连续电导率成像系统EH4测试在深埋断层中的应用

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翻新时间：2023-08-05

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连续电导率成像系统EH4测试在深埋断层中的应用

【摘要】本文以某水利工程勘察为实例，说明连续电导率成像系统EH4测试在深埋断层中的应用情况，以此与同行进行切磋，推动EH4电磁测深技术的发展，不妥之处，敬请批评指正。

【关键词】EH4电磁测深；电阻率；深埋断层

1.EH4电磁测深系统工作原理

1.1方法原理

EH4电磁测深法工作频率范围在100HZ以下，勘探深度在数百米至数百公里，适合研究上地壳、岩石圈、甚至下地幔的电性结构。该电磁测深技术是通过同时对一系列地面电场和磁场波动的测量来获得地表的电阻抗。通过观测记录电磁场信号，然后经过傅里叶变换将时间域的电磁信号变成频谱信号，得到 Ex，Ey，Hx，Hy 值，以此计算卡尼亚电阻率：

（试中f为频率，E为电场强度，H为磁场强度），它反映了地下物质的电性结构。在不均匀层状介质情况下，利用上述公式得到视电阻率，即地下层状介质电性参数分布的综合反映。电磁波的能量随传播深度的增加而逐渐被吸收，将波的振幅衰减到原来的 1/e的传播深度定义为趋肤深度，其公式为：

式中λ为波长，ω为圆周率，μ为磁导率，σ为电导率）。电磁波能量衰减到原来的 50%时的传播深度定义为勘探深度，公式为：

h≈

趋肤深度和勘探深度都将随频率和电阻率变化，即与大地介质的电阻率的平方根成正比，与电磁波频率的平方根成反比。在一个宽频带上由高频向低频测量每个频点上的E和H，由此计算出视电阻率和相位，据此确定该点上一定体积范围内地下介质地电特性和构造。

1.3 数据处理及解释

大地电磁测深观测资料的整理，包括对时间域的电场和磁场记录信号进行频谱分析，求出相应频谱信息；地下介质的电性主轴及其方位上的阻抗张量元素和视电阻率等。目前EH4数据处理用系统自带的数据采集和处理软件IMAGEM，数据处理过程大致为：读取时间原始序列→时域滤波、去噪→时频转换→阻抗文件重构→筛选、平滑→反演，时域滤波、去噪是关键。

2.工程实例

2.1概况

为解决干旱地区水资源匮乏，启动区域调水工程。调水工程深埋隧洞段隧洞埋深较大，最大埋深在700多米，一般在100～300米，有多处断层横穿过设计隧洞线，隧洞施工拟采用TBM掘进机，较大的破碎断层带影响隧洞施工进度。

为提高施工进度需查清楚断层所处位置和宽度等情况。物探本次任务是查明断层所处位置，在洞线上的宽度及影响范围，为施工时提供很好的先前知道作用。断层测试采用EH4测试，下面是几处断层测试采用EH4测试的原始记录。

2.2探测技术及资料处理

野外工作时其电偶极方向应采用罗盘仪定向，用皮尺测量偶极水平距离，并进行地形改正，误差