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天然电场物探打井找水仪测出的图有时会测一遍一个样,这是什么原因呢?

时间 : 2022-10-27 点击量 : 136

  天然电场物探打井找水仪测出的图复测大多数是一致的,但也发现有时会相差很大,甚至测一遍一个样。当我们在这些地方用两部仪器同时测量时,测出的两个图却又是完全相同的。这说明两次测量不一致的原因,不是仪器的问题,主要是因为在测线中没有地质异常,或者说有用信号太弱,而无用信号又不稳定造成的。在这里可以借用一个词,叫做“信噪比”太小,或叫做“正不压邪”。


打井找水仪

 

  天然电场物探打井找水仪是利用天然电磁波向地下传播再返回来的回波,取其电分量研制而成的仪器。根据我们的观察,天然电磁波的来源主要是大地游散电流和工频电场形成的电磁波。凡是有用电的地方,不论是输电线路还是用电器具都会产生工频电场。这些工频电场有人叫作“人为电场”,以区别天然电场和人工电场。人为电场产生的电磁波有时较稳定,有时不稳定。

 

  变压器和三相电机都有接地,就会有游散电流流入地下。用电越多,游散电流就越大。从接地处向外距离越远游散电流会越来越弱。大地游散电流中影响最大的是50赫兹的工频电流,也叫工业游散电流。受它的影响会使天电仪测量出的数值增大且有所变化。

 

  在图评20197期图评中,靠近变压器的剖面图的最大值比50米之外测出的最大值增大了76倍,而且图型结构不一致。有的学者以工业游散电流为主要场源,研究出了“游散大地电流法”和“声频大地电场法”进行找水,取得了一定的效果,就是很好的证明。

 

  “人为电场”的影响程度我们认为有以下四个方面:

 

  一是较大范围内的“区域用电水平”。在城镇附近、企业较多的公路两侧、村落密集的乡村等区域,所有的大大小小的游散电流等汇合到一起,会使区域内整体的游散电流偏大。泥岩测出的数值大都很小,但在这样的区域,即使地下全是泥岩,测量数值也不会很小。湖南的一个仪器用户,在湘潭县030县道旁的一个较大的村庄内打了148米全是泥岩,无水,测出的数值却高达1.6。而在村落稀疏经济不发达的山区、广袤的地广村稀的大平原,整体的区域用电水平不高,游散电流就偏小,地下即使是坚硬的花岗岩,测量数值也大不起来,有时仅为0.0几,容易误认为是泥岩。

 

  二是用电设施入地电流的大小和稳定性。例如电气化铁路(含高铁)的牵引机车电机功率很大,使用的是交—直—交运行方式,入地的游散电流很大,机车在铁路上又是来回奔跑的,忽远忽近,产生的游散电流忽大忽小,很不稳定,对天然电场物探打井找水仪测量造成了巨大的影响。再如电焊机的接地入地电流也是忽大忽小很不稳定的。同样,三相电机和变压器的负荷也是随时变化的。变压器的负荷越大,接地的游散电流也会越大。

 

  三是地下岩石的导电性能。岩石导电性越好游散电流扩散越远。以粘土矿物为主的岩土导电性好,游散电流传播很远。以长石石英矿物为主的火成岩导电性差,游散电流传播较近。我们在大面积泥岩地区离开高铁5公里测试,电动机车的游散电流影响仍然很大,而在坚硬的玄武岩地区距离高铁不足2公里却影响很小。

 

  四是地下是否有客观存在的地质异常。在测线中真实存在的地质条件的变化,例如断层、破碎带、溶洞、不同岩性的接触带等都是死的、静态的、不会随时间变化的,它反映出来的就是真异常。如果在测线中没有这些东西,仪器仍然要出数据,要绘图件,这些图件所反映出来的就只剩下那游散电流和工频电磁波的瞬间变化了。“山中无老虎,猴子称大王”,就会测一遍一个样。“正不压邪”的情况大多出现在游散电流太大、电磁环境不好或是泥质岩石为主的含水不好的区域。

 

  在20198号图评中有两个案例,这两个案例的地层都是白垩系的泥质岩石,岩性相同,相距不远,都是极贫水区,但这两个案例距某食品厂远近不同。上图距食品厂250米,电磁环境好,前后两次测出的剖面图几乎完全相同,测出的最大值都不大于0.05,说明真实的可用的电磁波的信号虽然很小,但比较稳定,我们利用深度在130米的相对高值层定点,打出了每小时8方的好井。下图在食品厂外10米,测出的最大值达0.6以上,比上图大了十几倍,前后两次的剖面图一致性很差,如果硬要从中找出两个测点一致的高值点也是牵强附会,纯属偶然。这种情况,数值的大小变化不代表岩性和裂隙的真实变化,都是信号源的瞬间变化。在第二个图测线附近打了两个二百多米的深井,滴水未见。反过来看,只要是测一遍一个样就可以认定是“正不压邪”,无点可选。

 

  针对时有发生的“正不压邪”问题,可以采取以下对策:

 

  一是在高铁两侧,当在一条测线中既有真的也有假的时,可能也会出现原测图和复测图不一致,一个图反映很好,另一个反映不好。这个情况不能排除一个是真的,一个是假的,究竟哪个真哪个假呢?这时最好再测第三遍,“三测两同”的异常可以信以为真,因为假异常出现的概率要达到2/3是不易的,“三测三异”的异常就应该放弃,说明确实是“正不压邪”。

 打井找水仪

  浅层的高低值下传造成的异常只要复测一致也应属于真异常,但真异常是否有水还要结合水位深浅、岩性条件、地形地貌和异常的明显程度进一步判断。

 

  二是在低值地区存在的农用变压器或孤立的工厂,在测量时要停电并断开变压器开关。如果无法做到停电可以远离工厂或变压器,远离多少要视其用电量大小而定,在上面的图评中的工厂的变压器容量为250千伏安,厂内的用电总功率为530千瓦,图评中的上图位置距离工厂200米,这么远干扰才完全消失。当既不能停电又不能远离时,测出的数值是失真的。

 

  在大多数情况下人为电场较为稳定,只要有明显的异常,复测一致性好,说明异常是真实的,可以利用。

 

  “正不压邪”是坏事,但它却为判断异常真假提供了一种分析方法,坏事就变成了好事。

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