李雅玲

（河北省煤田地质局 物测地质队，河北 邢台 054000）

0 引言

冀北地区的含煤地层主要形成于中生代内陆山间盆地，陆相含煤地层在地电特性上具有独特的低阻特征。煤系的直接基底多为古老的元古宇或太古宇变质岩系，表现为高阻或超高阻的物理特性，与上覆地层在电性特征上有很明显的差异，借助电阻率法可以很有效地探测出基底的起伏形态，并对上覆低阻地层的赋存状况加以评价，为地质找矿提供有力的参考依据。

1 瞬变电磁工作方法

从地球物理勘探的要求来看，若勘探目的体（层）与围岩的物性差异（该差异可用物理量来表示，如地层电阻率、密度、磁力等）达到一定程度，就可以采用物探手段解决相关地质问题。地面瞬变电磁法是利用不接地回线（或接地电极）向地下发送脉冲式一次电磁场，而后用闭合线圈观测由一次场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布关系，通过对比分析反映结果，结合区域地质规律，来解决相关地质问题的一种电阻率方法的物探手段。该方法具有穿透能力强、分辨率高、受体积效应影响小、对低阻矿体反映突出等特点。最主要的是能够在地形较为复杂的山区、丘陵区开展工作，针对冀北地区的地形地貌特殊要求，采用瞬变电磁法是一种非常可行的物探手段。

瞬变电磁法勘查的成功与否关键在于针对不同施工区域择别不同施工方案，合理选取装置、依照地形布设回线。在多山地区施工，对线框铺设的形状、发射电流大小、接收增益的控制都有严格要求。施工参数掌握不好，发射框摆设不规则，测区人文设施干扰等因素严重制约施工效果，决定勘查工作成败。近几年，我们根据不同的地质需要，选用不同的线框组合和发射频率，适量控制发射电流，在冀北地区的多地开展了效果良好的勘查工作。

发射线框的铺设方法。在山区施工中，铺设发射线框，尤其是深部勘查的大线框铺设，需要翻山过沟或穿过林地，线框的形状往往畸变。我们在施工中注重顺应地形的走势布放导线，尽量将所有导线铺放在同一类地形单元上。若线框围住的是一座小山或发射线框有些边投放在山谷的两侧山坡上，其测量结果可能很糟糕。原则上最好将发射与接收线圈放在同一层面上，但最终成果要进行各电性层位的深度校正，以求精确得到测点位置处垂向深度电阻率断面图。

合适的发射电流对提高有用信号质量至关重要。随着国家经济发展，人文设施遍布山川平原，很难找到一片没有干扰的“净土”，特别是高、中压输电线、地下埋设的管线以及铁路等设施对测量结果的影响非常严重，造成诸多假异常。克服和削弱这些干扰对测量结果的影响，成为做好电法勘探的前提，控制好发射电流便是消弱干扰的一个方面。增加发射线圈中的工作电流，可以增强一次场强度，增加勘查深度，提高信噪比。但发射电流过大，在观测到的V/I 衰减曲线晚期容易出现过强的激电效应，甚至将晚期的有用信号淹没，给解释工作带来诸多困难。发射电流一般视衰减曲线晚期3～5 道信号稍有激电效应为宜。当然，有时要采用在接收线框的另一侧再次铺设发射线框进行二次接收的方法同样有效。

野外观测总是在有地质噪声和电磁噪声的影响下进行，一般勘探深度h=（2-3）b，极限边长b=0.76h，即随着回线边长的增大，对局部导体的分辨能力反而变差。对于某一个导体来说，回线边长较小的情况下，异常幅度随边长的增加呈线性增大，最后达到饱和值。这是因为随着边长的增加，异常受旁侧地质体干扰增大。据理论计算和野外实测，定义最佳边长为接收到的电位信号达到0.8V 时为宜。

图2 瞬变电磁法实测结果

图3 线框铺放不同层面的观测结果

2 工程实例

2.1 赤城县二堡子区

勘查区内地形复杂，沟谷纵横，植被茂盛，海拔标高900～1630m，属中低山地貌。110 千伏高压线从测区北部穿过，且地质噪声较大。测区由老至新出露地层有太古宇桑干群片麻岩、中生界侏罗系中下统下花园组和中统后城组、新生界第四系。勘查目的是通过电法手段了解煤系下花园组的分布范围及其基底的起伏变化情况。

电法施工中，采用200m×200m 的发射线框，以4Hz 频率、25～30A的电流发射一次场脉冲；选用5m×5m×8 匝的接收线圈，50～200 次叠加，增益8×16～8×64 倍的方式接收。野外实测多测道V/I 剖面图（如图1），数据质量大有改善。

2.2 涿鹿县下井沟区

区内山高谷深，雨裂冲沟密布，不适宜地震等物探手段的开展。综合测区地质、地球物理条件，采用地面瞬变电磁法作为主要手段，以查明侏罗系含煤地层的分布规律。采用如同二堡子区的装置系数，合理布设线框与接收。得到的观测结果如图2，观测数据质量良好。

2.2 承德汪庄煤矿深部外围

为解决生产实际问题，汪庄煤矿决定先期采用地面瞬变电磁法对井田深部及外围进行电法勘查，目的是为下一步在摩天岭背斜北翼及煤矿东南部的深部区（大西沟区）将要施工的两钻孔提供技术性指导，以探明两个靶区的资源赋存情况。施工区山峦陡峭，构造复杂，地面荆棘丛生，植被密布，地形条件极差。针对该区的特殊地形，采取在同一地形单元上布设线框，接收与发射框同处一个平面上，观测的晚期效果截然不同（图3）。

3 结束语

按照前述方法在各勘查区进行地面瞬变电磁勘查，具体工作中对各种不利因素加以甄别，有针对性地选取布线方式，合理调整发射与接收参数，曲线质量大为改善，各种干扰明显减弱。经过室内数据处理，相邻测线断面图反映的地层的连续性和赋存状况符合区域地质规律和构造特点。依据电法成果布置的钻孔，进一步验证了电法成果所揭示的测区地质特征，特别是对低阻层以下老基底的延伸起伏状况都具有较准确的勾勒，说明各测区物探勘查工作方法得当，起到了指导性作用。