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天电法找水读图经验之十----说长道短议天电

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2018/06/01 11:23
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天电法找水读图经验之十----说长道短议天电

 金无足赤人无完人,寸有所长尺有所短,这些充斥着一分为二辩证法的观点同样适用于对物探方法的评价。自动成图找水仪问世以来使用天电法找水的人越来越多,它装备简单,操作方便,易学易用,深受物探和钻井工作者的欢迎,相比其他物探方法,天电法更有发展前途,可以说是一种颠覆性的物探找水方法。但任何方法都不会十全十美,为了提高成井率更要知其长短,扬长避短,才能做到去粗取精,去伪存真,百战百胜。

 

    

    1. 天电法与各种电阻率法相比,它最大的长处,一是设定好的电极距较小且是固定不变的,不需要电线越放越远,极距越来越大,这就从根本上解决了电测深法在极距越放越大的过程中在横向上地表地质条件的变化造成的大量出现的假象;二是它的探测深度是由电磁波的频率决定的,其探测深度是等距离的,从根本上解决了电阻率法测的越深精度越差的问题;三是天电法测出的数据是电磁波垂直地面入射到某一深度后从地质界面反射上来的电磁信号取出的电分量,它的每一个测点就如同是做了一个井下电法测井。电测井是将电极系放入井下,一个深度一个深度测上来取其数据绘制成的图,电法测井与天电法测深的道理是相同的,它不需要像地质分析法找水那样还要根据地表出露的岩层或断层的倾向倾角计算出需要离开多少米定井位。岩层大多是倾斜的,天电法测出的某个深度的含水部位可能是相距十几米或几十米之外的一层裂隙发育的岩石或断层斜插过来的,不需要再从地质角度分析它是从左边还是右边插到这里的,这就为不是深谙地质的人员创造了更好的条件。

 

 

    2. 然而天电法也有其短。欲知其短需要先了解天然电磁波的来源。根据教科书介绍,天然电磁波的来源十分广泛,既包括天然产生的,也包括人为产生的。天然产生的有地球的地磁脉动、太阳黑子活动、地震、雷电,甚至大风也能产生低频电磁波。这些原因产生的电磁波强度都不是稳定的,是瞬间变化的,只不过有时相对稳定,有时变化剧烈而已,当其相对稳定时用仪器两次测出来的图一致性很好,甚至连细节都一致。当其变化剧烈时就会测一次一个样。人工产生的电磁波包括各种无线电广播、通讯、雷达、军事用途的电磁干扰机、导航台、大功率引擎、交变电场产生的交变电磁场等等。这些场源的任何变化都会使天电数值发生变化。有人说,我们这里看不见干扰源啊!这么多电磁场的场源谁都能看见?

 

 

    3. 电磁波的频率从高到低可分为特高频、甚高频、高频、中频、低频、甚低频、特低频、超低频、极低频,天电找水仪使用的频率以普奇300型为例,其最小值到最大值为10~6000赫兹,都在甚低频以下的频率范围,频率再高的电磁波难以向地下传播,所以不会对天电法造成干扰。天电找水仪虽然只是人为选取了一部分频率,但由于电磁波的频率是大小连续的,其间并无间隔,所以与仪器所选的这些频率十分接近的其他频率就会或多或少地进入仪器,造成干扰。

 

 

    4. 造成干扰的电磁波尤其需要重视的,一是工频电磁波。各种输电线路、变电站、变压器都会形成或强或弱的交频电场,产生交频电磁波,其频率为50赫兹(也叫工频),恰好在仪器的选频范围之内,电压越高,电流越大,距离越近对仪器的干扰越大,天电仪很难将其完全滤掉。工频干扰容易发现,测量时能停电的尽量停电,不能停电的要尽量离它远一点且平行电线测量; 二是深潜通讯用的超低频电磁波。频率为30~300赫兹(美国使用76赫兹,俄国使用82赫兹),深潜通讯用的电磁波穿透力强,传播距离远,发射功率大,对我国沿海地区天电测量会产生很大的干扰。在沿海地区测出的天电图经常会发现有莫名其妙的强干扰,我们怀疑是与这种用途的电磁波有关。

 

 

    5. 造成干扰的第二个重要原因是工业游散电流,凡是有三相电机接地的,三个相位不可能完全平衡,就会有剩余电流通入地下,形成大地游散电流,游散电流的特点,一是忽大忽小,极不稳定;二是入地电流越大影响越远;三是地下岩石的电阻率越小影响越远。在用电较多的村庄和厂区可以影响几百米,在电气化铁路两侧可以各影响几公里,测出的剖面图就会测一遍一个样。游散电流往往会使多个频率和多个测点出现高值异常。此外,在用蓝牙无线传输设备的近处,在物探使用人工电场法向地下供电的电场范围内,在混有金属物质的回填土或土壤中产生的氧化还原电位都是可能存在的干扰源。

 

 

     6. 由趋肤效应形成的高值下传和低值下传,它虽然不属于干扰现象,但很容易造成误判。如果只有1~2个测点呈现高值,上顶天下触地,两侧则是一片蓝,如同插在水中的一根紅蜡烛,这样的图形很少不是高值下传的产物。如果只有1~2个测点呈现低值,直插图底,两侧是高值,如同一条蓝柱子,这样的图形大多是低值下传的结果,但很难判断是否可取。蓝柱子有的是表层的泥层阻挡电磁波下传形成的,这种成因不可定井。有的则是断层中的物质,如断层泥、断层裂隙中充填的泥质或断层浅部的强风化等形成的低值阻挡电磁波下传形成的,若是这种成因这就是一个好点。对于这样的图形要慎重分析,切不可见蓝柱则喜。真实的高低值下传形成的紅柱蓝柱复测时一致性好。插头没插到底,电极和导线连接不好,某个测点接地不良等也会出现蓝柱子,但复测不一致,这是它和真实的高低值下传形成的紅柱蓝柱的重要区别,这样的原因一经过复测就知道了。

 

 

    7. 趋肤效应造成的低值下传现象除去水平成层的剖面图不存在之外,在绝大多数图形中都有它的身影,是读图中最大的难点之一,往往容易忽视。在较易成井的地层中即使对它有所忽视而误判照样可以有水,只是水量大小而已,但在不易成井的地区误判了就会打干眼,甚至会失去对仪器的信心。

 

 

      低值下传现象除去少数情况能造成蓝柱子之外,还可概括有其他三种类型: 一是楔形下传型。在曲线图上为V字形,在剖面图上呈楔形,上宽下窄,顶部的蓝色越向下蓝色浓度越浅,这种低值楔子可以下插得很深,顶部蓝色区域是下传的源头,容易有水,但再向下一两个色区之后下传得很深的低值区,若再无新的低值往往就没有水了;二是顶部蓝色突变下传型。剖面图顶部一部分测点没有蓝区或较薄,一部分测点蓝区较厚,其交界处是突变的,蓝色较厚的一侧低值下传的结果使其所对应的深层的数值会变小,颜色变蓝,在它与没有低值下传一侧的边界上,等值线基本直立。这样的直立边界只要能排除干扰,是断层成因的可能性较大,但也不排除岩石突变的可能,是一个多解问题三是顶部蓝色渐变下传型。其顶部的蓝色也是一边厚一边薄,但其变化不是突变而是渐变的,受其下传影响,与其相对应的深部的各电性层的颜色也是一边深一边浅,并且也是渐变的,浅部蓝色较浓的一侧的深层的颜色同样也是偏蓝色。这样的图形不排除两边的岩性不一致,但在一二十米之内岩性有如此大的变化是难以从地质成因的角度来解释的,也很难用钻探来证实。这样的图形如无等值线形态的变化做支持,不应视为异常。

 

 

    8. 干扰现象随时随地都可能出现,只不过有的严重有的轻微罢了,同一条线测两次连细节都完全一致的少之又少,若不复测仅凭主观判断是否有干扰是很不可靠的。有以下几类图形复测不一致的概率很高: 一是垂直分带型的,尤其是有多个紅色和蓝色竖向条带相间排列,等值线直立的图形,大多都是干扰造成的,少数是下传造成的,不能理解为竖向条纹就是构造;二是杂乱无序型的。它在剖面图上等值线毫无规律,在曲线图上每条线都是忽高忽低三是在原始剖面图上各等值色区都十分接近的图形。这样的图总体上看全图的颜色层次感不强,等值线无规律,复测时数值少微有变化,图的等值线就会不一样;四是带黑边的小菱形星罗棋布的图。这些小菱形大多是干扰点,复测时有的消失有的位移五是同一个测点上部与下部不衔接,中间有一个带黑边的小菱形隔断的图,这种情况不是上部就是下部是干扰造成的六是水中玛瑙型的,图的周边或一边两边是深蓝色,中间有一大块高值团块。这种情况有的打高边成功了,但出水部位并不在高边,而是在上部的蓝色区域,只是一种巧合而已。

 

 

    9. 上面既讲了天电法特有的长处,也分析了它诸多的短处,要做到取长补短、扬长避短最有效的方法就是重复测量。经过复测,如果所选的异常点两次测的结果完全一致,说明没有干扰,可以进一步去分析是否有下传现象,是否有多解问题,深度是否合适等等。如果两次测的结果有的异常一致,有的不一致,就要去伪存真,留同除异。如果两次测的结果完全不一致,可以再测一遍,选取3次测的结果中有两次一致的异常点,因为干扰都是随机发生的,很难有三分之二的概率重复出现。如果3次测的结果面貌全非这条测线就可放弃。在打井很难有水的地方,真异常很少,而干扰造成的假异常不会减少,往往正不压邪,更容易测一遍一个样,必须多测,反复测,不能怕麻烦。

 

 

    10. 对真假异常去伪存真需要对原測和复测图反复地仔细地进行比对。如果异常是的低值圈,要比对两次的图是否都有,是否同行同列。如果异常是个高值边,要比对是否同列,比对是否是同一个高值的同一边。如果异常是纵向的低谷或高峰,就要比对他们是否是出现在同一列等等。如果在一条测线上测点数不是特别多,为便于比对,也可以将原测和复测图放在同一条测线号上,中间用一个空测点隔开即可,不会影响其他测点等值线的走向。

 

 

普奇研究院高级顾问 杨佃俊

 

湖南普奇地质勘探设备研究院

0731-84205818

 

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