交匯處存儲的礦產(chǎn)資源最難勘查，因?yàn)檫@些斷裂帶交匯處具有較強(qiáng)的電磁場，使得大地電磁法的施行受到很強(qiáng)的電磁干擾，這對地質(zhì)的勘查來說非常不利[2]?；诖朔N情況，工程地質(zhì)勘查技術(shù)人員通過對CSAMT、MT的剖面進(jìn)行分析得知，CSAMT方法和MT方法都能夠?qū)Φ貙由畈康牡仉娊Y(jié)構(gòu)進(jìn)行較為細(xì)致的反映，前者主要是對淺層介質(zhì)擁有較為細(xì)致的描述，后者主要是對深層介質(zhì)擁有較為細(xì)致的描述，將兩種大地電磁法綜合起來使用，能夠共同刻畫出地質(zhì)結(jié)構(gòu)的概況，從而更加能夠客觀地反映出工程地質(zhì)勘查的結(jié)果。

2.2 CSAMT應(yīng)用于工程地質(zhì)勘查的操作流程

CSAMT是一種先進(jìn)的物探技術(shù)，該物探技術(shù)的施行過程是通過人工源來完成地質(zhì)勘探的，施行過程不會用到自然源，其主要的操作流程為，先通過發(fā)射源向接地導(dǎo)線中提供音頻電流而形成電磁場，利用這些電磁場來測探地層深部的地質(zhì)情況。CSAMT的施行是通過控制發(fā)送電流功率的大小來實(shí)現(xiàn)10km以內(nèi)收發(fā)距離的測探，所以其能完成2公里以內(nèi)的深部地層的測探，這對深部地質(zhì)礦產(chǎn)的勘查以及地下水資源的勘探具有重要意義。依照工程地質(zhì)勘查的探測要求，先在勘探區(qū)域設(shè)置兩條測線，將其均設(shè)置成3550m的長度，都按照東西方向排布，并且利用V8電法工作站來完成地質(zhì)探測，將發(fā)射機(jī)電流設(shè)置成20A，這樣就能夠保證探測達(dá)到12公里的收發(fā)距離。接下來就是對獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。處理數(shù)據(jù)主要有四大步驟，第一步，評價(jià)采集到的原始數(shù)據(jù)，然后對相關(guān)的去噪處理措施進(jìn)行研究，按照噪聲對采集數(shù)據(jù)的影響，通過有效的去噪措施來解決問題，然后通過相位資料以及相鄰點(diǎn)比較趨勢分析法來實(shí)現(xiàn)對畸變視電阻率變化曲線的校正。第二步是通過靜態(tài)的方式來校正數(shù)據(jù)。第三步是數(shù)據(jù)處理。此過程應(yīng)當(dāng)按照定性和定量的原則進(jìn)行，具體操作即是依照地質(zhì)構(gòu)造在方法原理上所呈現(xiàn)的規(guī)律來定性研究平面成果，然后再結(jié)合探測區(qū)域內(nèi)原始數(shù)據(jù)中的斷層以及構(gòu)造和地層變化的特征，兩者綜合分析，隨后再通過反演的手段來實(shí)現(xiàn)定量化分析定性成果。第四步是對已經(jīng)獲知的物探資料以及地質(zhì)信息進(jìn)行詳細(xì)研究，而后再綜合分析探測區(qū)域的地球物理特征以及地質(zhì)信息，之后就可以對探測區(qū)域內(nèi)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，再對地質(zhì)礦產(chǎn)的形成過程進(jìn)行科學(xué)的解釋[3]。

3 結(jié)語

大地電磁法越來越更多得被應(yīng)用于工程地質(zhì)勘查當(dāng)中，未來的大地電磁法也必將實(shí)現(xiàn)更大的技術(shù)突破。筆者基于大地電磁法的基本原理而探討了大地電磁法在工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用，期待能為在此領(lǐng)域的研究人員提供相關(guān)的信息指導(dǎo)，也相信未來我國必將實(shí)現(xiàn)大地電磁法的技術(shù)突破，從而在根本上消除大地電磁法當(dāng)前所存在的一些短板，也相信未來我國必將在工程地質(zhì)勘查領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更大的進(jìn)展。