综合高精度磁法和瞬变电磁法工程物探案例

综合高精度磁法和瞬变电磁法工程物探案例

一、地形构造情况

福建省某区域山峰重叠，相对高层差最大达200m，坡度极陡，周围褶皱构造、断裂活动、岩浆活动、变质作用、沉积建造、成矿作用的综合特征充分显示出复杂的地质构造环境。测区内地表水系发育，湖泊河流分布较广，还出露不少地下泉水。地形起伏不大，多为山地丘陵，平原及小盆地面积狭小，地质构造发育，第四系沉积物厚度不大，基岩以岩浆岩为主，因而决定了地下水类型主要为基岩裂隙水，其次为第四系松散堆积物孔隙水和碳酸盐岩裂隙岩溶水。
测区区域构造归属华南板块南华活动带之闽西南坳陷，复杂的区域构造背景导致测区的构造图像多姿多彩。根据地层不整合、沉积建造、岩浆活动及演化、构造变形及变质作用等，测区划分为：吕梁-晋宁、加里东、华力西-印支、燕山（分早、晚）、喜马拉雅5个构造发展时期。吕梁-晋宁运动时期为原始陆壳形成发展时期。该时期主要形成大型平卧褶皱，并发生角闪岩相区域变质作用及强烈混合岩化作用，加里东期测区构造构造变动十分强烈，为褶皱基底形成时期，华力西-印支期为稳定大陆板块内部发展时期，燕山期为濒太平洋大陆边缘活动带演化阶段。燕山早期中酸性-酸性岩浆活动鼎盛，同时也揭开了燕山期断裂活动序幕，形成北北东向张性断裂及北西向、北东东向压扭性断裂，前者控制火山喷发，后两者控制岩体侵入。燕山晚期表现为强烈的岩浆及断裂活动，形成北北东、北西向张扭性断裂及北东东向左行扭动的压扭性断裂带。喜马拉雅期为濒太平洋大陆边缘活动带继续演化，主要以继承性活动断裂和断块差异隆升并伴随温泉及地震活动为特征。
 
  研究区地形图

二、地球物理勘察地热分布

本次地热地球物理勘查野外工作在野外地质调查之后进行，通运用地面高精度磁测和瞬变电磁法综合地球物理勘探方法项目区进行综合勘查。共完成磁测物理点上千个；瞬变电磁测深点近百个。
对项目区及周边地区进行地热地质资料收集整理，在大区域范围内进行地质构造条件的初步分析，建立项目区地热地质模型理论框架，设计项目区地热资源勘查工作方案。初步达到设计要求，为将来进一步勘查提供了依据。
三、仪器选择
高精度磁测仪器：
本次使用的高精度磁测仪器是加拿大GM公司出产的标准质子磁力仪。该仪器性能稳定，全自动读数储存，操作便捷。如下图所示：

质子磁力仪
所投入的二台仪器一致性误差在规定范围内，性能稳定，满足高精度磁测技术要求。日校正点的早晚（午）闭合差经日变改正后数值符合规范要求。
瞬变电磁仪器：
本次仪器采用的是重庆奔腾数控技术研究所，重庆万马物探仪器有限公司制造的浅部瞬变电磁勘探仪，该浅部瞬变电磁系统是该公司最新科研成果，它集国内外同类浅部瞬变电磁系统之所长，具有大发射功率、超快速关断、高可靠性、超强抗干扰（天电、50或60Hz工频）能力、轻便、低耗电等特点。如下图所示：
 
浅部瞬变电磁勘探仪连接图
线圈敷设完成后，确认仪器与线圈、电源联接无误，即可开机采样取数。如果测量电位衰减曲线出现异常，检查仪器、线圈的状况；如果判断是外部干扰引起，找到干扰源并尽力避开干扰源重新观测，在无法避开外部干扰影响时，采取多次观测，以减小随机或者周期性干扰，为提高数据质量，同一点数据采集采用叠加措施。存贮观测数据，并对观测中遇到的异常情况做好笔录。

四、工作原理

高精度磁测：
测量地磁异常以确定含磁性矿物的地质体及其他探测对象存在的空间位置和几何形状，从而对工作地区的地质构造、有用矿产分布及其他情况作出推断。磁性岩体及矿体产生的磁场叠加在地球磁场之上，引起地磁场的畸变。这种畸变一般称为地磁异常。
本次选定的磁测参数为总磁场异常△T（磁异常总强度在正常地磁场方向上的投影），这是磁法勘探发展到当今阶段的高效方法。
瞬变电磁探测：
瞬变电磁法是一种脉冲感应类电法勘探,属于时间域电磁法。它通过不接地回线向勘探目标发送一次磁场,测量一次场激励电源关断后一段时间内的二次磁场变化,通过二次磁场衰减变化的信号特征来解释和反演地下介质结构的性状。当地下存在良导体时,良导体在一次场的激励下产生感应涡流,在脉冲磁场断掉后涡流磁场不立即消失,而是大致按照指数规律衰减;反之,若地下存在隐伏高阻介质,由于没有相当的感应涡流,其二次感应场的幅度很小,二次磁场很快衰减。如下图所示：
 
瞬变电磁法工作原理示意图
在瞬变电磁勘查中，由于噪声干扰、有用信号相对其它背景信号太弱、残存一次场等因素,大大影响勘查效果，为取得良好的勘测效果，对数据进行有效的预处理至关重要。在此，就数据组合滤波、弱信息增强处理、异常分离等数据预处理方法进行了探讨，并较好地解决了上述问题，取得良好的应用效果。

五、物探资料数据处理原则

高精度磁测原则：
成果资料的推断解释原则首先是地质—物性依据原则。本次工作所确定的目标物—断层存在岩性及周围围岩的火成岩、红色砂岩存在明显的磁化率差异，这是我们异常解释的地球物理基础和依据。至于火成岩和空间输电线的磁干扰因素在实际工作中得到了识别和排除，因此磁异常的解释能够克服人工干扰。
其次是物探与地质紧密结合的原则。要充分利用地热田规律紧密结合地质的先验信息为来指导异常的解释。主要是从研究异常特征入手，紧密结合地质条件分析提高异常解释的深度和精度，为半定量——定量解释提供相应依据。
高精度磁测基本参数图件及瞬变电磁图件均在计算机上进行，编制方法遵循相关规范要求进行。其中ΔT等值线图对实测数据作了圆滑处理，经与人工勾绘图件对比，异常的重现性、一致性均较好，能真实地反映测区的磁场特征。最后成图采用 Surfer软件。
瞬变电磁原则：
一般是观察测线多道剖面，通过多道剖面可以定性的看出地层的分布情况，同时应排除晚期道的干扰假象，对双峰异常要多加关注。 一维反演是目前解释中最为准确的手段之一，但是要求输入初始模型。
 
本项目区采用上述仪器通过地热地质勘查，了解到了区内不同地层及主构造分界线；查明了区内地层，断裂形态、规模、产状及组合逻辑关系；初步分析勘查区地热资源可能的成矿机理及重点工作区范围并初步确定温泉成矿靶区，为进一步的物探工作提供依据。