EH4大地电磁技术的适用及应用效果

通过上述的研究我们可以得知。对于相对高阻 体的勘探是较为困难的，无论其是在高阻区还是低 阻区勘探高阻体。这也说明了我们采用电磁方法研 究高阻采空往往成效不大的原因。当然，在高阻体 规模较大的情况下要另当别论。
而对于低阻体的勘探，采用电磁的方法当然是 有效果的。尤其对于高阻中的低阻。正如前文所指 出，低阻体的分辨能力高度依赖于该低阻体相对于 围岩电阻率的比。所以对于高阻背景区中的低阻目 标，采用电磁的方法，其分辨率是高的。但是对于电 阻率比值较低的低阻区域中的低阻，往往其分辨率 被降低了。关于这一方面介绍两个例子。
（１）津秦线桃园断裂勘察中跨越青龙河测线的 ＥＨ４反演断面图（图５）。
桃园断裂位于卢龙县城西侧总体呈北２５。东展 布，倾向北西，倾角６０—７０。。该断裂形成于燕山构 造期，为压性逆断层。覆盖层厚度大约４０余ｍ，下 伏片麻岩。
图５中的断层位置是根据地震反射工作确定 的位置，根据地震工作的结论，该断层宽度约为
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是困难的这里说明一下：空间滤波的办法是基于沿剖 面的大地电磁响应的地形影响在空间上属于高频噪 声，可以对其实施低通滤波，以消除地形的影响。
圈３二维地形、地垒构造ＭＴ响应
圈４水平地形二维地垒构造ＭＴ响应 综上所述，在选择观测方式时，应尽可能选择连续 剖面观测方式。如无法满足条件。则应综合研究目标
地形效应中还隐含着另外一个问题一极化模式 的问题。即ＴＭ模式与ＴＥ模式。目前的大地电磁 工作包括ＥＨ４工作的处理解释一直主要采取ＴＭ 模式，这一方面是由于其工作效率高，另一方面有也 是由于该模式对二维条件下的接触带，或断层的敏 感性要优于ＴＥ模式。下面比较ＴＥ、ＴＭ模式在受 到地形影响后的特点。
地形起伏往往在不同频段区间表现为畸变或静 位移特征，反映地形的几何尺度与频率的相关关系。 图ｌ是起伏地形地垒模型和水平地形下的相同模 型。图ｌａ中纯地形模型的大地电磁响应视电阻率 曲线见图２。对于ｒＩ．Ｅ极化视电阻率曲线仅在高频 段发生畸变，对于＇ＩＴＶｌ极化视电阻率曲线不仅在高 频段发生畸变，并且在低频段表现静位移特征。
ａ．地电模型
ｂ．二维地电模型 圈１ 二维起伏地形条件的地电模型及水
平地形的二维地电模型
图２大地电磁二维纯地形影响 起伏地形条件下的地电结构的视电阻率曲线比 较复杂，图３是图ｌａ模型的视电阻率曲线，与图１ｂ 模型结果（图４）相对比，１－Ｅ极化曲线尚能看出是地 形引起干扰场与地下电性结构引起的场的叠加。对 于ＴＭ极化曲线，由于地形引起的畸变及位移十分强 烈，几乎完全掩盖了地电结构场响应。因此，在不连 续观测方式下由于地形影响所造成的ＴＭ极化方式 产生的数据畸变是不容忽视的。并且经模型模拟实 验表明，在通过包括空间滤波的方法对数据进行校正 后对ＴＥ模式可以获得较好的校正效果，但ＴＭ模式
２５ ｍ。
如果单纯根据ＥＨ４的成果很难确定断层的准 确位置及倾向，且不可能确定其宽度。但可以大 致确定土石分界，图中的蓝线即为该土石界线，这 一结论也是和该处的电测深解释结果、钻孔资料 相符的。
造成难以确定断层准确位置及倾向的主要原因 实际上就是上文所提出的电磁方法分辨率的问题。 具体分析有２点：
①由于该处测区在地下３００ １３＇１以上属２００— ８００ Ｑ·ｍ的低阻区域，且深部也以低阻为主，与实 际断层的差异缺乏精确分辨的条件。属于低阻中找 低阻。
ＥＨ４作为大地电磁技术的一种，也同样存在大 地电磁方法的一些共同问题，受到电磁方法本身的 局限。这就是ＥＨ４方法的适用范围。在总结了所 完成的超过１００ ｋｍ测线及６ ０００余测点工作经验 的基础上，笔者力图结合实践工作，从理论上对其适 用范围进行详细分析，并将该方法的实际应用效果 进行例举。
２ ＥＨ４大地电磁技术的适用范围及理论 依据
作为ＥＨ４连续剖面观测意味着按照奈奎斯特
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采样定理进行充分的采样。即用连续电偶极子剖面 连续地测量电场。一旦充分的采样，就能容易地识 别近地表畸变。并能通过空间滤波减小这种畸变。 并且由于数据连续采样，可以设计一个带宽与频率 成反比的滤波器。在高频端，滤波器是窄的，可以确 定近地表的特征，当频率减小，研究较深部时，滤波 器变宽。用平均方法消除小规模的浅部特征并揭示 深部目标的没有畸变的响应。
（２）雁门关隧道ＤＫｌｌ８＋３００一ＤＫｌ２０＋７００段
的ＥＨ４二维反演断面瞰图６）
图６雁门关隧道ＤＫｌｌ８＋３００一ＤＫｌ２０＋ ７００段ＥＨ－４反演断面图
ＥＨ４大地电磁的适用范围包括两个方面，即观
收稿日期：２００７—１１—２５
测方式的适用范围与观测对象的适用范围。实际上 观测方式的适用是根据不同的对象而决定的，所以 这两类其实都属于观测对象的适用范围。 ２．１ 观测方式的适用范围
ＥＨ４观测方式是连续剖面观测方式，即测点间 电极首尾相连，依次连续观测，这种观测方式当然可 以毫无遗漏地反映测线以下的地电特点，但其最大 技术优势是可以最大限度的压制静态效应。
及成本效率的因素考虑选用旁侧线及横测线。如需要 采用不连续剖面的观测方式，则应关注如下问题。
（１）静态效应的降低 目前，有多种静态校正方法，如空间域滤波法、 理论计算法、联合解释法、资料的自身校正法、曲线 平移法。还有一种简便可靠的方法就是通过现场实
测进行校正。其基本思想是：①视电阻率曲线的首 支渐进线反映了测点所在位置表层地层电阻率的大 小。②通过岩石电性参数测量等途径可以获得工区 内各个地层的电阻率，从而确定表层地层电阻率。 ③如果视电阻率曲线的首支渐进线高于或低于测点 所在位置表层地层电阻率，则存在静态偏移，并且偏 移量的大小为两者之差；否则不存在静态偏移。
静态效应，简单说，其产生原因实质上是由于浅 层地表电性的不均匀所引起的。由于近地表局部电 性异常体改变了大地电磁场的分布，从而使大地电 磁测深观测资料发生畸变，严重影响了观测资料的 质量。表现在视电阻率曲线上，静态效应使视电阻 率曲线向上或向下平移了一定的数量。这个数量称 为静态偏移量，可用公式表示为
那么如何确定表层电阻率？在一个工区，可以通 过岩石电性参数测量结果获得工区内各个地层的电阻 率范围，结合工区电性结构，确定出各地层的电阻率。 如果没有岩石测试资料，可以通过分析相邻测点视电 阻率曲线的跳变隋况判断出不受或少受静态效应影响 并且资料质量较好的测点，通过统计各个出露地层上 测点的视电阻率曲线首支，获得各地层的电阻率，并编 制成一张地层电阻率参数表。同时为了更好地进行静 态校正，还应绘制一幅工区出露地层图，并标明测点点 位。通过以上方法对静态进行校正。
ｐ。∽＝Ｐ柚∽＋Ｃ 式中，为频率；ｐ。∽为厂点处存在静态偏移的视电 阻率值；ｐ曲∽为厂点处未受静态偏移影响的视电阻
率值；Ｃ为静态偏移量，它是一个与频率无关的常 数。一个测点的静态偏移量虽然与频率无关，但不 同测点的Ｃ值不同，其大小与近地表局部电性不均 匀体的大小、形状、埋深以及相对于观测点的位置均 有关。在实际工作中，不但无法知道局部电性不均 匀体的这些参数，甚至无法弄清是否存在局部电性 不均匀体，要从观测得到的视电阻率曲线中消除静 态偏移量十分困难。对位于近地表导体之上的测 点，其响应曲线整体下移（视电阻率变低）；对位于 近地表阻抗体之上的测点，其响应曲线整体上移 （视电阻率变高）。
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阻率与厚度的积。野外经验证明，在具有良好的信 号水平并且是简单的地质情况下，获得的异常至少 · 大于或小于背景电阻率值的１０％，那么电阻率变化 可以分辨出来。
经研究证明，层的分辨能力可由厚度与深度之 比作为度量。这对于高阻目标与低阻目标两者来说 都是正确的。然而，低阻体的分辨能力高度依赖于 该低阻体相对于围岩的电阻率的比；而高阻体的分 辨能力却几乎与电阻率比无关。换句话说，电磁测 深不仅能很容易的发现低阻体，他还能够分辨不同 的导电程度。另一方面，测深发现高阻体就不那么 容易。这一结论证明了电法用来勘探低阻体比勘探 高阻体更好，虽然它按常规是用于这两种情况的。
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ＥＨ４大地电磁技术的适用及应用效果
董晨张吉振
（铁道第三勘察设计院集团有限公司物探所天津３００２５１）
摘要首先对ＥＨ４大地电磁方法的特点及相关的适用情况进行了理论及实践层面的探讨，通过工程应用实例， 论述ＥＨ４大地电磁方法在不同目标条件下的应用效果。 关键词ＥＨ４大地电磁天然场应用效果
１ 概述
无法在空间滤波中对静态效应所造成的畸变影响进 行减小。进而造成反演断面的失真。而另外一个严 重的问题是地形影响。地形效应可以在一定程度上 也看作静态效应。在连续剖面观测时可以在反演处 理中采用空间滤波技术的博斯蒂克反演予以在一定 程度上弱化。但在不连续观测测点时该影响较大。 太中银的兴旺卯隧道采用ＥＨ４勘测未能取得满意 成果（由于地形原因造成测线测点的多处不连续， 反演结果与实际地层情况及钻孑Ｌ情况严重不符）的 原因很多，但在这两方面没能加以认识是最为重要 的原因。
这种观测方式适用于人员可以连续到位的地 形。但是对于那些人员无法连续到位的地形，比如 黄土冲沟地形，如太中银铁路的兴旺卯隧道。就无 法顺利的进行连续剖面观测。当然可以斜交线路布 置横测线或在线位一侧布置旁测线。但在这里暂时 不考虑这一问题。单谈不连续测点观测方式对数据
。
处理结果的影响及应采取的对策。 当测点不连续时，势必造成连续采样的不充分，
（２）地形效应的降低 对于地形影响的克服，就要求我们在进行不连续 剖面观测时，关注１’Ｅ方式的测量数据要优于关注 ＴＭ方式。在反演过程中，以ＴＥ模式的计算为主，结 合上述静态效应的改正，以期获得相对真实的结果。 最后，在采用不连续剖面进行观测的成果中还 应强调的一点是，往往低频部分即深部成果的可靠 性要优于高频部分的浅部成果。 ２．２观测对象的适用范围 一般将大地电磁的观测对象做如下４种分类， 即高阻中的低阻、高阻中的高阻、低阻中的低阻、低 阻中的高阻。ＥＨ４这种方法对于上述对象的适用 问题确实也鲜见理论上的直接深入研究。只能从实 践层面结合一些理论进行探讨。实际上这一探讨是 针对大地电磁分辨能力的。 通常意义上研究的背景场中的异常场通常是指 二维甚至三维情况下的。但为简单起见，从一维研 究人手。其结论对二三维对象也是同样有意义的。 下面一项针对电磁方法的研究值得关注。 研究者对固定电阻率的均匀半空间中嵌入一水 平层并不断改变该层的电阻率、厚度、深度以进行一 维模拟。如所预期的那样，当该层变薄、更深或者电 阻率增高时，异常的幅度减小。注意，对于给定电阻 率比的高阻层比起同样比的低阻层所产生的异常要 小。高阻层只是分辨其厚度，而低阻层则分辨其电