EH4电磁法测量在江西省某地区找地下水的应用

■徐子鹏，李金火，张水华 ■江西省地质矿产勘查开发局赣东北大队，江西 上饶 334000

地热资源是集热、矿、水于一体的可再生清洁环保新能源，可用于采暖、洗浴、养殖等用途，具有广阔的开发利用前景。随着人们生活水平的提高，旅游业也每年也逐渐增加。在景区内寻找开发地下水资源也越来越迫切。合理选择地球物理勘探技术方法寻找地下水，提高地下水勘查效率，是地质工作者的一项重要技术。

1 测区地质背景

测区处在灵山山脚的沟谷地带，测区内地貌上为高山丘陵区，灵山岩体因海拔较高，而使水系整体上呈向南东方向流向。测区内地势较平缓、开阔，地面高程在150m～200m。而环抱测区的灵山则地形切割剧烈，高差极大。测区位于上饶灵山花岗岩岩体东边，测区北边、西边、南边主要为灵山花岗岩岩体，区内多数沟谷地区可见经迁移的花岗岩。

测区主要出露的地层为第四系全新统亚砂土层和寒武纪荷塘组泥页岩层。第四系全新统亚砂土层(Qhal):主要包括第四系坡洪积层和残坡积层。勘查区内广泛分布，厚度在几米到几十米不等，主要岩性为砂砾土、亚砂土。寒武纪荷塘组(ε1h):在工作区内出露较多，产状较缓，倾角在10°～25°。在一些局部区域由于构造推覆作用，出现明显倒转、扭曲、挤压变形产状特征。主要岩性为灰黑色、黑色泥页岩和炭质泥岩。

测区主构造主要呈现北东、北东东走向，次级构造呈北西走向。以主构造方法为轴，地层呈褶皱推覆状态产出。

测区岩浆岩为灵山超单元火烧庙单元(ξγK1h):原岩出露于工作区外围的灵山，在工作区内沟谷地段可见经风化、迁移的花岗岩。岩性主要为细粒角闪黑云正长花岗岩。

2 测区地球物理特征

工作区内的地层比较单一，主要为寒武纪荷塘组地层及第四系覆盖层，该区主要出露的岩性有炭质泥页岩、花岗岩、风化的花岗岩。该区可能存在的热源主要与岩体有关，该区的含水盖层可能与上覆平缓的寒武纪荷塘组泥页岩层有关。

从下表可知:炭质泥页岩电阻率值在几十到五百欧姆米不等，表现为中低阻;风化的花岗岩电阻率值在几十到两百欧姆米不等;花岗岩的电阻率值在三百到一千欧姆米之间，表现为中高阻;而控水构造由于破碎、含水而往往表现为低阻。因此，岩体与围岩的电阻率差异是明显的，控水构造与围岩也具有一定的电阻率差异，这为通过电磁法进行找水提供的有利依据。具体的物性统计见表1。

表1 测区标本电阻率参数测量统计表

3 EH4电磁法系统工作原理

图1 EH-4野外数据采集装置示意图

EH-4连续电导率剖面仪是美国著名的Geometrics公司和EMI公司联合研制的双源型电磁系统。这是全新概念的电导率张量测量仪。它利用大地电磁的测量原理，但配置了特殊的人工电磁波发射源。这种发射源的天线是一对十字交叉的天线，组成X、Y两个方向的磁偶极子，轻便而且只用于普通汽车电瓶供电，发射率从500Hz到100KHz，专门用来弥补大地电磁场的寂静区和几百赫兹附近的人文电磁干扰谐波(见图1)。仪器用反馈式高灵敏度低噪音磁棒和特制的电极，分别接收X、Y两个方向的磁场和电场。由18位高分辨率多通道全功能数据采集、处理一体机完成所有的数据合成。

当天然交变电磁场入射大地，在地下以波的形式传播时，地面电磁场的观测值由于电磁感应的作用，会包含地下介质的电阻率分布信息。而由于不同频率的电磁场信号具有不同穿透深度，因此大地电磁测深通过研究地表采集的电磁数据能够反演出地下不同深度介质电阻率分布的信息。

4 EH4电磁法测量的应用效果

通过EH4电磁测量工作后，得到6-12线测深反演拟断面图(图2)。总体分层上来看:每条测线西段-50m标高以上和东段-200m标高以上的中阻区域(推测分界如图中黑色实线所示)，视电阻率值大多在120～300欧姆米，虽表现为团状，但在整个层次上连续分布，推测为上覆寒武纪荷塘组地层;电性分界面以下的区域，视电阻率值则在100欧姆米以下，推测为含水层。

每条测线都有两段低阻裂隙带，西段为浅层的低阻裂隙带;测线中段为下层的低阻裂隙带。西段浅层低阻裂隙带，即在12线4～10号点、10线8～16号点、8-20号点、6-18号点区段的浅层部位，视电阻率值小于70欧姆米，定名为低阻裂隙带Ⅰ。中段为深层的低阻裂隙带，即在12线36～42号点、10线30～42号点、8线30～40号点、6线36～46号点的区段的深层部位，视电阻率值小于70欧姆米，定名为低阻裂隙带Ⅱ。

低阻裂隙带整体呈弧形，北部向西倾，南部向东倾，视电阻率都在70欧姆米以下，且具一定宽度范围。整个6-8-10-12线浅部推测的寒武系荷塘组地层，在局部地段都有一些扭曲的形态特征。经实地调查发现工作区北部区域的寒武系荷塘组泥页岩层，总体呈缓倾产出，但在局部一些区段有产状扭曲、陡立的特征，主要为挤压变形作用所致。此外，在10线和12线之间，靠近10线22号点的村庄里，有一出水点，经过水文地质调查验证，为地下泉水出口点。

可见，推测低阻裂隙带Ⅱ应属挤压变形所致的裂隙，是较有利的控水通道。

5 结论

图2 测区6-12线EH4电磁测深反演拟断面图

EH4应用大地电磁法的原理，但使用人工电磁场和天然电磁场两种场源。人工场源用在信号弱或没有信号的地区，保证全频段观测到可靠信号。EH4能同时接收和分析X、Y两个方向的电场和磁场，反演X-Y电导率张量剖面，对判断二维构造特别有利。EH4电磁法测量探测深度800m左右，通过探测地下岩性电性特征分布区分地下岩层，通过寻找地下低阻体分布规律，推测地下水赋存位置，对地下水的探测效果较明显。

［1］何继善.可控源音频大地电磁法.长沙:中南工业大学出版社.2002.

［2］董晨，张吉振.EH4大地电磁技术适用及应用效果.铁道建筑技术.2007.

［3］江西省地质矿产局赣东北大队.《江西省上饶县灵山EH4电磁测深找水成果报告》［R］.内部资料.2014年.