淺談航空電磁探測技術在資源環境調查中的應用

何怡原　梁盛軍　余學中

摘要：航空電磁技術是一種快速、高效的地球物理勘查技術，具有快速、高效、可大面積覆蓋等優勢。該技術以電磁感應原理為基礎，在礦產普查、地下水資源勘查、土壤鹽漬化調查、海水入侵調查等方面有著廣闊的應用前景。

關鍵詞：航空電磁技術；礦產；水資源；海水入侵

航空電磁勘探是航空物探方法的—種。它是通過飛機上裝備的發射線圈向地下發射電磁信號，在地下地質體中產生感應電磁場，利用接收線圈接收感應信號，對感應信號進行分析，進而達到探測地下地質體的目的。

上世紀50年代初，加拿大首先研制成功航空電磁測量系統，以固定翼飛機為平臺。近年來，航空電磁測量系統迅速發展，包括受地形影響更小的直升機航空電磁系統也投入生產，在國內外多金屬礦勘查、水資源調查中應用效果顯著。

1 關于航空電磁勘探的概述

不同地質體間存在的電性差異，是采用航空電磁法進行地質調查的地球物理學前提。當地下存在良導體（如金屬礦、咸水層等）時，地質體受激發產生強感應電流，接收線圈接收到的電磁場信號強、衰減慢；當地下存在高阻體（如淡水層等）時，地質體受激發產生的感應電流十分微弱，電磁場信號衰減快。因此，通過分析接收信號衰減特征就可以判斷地下介質的電性特征。

航空電磁勘查方法可分為時間域航空電磁探測和頻率域航空電磁探測兩種方法。時間域航空電磁又稱為航空瞬變電磁法，是利用機載線圈發射電流，在發射電流關斷后，直接記錄感應電磁場，該方法穿透和分辨低阻覆蓋能力強、受地形起伏的影響小，探測范圍在地下幾十米至幾百米之間；頻率域航空電磁法研究的是感應電磁場與頻率的關系，原則上脈沖基頻越高，采集數據的信噪比越好，但脈沖基頻較低時，上覆巖層的響應受壓制，可以更好的區分導體和上覆巖層，頻率域航空電磁法的探測范圍為近地表至上百米深處。

2 航空電磁探測技術的應用

由于航空電磁探測方法具有快速、高效、高分辨率、對良導體敏感等優勢，航空電磁勘查系統在礦產普查、地下水資源勘查、土壤鹽漬化調查、海水入侵調查等方面都有著廣闊的應用前景。

2.1 航空電磁法在礦產勘查中的應用

金屬礦產的電阻率相對周圍巖石通常較低，會引起強烈的電磁響應低阻異常，因此，航空電磁勘查一直都是勘查金、銅等金屬礦產的重要手段。通過高精度航空電磁測量，可以快速圈定找礦靶區。相比于地面瞬變電磁法，航空瞬變電磁法更適應山區等地形切割劇烈地區的測量需求，在隱伏鈾礦、多金屬礦等勘查中發揮重要作用。我國在新疆東天山等地區利用航空瞬變電磁法，勘查發現大型金礦，并圈定多處銅鎳礦成礦遠景區。1

2.2 航空電磁法在地下水調查中的應用

第四系含水層中的潛水和承壓水由于沉積環境、揮發和補給條件的不同，形成咸水或淡水水體，其最大的區別就是含鹽量，即導電性的不同。因此，利用航空電磁探測技術進行地下水水質填圖成為一種廉價、高效的方法。利用一維反演方法對航空瞬變電磁數據進行處理，可以劃分出第四系內不同深度的含水層、古河道等，對咸水層和淡水層均有顯著響應。

2.3 航空電磁法在農林業地質調查中的應用

航空電磁法可以清晰的劃分出砂（高阻），砂土、粘土（中低阻），鹽漬土（良導體），為農作物和經濟作物的選擇提供參考，在土壤鹽漬化、土壤顆粒度等區域農業生態地質調查中發揮作用。此外，航空電磁法還可在荒漠和草原地區劃分出細土平原（低阻），即適合農作物生產及種草造林的地區，對退耕還林工作大有裨益。在國外，航空電磁法還被用于小流域綜合治理、農業生產和草場建設規劃，取得了顯著效果。

2.4 航空電磁法在海水入侵調查中的應用

采用時間域和頻率域航空電磁法進行海水入侵調查均可取得顯著效果。

在淡水和砂體高阻區，電磁響應弱；沿海咸水和粘質土低阻區，電磁響應強烈；過渡類型水和亞砂土區，電磁響應介于二者之間。根據不同水質上的航空電磁響應特征，結合航空電磁反演得到的視電阻率分布，參考水文地質資料，可以確定咸、淡水的分布范圍。類似地，在濱海平原地區，海水為良導體，電磁響應強烈，航空電磁法非常適合用來圈定海水入侵的范圍，在沿海地區尋找淡水資源。

此外，如沿海地區第四系地層中有斷裂分布，海水可能沿斷裂入侵內地。某些地區，斷裂破碎帶充填裂隙水，較圍巖呈現相對低阻。因此，航空電磁法還可被用于調查第四系內的斷裂分布。

2.5 航空電磁法在淺海測深中的應用

美國海洋研究和發展中心曾分別利用時間域和頻率域的航空電磁系統探測淺海水域的海水深度，試驗表明時間域航空電磁系統可探測水深達40～60米。澳大利亞研究人員利用直升機瞬變電磁系統在巴克斯泰斯海峽進行飛行測量，以評估海水測深儀的測量準確性，獲知海底地形。試驗表明，在沿海淺水水域，航空瞬變地磁法可以較為準確地探測到海水深度，甚至海底沉積厚度。但飛機在海面上空飛行時，必須精確控制飛行高度和電磁吊艙的擺動，同時還需要進一步改進數據解釋技術，研究在高導覆蓋情況下的數據處理方法，獲得較大的探測深度。

參考文獻：

[1]孟慶敏，高衛東，滿延龍，等.航空電磁法區域農業生態地質調查與評價[J].物探與化探，2004，28（4）.

[2]孟慶敏.頻域航空電磁法在水環領域應用問題.中國地質學會2013年學會年會摘要匯編，2013.

[3]駱燕.航空瞬變電磁法在我國淺覆蓋區尋找多金屬礦應用前景.中國地質學會2013年學會年會摘要匯編，2013.

1項目：中國地質調查“雄安新區資源環境承載能力綜合監測和透明雄安數字平臺建設（中國國土資源航空物探遙感中心）”（121201003000172401）項目資助