五、电磁测深法

图4-7　用ZX装置探测地下电缆

两种方法都在地面上测电场和磁场分量，计算出视电阻率，再对资料进行推断解释。

式中：ρα为大地电磁测深法测得的视电阻率；Ex为平行x轴方向上的电场振幅；Hy为平行地面并垂直于x轴方向上的磁场振幅；KE、KH为电极装置系数；是采用水平电偶极源赤道偶极装置时的视电阻率的振幅值；ΔUE为电场水平分量Ex在MN间产生的电位差；ΔUH为磁场垂直分量Hz的感应电动势在MN间产生的电位差；AB为供电极距；MN为测量电极距；r为场源到测点之间的距离；n、s分别为接收线圈的圈数和面积。

两种方法的视电阻率理论曲线都有二层和三层曲线，三层曲线也用H、K、Q、A命名，但形状较直流电测深视电阻率曲线复杂。实测曲线的解释基本和直流电测深法类似，主要是量板拟合法和计算机反演。大地电磁测深法具有不需供电设备、使用的频率范围大（0.001～10.0Hz）、勘探深度大（几百公里）、能穿透高阻层、对低阻层分辨能力强、等值范围小等优点，多用于地壳结构和区域地质构造的研究，也用于地热田、地震预报、寻找地下水资源及工程地质勘探等方面。人工频率电磁测深法的优点是分辨力较高，各向异性影响小，能穿透高阻屏蔽层，测量参数多便于综合分析，劳动强度小，工效高，但穿透深度较大地电磁法为浅。

现举个应用实例，研究区表层为10m厚的黄土，下伏石炭纪灰岩。频率测深结果如图4-8所示。在剖面平面图上低阻异常非常明显，表明在r=164m反映的深度存在含水溶洞，在等ρωEx平面图上反映了近东西向（有扭曲）低阻条带和零星低阻闭合区，ρωEx最低为50Ω·m，最高为1500Ω·m，差异达30倍。所勾绘出的低阻封闭带与该地下原有的输电电缆位置不一致，也无大管道等低阻干扰体。因此50Ω·m和100Ω·m的低阻闭合线（未闭合之处是因测线没有布置到之故），推断为含水溶洞发育区，圈出的溶洞发育带方向与原地质推断结果吻合。后又打7个验证钻孔，其中3号、4号两孔均证实有溶洞存在，1号、2号、6号孔有裂隙状溶洞，5号孔为充填黄土的溶洞，溶洞下灰岩完整，故相对呈高阻反映[29]。

图4-8　频率电磁测深探测含水溶洞分布（单位：Ω·m）