【摘 要】 利用瞬变电磁法（TEM）勘查地下水资源的方法在最近几年发展的很快，其良好的应用效果充分体现了TEM的优越性。伴随着电子科技的迅猛发展，更加先进的数字化和智能化的地面瞬变电磁法仪器相继问世，使得TEM的理论和实际应用的研究也同时得到了快速发展。并将其应用到矿产、石油、煤田、水文、工程地质等勘查领域。均取得良好效果。本次施工是在已有地热水产出的某温泉度假区进行的，其地质任务是在温泉度假区管辖内勘查地下水资源赋存情况。为合理开发利用地热水或地下水资源提供较为详尽的地质依据。根据本次勘查结束后所提供的成果，施钻结果令人满意。
【关键词】 瞬变电磁法 勘查 地热水 资源
温泉度假区可持续发展的前提是具有可持续开发和利用的地热水资源，为此在管辖区内找到新的地热水资源是一项非常重要的工作。
工区地形标高在170-570m之间，属中等切割的中低山区，植被茂盛。多数物探方法均受其影响。而采用小回线装置的瞬变电磁法具有不受地形影响、施工效率高；能穿透阻遏直流电法勘探的高阻屏蔽层；对低阻良导体反应敏感。根据工区地形条件和需要解决的地质任务有多种工作装置供选择，剖面测量和电磁测深同时完成。野外采集的数据是真实地质体的电性反应。需要指出的是由于电磁场是全空间传播的，在观测点附近需要避开人工建造的各种金属结构件和电缆、高压线等干扰源。
1 工区地质概况及地球物理特征
工区位于阴山东西向复杂构造带的东延部分，与巨型新华夏隆起相交之区内，断裂构造发育，印支和燕山期岩浆活动频繁，为热水生成提供了良好条件。区内地层出露为震旦系的钓鱼台组、南芬组、桥头组，下寒武系碱厂组，第四系松散层。混合花岗岩在区内广泛出露。构造以断裂构造为主。
区内由晚元古代及古生代沉积岩和老花岗岩为基底的透、富水性较弱的隔水岩层（岩体）组成。地下水均严格受地质构造控制。区内存在三种类型地下水：受断裂构造控制的深循环型高矿化弱放射性氡矿泉热水；来源于大气降水补给的裂隙水和断裂深循环热水的混合型中矿化水；赋存于第四系松散层和基岩裂隙中的低矿化潜水。
由于干燥的地层和没经过构造破坏的基岩电阻率很高，而含水地层和含水构造带电阻率呈低阻反映，随地层和构造带含水程度的增加电阻率急剧下降。同时含水地层水的矿化程度高和温度的增高都可导致岩层电阻率出现低阻异常。在本工作区内，根据以往地质资料判断可排除其它地质因素导致产生的低阻异常，具备了利用瞬变电磁法（电阻率参数）寻找地下水资源的物性前提。将低电阻率异常判断为是由含水地层或含水的断裂构造带产生的异常，是一种较为可靠和合理的解释。
2 方法原理及野外数据采集
瞬变电磁法（简称TEM）或时间域电磁法（简称TDEM）是通过向不接地回线或接地电偶源供以一定波形的脉冲电流作为一次电磁场，在一次脉冲电磁场间歇期观测地下介质感应的二次涡流场。基本原理就是法拉第电磁感应定律。观测到的瞬变电磁响应随时间变化逐渐衰减。反映地下由浅到深的不同电性层。通过研究不同衰减时间观测到的电磁响应就可达到研究地下不同深度介质的电性特征。根据地质构造和地层岩性与目标体电性特征的差异来解决某些地质问题的一种有效的地球物理勘探方法。
选用的仪器为CUGTEM-2002型瞬变电磁测深仪及配套设备。经在出水井口附近所做的试验分析后，确定野外施工装置参数选取为中心回线装置；发射线圈为6.25m×6.25m；接收线圈1.5m×1.5m；使用64匝数；发送电流100A；电流脉冲宽度40ms；6次以上激发；64次以上叠加进行野外数据观测。
瞬变电磁法勘查测线点距为25m；线距50m-100m；线长200m-1000m；共完成测线15条；剖面总长10650m；物理点455个。
3 资料处理及解释
资料处理及解释软件采用仪器配套的系统软件。瞬变电磁法观测的数据是测点处二次电磁场各时窗的感应电动势，资料处理包括：剔除突变点的过失校正；压制随机干扰和工频干扰的滤波校正；筛选合理采样时间的观测数据用于多测道的剖面图绘制；将归一化感应电动势转换为视电阻率和视深度，用于一维反演计算和等视电阻率剖面的成像。通过对图件反映的电性特征进行分析对比，得出勘查区构造的发育及富水区域分布等解释结论。
3.1 多测道剖面图的认知和解释
（图1）所示：纵坐标为随时间变化的归一化感应电压，由上至下表示从早期到晚期观测的瞬变电磁响应，横坐标为测点。根据瞬变电磁法原理，二次感应涡流场的时间特性和强度与地质体的几何参数和电阻率的高低相关，地质体的体积越大、电阻率越低，二次感应涡流场的强度越大，衰减的时间越长。反之则相反。当接收线圈跨越断层（含水破碎带、裂隙）时，在断层上方所接收的二次场感应电位差比两盘低，在多测道剖面图上表现为双峰异常，“谷”对应断层（低阻体）位置。在图1中7—17号测点间推断为含水断层破碎带引起的异常反映。
3.2 等视电阻率剖面图的认知和解释
（图2）所示：经过一维反演计算后的等视电阻率剖面图纵坐标为视深度，横坐标为测点。其等值线的变化反映出各测点地下不同深度范围内电性层的起伏形态。（图2）中上部的等值线变化均匀，表明横向上浅部地层岩性变化不大，下部等值线横向上起伏较大，150m、450m、750m处出现相对独立且纵向分布的低阻异常区。从电性变化的形态、宽带上看都明显表现出断层（破碎带）构造的电阻率空间分布特征。说明在这些区域存在基岩断层及破碎带，且富水性较好。而底部高阻区视电阻率等值线平缓延展，有规律分布。表明基底地层完整，未受上部构造破坏的影响。
此外还可利用一维反演结果取不同深度的视电阻率值做顺层平面图，根据视电阻率值的变化来分析、推断勘查区不同深度范围内的构造发育和富水性。
4 结语
经过上述由点及面、由已知到未知的分析、研究过程，最后对勘查区作出地质构造及富水性的分析和推断解释，在3个富水区域给出了孔位。在先进行钻探的两个富水区钻孔中都见到了热水，出水量令开发商满意。对在与本勘查区地质条件相类似的地区勘查地下水资源具有指导意义。但并不代表瞬变电磁法可以在任何地质条件下都可取得非常良好的效果。要根据不同的地质条件选取适当的物探方法。
参考文献：
[1]牛之琏.时间域电磁法原理[M].长沙：中南工业大学出版社，1992，12.
[2]程志平.电法勘探教程[M].北京：冶金工业出版社，2007.
[3]宋仁成，刘风荣等.某地区地热勘测工程电法勘查报告，沈阳：东北煤田地质局物探测量队，2010.