T-QGCML 2343-2023 深部地层电性结构探测规范

17.200CCS

D10 T/QGCML

2343—2023深部地层电性结构探测规范Specification

the

detection

of

structures

in

deep

全国城市工业品贸易中心联合会 发

布T/QGCML

2343—2023前言

.................................................................................

II1

...............................................................................

12 规范性引用文件

.....................................................................

13 术语和定义

.........................................................................

14 任务与应用条件

.....................................................................

15 技术设计

...........................................................................

26

.............................................................

37 野外工作

...........................................................................

48 资料处理与解释

.....................................................................

89 报告编写

...........................................................................

9T/QGCML

2343—2023 本文件按照GB/T

—《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国城市工业品贸易中心联合会提出并归口。地矿第二综合物探大队有限公司。本文件主要起草人：傅焰林、林松、金聪、邓小虎、周红伟、程邈、秦长春。IIT/QGCML

2343—20231范围技术要求和规则。害地质等调查中的天然场大地电磁法工作。2 规范性引用文件文件。GB/T

14499

地球物理勘查技术符号GB/T

18314

GPS）测量规范DZ/T

0173

大地电磁测深法技术规程3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1大地电磁测深法

sounding基于电磁感应原理，利用电磁感应的趋肤效应，在地面测量相互正交的频率范围（～10Hz）3.2卡尼亚视电阻率

cagniard

apparent

resistivityρ计量单位为：欧姆米（）。3.3阻抗相位

impedance

阻抗相位（φ）：简称相位，在非均匀介质条件下，实测的电场（E）和磁场（H）皆为复变量，由此计算视电阻率时的相位称为阻抗相位。常用计量单位为：毫弧度（）。3.4趋肤深度

skin

depth磁场场强衰减为地表值的δ位为：米，千米（m，km）。4 任务与应用条件4.1 解决的地质任务——研究深部构造，探测地壳和上地幔的电性结构；——探测盆地高阻基底起伏和埋深，划定盆地范围及其次级构造单元；——探测高阻层（如火成岩、碳酸盐岩、砾岩）覆盖区的下伏构造；——研究断裂和推覆构造的展布；——调查地热资源，研究与地热资源有关的岩浆活动；T/QGCML

2343—2023——用于水文、工程、环境、灾害地质调查，探测与其有关的地质目标体；——探测其他有电阻率差异的目标体。4.2 应用条件——测区内有明显的稳定的电性标志层；——测区内各目标层有足够的尺度，显著的电性差异，能在地表引起可分辨的异常；——测区内地形开阔、起伏平缓，地形地貌条件适合测站布设。5 技术设计5.1 设计准备5.1.1 资料收集——编写设计前，应根据工作任务要求，收集相关的地质、地球物理、地球化学、钻探等资料；——收集或实测测区地层、主要岩矿石电阻率参数资料；——收集测区有关测绘、三角点坐标资料，用

GPS

测量探测点时，应收集

GPS

校正参数。5.1.2 野外踏勘——实地踏勘测区地形、地貌、交通、气象、居民点、植被等条件；调查测区对大地电磁信号有影响的干扰源及其分布情况；——核对收集到的地质、物化探及测绘等资料；依据实际情况，对复核性不好的资料进行补充收集；——利用收集到的地层、岩石电性资料，拟定测区地电模型，进行正演计算，研究所需探测的主要电性标志层在大地电磁测深曲线上显示的特征，合理设计观测频段；——分析测区的噪声水平，研究重复观测可能达到的精度，确定检查点误差；——如地质任务要求只作部分深部测点，设计时应考虑深、浅点相间合理布设。5.2 工作精度——工作精度应根据地质勘查任务，测区噪声水平以及其他因素进行设计；——工作精度分为两档（Ⅰ和Ⅱ），并依据

7.5.4

5）来衡量。视电阻率和相位用均方相对误差来衡量： Ⅰ档：在电磁干扰小的地区，视电阻率和相位的均方相对误差不大于7%； Ⅱ档：在电磁干扰很强的地区，视电阻率和相位的均方相对误差可适当放宽到15%。5.3 方法技术有效性分析及试验在编写设计前，应对采用法可解决的具体地质任务的方法技术有效性做详细分析与评价。5.3.1 应依据下列资料对方法的有效性进行分析：——相邻地区或其他条件类似地区的实际工作成果；——根据收集到的岩矿石电阻率参数等综合资料，建立测区的地电模型，进行正演计算。并进行有效性分析；——根据野外现场踏勘和试验情况，对电磁干扰程度进行评价；——以往的经验勘查模式。5.3.2 方案设计提供依据或检验施工方案的正确性。——测量电极距：试验可依据设计书和工作目的要求，一般选择多个不同电极距，对观测结果对比，确定电极距范围；序号比例尺线距/km点距/km11：1000003～52～421：2000006～104～831：50000015～2010～20T/QGCML

2343—2023——观测时长：根据探测深度和干扰水平确定观测时间，并进行观测时长试验，结合视电阻率和相位曲线圆滑连续情况，选取合理的观测时长。5.4 测网选择5.4.1 测网应根据地质任务、工作性质，探测对象和地形地貌合理选择。点距、线距应能良好反映目标地质体尺度，符合

GB/T

18314

及

DZ/T

0153

的规定。常用比例尺和测网密度见表

1：表1 测网密度表5.4.2表1 测网密度表5.4.2 探测深部构造进行路线测量时，测点距一般不应超过

40km。5.4.4 测线尽可能与已有的地质、物化探勘查剖面（地震测线、垂向电测深点、深钻孔等）重合或靠近。5.4.5 测线、测点号编排采用相同比例尺，点线号按自西向东、自南向北增大的顺序编排。5.4.6 测点位置应避开高压线等电力设施，以及大的村镇、厂矿区、山峰和狭窄的沟谷。5.4.7 在解决特殊地质任务时，设计的测线﹑测点距应根据需要加密。5.5 参数选择——观测频率范围应依据探测任务目标、拟探测的最大深度和测区介质的平均电阻率初步确定——测量电极距应根据所探测的地质目标体规模和电场信号强弱程度确定。实际观测过程中，可根据实际情况（如地形﹑障碍物等因素）适当改变电极距的大小。5.6 设计书编写设计书应包含以下内容，可根据实际情况增加：——地质任务；——测区的位置、地质概况及地球物理特征；——测线和测点布置；——工作方法及技术要求；——计划工作量，各阶段工作安排与时间分配；——投入的人员、设备计划及经费预算情况；——资料处理及解释工作要求和预期成果；——完成任务的质量控制、安全生产、环境保护、职业健康等保障措施；——必要的附图（如测线布置图、地层综合柱状图、正演曲线等）和附表。6 仪器准备性能与使用要求6.1 仪器设备的主要性能指标应达到设计的技术要求：——通频带低频端不宜大于

Hz；——采集通道数不宜少于

6

——应具有全频带、连续时间序列采集和快速存储功能；——应具有实时噪音监测功能，宜具有实时阻抗估计功能。6.2 测量电极应采用不极化电极，内阻﹤30Ω，电极放置在水中检测，电极电位差不超过

。6.3 对仪器设备进行标定、检测及使用应满足以下要求：——仪器的标定（或数据合成测试），应按不同仪器的要求定期进行，相邻两次标定结果的相对误差应不大于

2%；T/QGCML

2343—2023——野外测量仪器应在测区开工和收工前进行平行测试，相邻电道或磁道间测试的频率域结果相对误差应不大于

2%；——磁探头应在开工前进行校准，若发现异常现象应及时校准；——磁探头在搬运、埋设过程中应轻装，轻放，避免撞击；——不极化电极应经常清洗，更换溶液，保持罐内有充足、饱和的电解液，要求极差小于

；——野外工作期间应建立仪器检测、维护记录，详细记述仪器使用中出现的故障和排除故障的措施。严禁使用不正常的仪器设备进行观测；——野外工作期间应视工期长短定期对接收机和附属设备进行调节检测。接收机具有自检功能的，应定期进行自动校准检测；——采用远参考道法工作时，基点与测点采用

GPS

授时或石英钟控制同步观测，其时间精度不得低于

s；——同一测区如有两台或两台以上的仪器一起测量时，测量开工前与结束后应进行多台仪器一致性对比试验： 全频段测定，其中应有以上频点测量结果的均方相对误差小于5%； 某测点m台仪器观测，取n个频点的视电阻率值参与一致性计算。先计算出

m

台仪器在第

i

个频点视电阻率观测值平均值

，其计算公式为： ∑ ⁄ (1)式中：ρ——第

j

i

个频点视电阻率观测值。再计算出第

j

台仪器在第

i

频点视电阻率观测值ρ与

m

台仪器在第

i

均值

的相对误差为

V，其计算公式为：

𝑉

−

⁄

(2)𝜀一致性

𝜀一致性

±√∑ ∑

[𝑉2⁄

𝐿

−𝑛

](3)𝑛式中：L——参与计算相对误差

V的总个数，×n。一致性试验的ε一致性应不大于设计的观测误差，否则应从参加试验的m台仪器中找出偏离均方误差（

偏）大的某仪器不予使用，或经调节该仪器性能后达到一致性要求时方可使用； 从参加一致性试验的m台仪器中找出

偏大的仪器可采用以下公式：𝜀

偏 ±√∑𝑛

( −

2⁄

𝑛−1

(4)7 野外工作7.1 测线、测点布置——测线与测点应按设计书规定进行布置，根据实际情况允许少量在一定范围内调整，面积测量测线的移动，在相应比例尺的图上不超过

0.5cm，路线测量测点挪动不超过

1/2

倍点距；

3

在异常部位；——如因大地电磁测深曲线异常或失去连续性，必须加密测点；——测点不能选在山顶或狭窄的深沟底，应选周围开阔，至少是两对电极范围内地面比较平坦相对高差与极距之比小于

的地方布点；——选点应考虑布极范围内地表土质均匀，点位不能设置在明显的局部非均匀体旁；——所选测点应远离电磁干扰源，一般要求如下： 离开大的工厂、矿山、电气铁路、电站2km以上； 离开广播电台、雷达站以上； 离开高压电力线500m以上； 离开繁忙的公路200m以上。T/QGCML

2343—2023在进行路线测量时，可在比成图比例尺高一倍的大比例尺地形图上定点，但应保证在规定比例尺的图上，坐标偏差小于

，高程误差不超过一个等高线距；——作完的测点，应埋设木桩，桩上标明测点编号，观测日期和施工单位。7.2 观测装置和电磁道布设7.2.1 大地电磁测深法的观测装置可分为标量（Scalar）装置、矢量（Vector）装置和张量（Tensor）

和

Hy

Ex、Hy

和

Ey、Hx

四个值，张量装置同时观测

Ex、Hy、Ey、Hx

和

Hz

五个值。深部地层电性结构探测宜采用张量观测装置。7.2.2 张量测量时宜采用十字形装置，布设时应采用森林罗盘测量确定方位角。水平方向的两对测量电极（Ex、Ey）分别和两个磁棒（Hy、Hx）相交垂直布设，各自方位偏差不大于

1°；水平磁棒（Hy、Hx）埋设于其顶端距中心点

8～

处，垂直磁棒（Hz）垂直向下，埋设于

Hx

方向的顺时针夹角为225°，且距中心点

10m

的位置。十字形装置布极详见图

1：225°图1 十字形装置布极示意图7.2.3

L

2T

3

4其斜交角应大于

70°，方位偏差均应小于

1°。ExHxHyEyHz图2L

形装置布极示意图T/QGCML

2343—2023EyHyHzHxEx图3 T

形装置布极示意图ExHx≥70°

EyHz

Hy图4 斜交装置布极示意图7.2.4 接收电极距应根据观测信号强弱和噪声水平来选择，一般在

50～300m

之间，应按前期试验来确定，如测点周围地表起伏不平，应按实测水平距布极，极距误差应小于。7.2.5电极接地电阻要求不大于

2000Ω，在沙漠、戈壁、高阻岩石露头区，应采用多电极并联，电极四周垫土，周围浇水来降低接地电阻。7.2.6 电极应埋人土中

20～30cm流水旁、繁忙的公路边和村庄内，同时应避免埋设在沟、坎边。7.2.7 水平磁棒入土深度为

30cm

1/2

以上，入土端用土埋实，用水平仪保持其垂直。7.2.8 应在观测前埋设好电极和磁棒，观测时如发现仍有不稳定现象，应检查电极埋设质量和接地条件，经处理达到稳定再记录。7.2.9

3～5m

需用土或石块压实，避免因导线晃动产生电磁干扰。7.3远参考道的设置7.3.1 远参考道的设置分为固定的远参考道法和移动的远参考道法（互参考道法）：——固定的远参考道法是在某固定点（称为参考点）上布置磁棒，其他测点上布置电极和磁棒，测点与参考点上同步观测，参考点的观测数据作为测点数据的参考。观测完毕后，测点围绕参考点移动。在电磁干扰影响范围较大时，宜采用此方法；——互参考道法是在相距一定距离的两点上同样布置电极和磁棒，同步观测，两测点的磁道（或电道）分别互作参考。观测完毕后，两点同时移动。在局部范围有电磁干扰时，宜采用此方法。7.3.2 采用固定参考道法时，参考点应选在干扰背景小，地面开阔平坦，测区内较适中的位置。7.3.3 采用互参考道法时，两测点间的距离应根据测区的噪声水平，通过观测试验来确定。7.3.4 远参考道法观测装置的布设与

节中各条规定相同。T/QGCML

2343—20237.4 观测7.4.1仪器到达测点，电极﹑磁棒的布设连接工作就绪后，观测前应检查以下内容：——电道、磁道信号线与屏蔽层的绝缘度应大于

Ω；——各信号线与大地的绝缘电阻应大于

——电极﹑磁棒、信号线的埋置和布设应按

节中各条的规定进行；——应检查仪器与传输线连接是否正确，是否牢固，接收电极接地是否良好，电源电压和仪器是否正常，磁棒布设方向是否正确；——按班报表各项内容逐项检查记录。7.4.2 仪器启动后应按仪器操作说明书进行各项测试，如噪声测试、增益测试和极性比较等。7.4.3 每个测点应达到完成地质任务所必须观测的最低观测频率。7.4.4 每个频点应有足够的叠加次数，特别是低频段数据质量，如达不到要求，应延长观测时间，增加叠加次数，以保证数据质量。7.4.5 开始观测时，除操作人员以外的其他人员应远离测站；在观测过程中，对有实时监测功能的仪器应随时注意监视各道变化，如遇记录道饱和、严重干扰等现象，应及时调整参数和补测。7.4.6 观测时要做野外观测现场工作记录。除按规定认真填写工作记录和测点布置等信息外，还应记录观测点附近的地质现象、地形地貌、可能引起噪声的干扰源等。要求字迹清晰，不应出现涂改。7.4.7 每天收工后应及时将当天采集的数据传入计算机，经检查确认无丢失遗漏数据后，另存盘备份并设定为唯一标识，直至确认所有数据无遗漏并备份成功后方可清除仪器内存储的数据。7.4.8 每天应及时对所测的数据进行处理，并对数据进行评价，填写视电阻率曲线、相位曲线质量评价表，对不符合数据质量要求的应择日重测。7.4.9 野外施工结束，应将本区观测记录刻制光盘存档。并注明施工单位、测区、测线号、测点号、操作员姓名、日期等。7.5 检查点的规定7.5.1 检查点应是同一测点，不同日期，重新布设进行的重复观测。7.5.2 所做检查点，要求在测区面积内分布均匀，并应选在干扰相对平静的地区，不能集中在一段时间内作。发现异常的区域，宜布置检查点。7.5.3 检查点数不得少于全测区测点的

3%。7.5.4 ρxy、ρyxφxy、φyx应频点的数值接近。经编辑、插值后检查点与被检查点同一极化的均方相对误差

m≤7%。均方相对误差

m

计算公式：2𝑛

∑2𝑛

∑𝑛

(𝐴𝑖−𝐴𝑖

𝐴

＇

2)

(5)式中：n——检查观测并参与统计的频点数，、2、3…n；A——第

i

频点原始观测视电阻率（ρ、ρ）或相位（φ、φ）；A——第

i

频点检查观测视电阻率（ρ、ρ）或相位（φ、φ）；A=(A+A。7.5.5 在噪声干扰强的地区，检查点的均方相对误差达不到

7.5.4

的规定时，可适当放宽到

15%在设计书中明确规定。7.6 野外资料质量评价——每个测点的视电阻率和相位四条曲线应分别进行评定，按级登记；——全频段视电阻率曲线和相位曲线的质量评价分为：I级：85%以上频点的数据，标准偏差不超过，曲线连续性好，能严格确定曲线类型； Ⅱ级：75%发上频点的数据，标准偏差不超过，曲线形态明确，无明显脱节现象； Ⅲ级（不合格）：数据点分散，不能满足（Ⅱ）级的要求。——测深点质量的评价：应根据测区的噪声水平，可解决地质问题的程度，以及曲线的质量级别加以评定：T/QGCML

2343—2023 IIⅢⅡ级：测点的视电阻率和相位四条曲线Ⅱ级不少于三条，频率范围符合设计要求； Ⅲ级（不合格）：不能满足Ⅱ级的要求。7.7 提交的野外资料7.7.1提交原始资料包括：——仪器标定、平行测试、一致性检测记录（含电子文档）；——磁探头、仪器的校准文件（含电子文档）；——野外观测班报记录；——测地数据（含电子文档）；——各测点和质量检查点的时间序列数据（含电子文档）。7.7.2提交基础资料包括：——实际材料图（测网位置、检查点位置、物性测定点位、干扰源位置和比例尺等）；——各测点的视电阻率及相位—频率测深曲线图册（含电子文档）；——各测线的视电阻率及相位—频率测深拟断面图（含电子文档）；——质量检查点误差统计表及曲线；——电阻率参数测定记录及质量评价表；——野外工作小结。8 资料处理与解释8.1 资料处理8.1.1 逐点检查——数据分散、噪音水平高的点；——曲线形态异常的点；——需切除时间漂移的点。8.1.2 数据计算和阻抗，达到抑制噪音干扰的目的。8.1.3 数据整理——对数据偏离太大、明显不合理的频点予以删除，删除频点的原则为： 删掉的频点数在每个级次不应超过本级次频点数的三分之一； 删掉的频点数不大于总频点数的15%； 不能连续删掉多于三个的频点； 保留的频点在整条曲线上应均匀分布。——由张量测量结果，通过数据处理确定主轴方向，进而获得

TE（Transverse

）和

（Transvers

）模式的视电阻率和相位曲线；——对视电阻率、相位曲线按极化模式分别剔除干扰大的频点﹐再按曲线形态进行剔除频点内插；并应保留原始数据，供以后的再处理和检查处理之用。8.1.4 静位移校正和地形校正——按测线对平滑后曲线进行静态效应分析，可参考利用相位资料进行识别，依据地质构造和地形起伏情况判断静态效应及其严重程度；根据分析结果对视电阻率曲线进行静态校正，或者选取二维、三维反演软件进行反演以消除静态效应；——对地形复杂地区，宜采用合适的方法进行地形校正，例如比值法校正，或者选取带起伏地形反演的二维、三维软件进行反演以直接校正地形影响；T/QGCML

2343—2023——为判别多次资料处理过程的真实性、可靠性，应检查处理过程正确与否，并将处理结果与原始资料进行比较，还应对多次处理引起的误差进行评估，以确保原始数据中的固有真实信息或趋势在处理结果中得到保留或增强。8.2 资料解释8.2.1 总则和综合地质解释需要交叉或反复进行，使资料解释工作逐步深化。8.2.2 定性解释——定性解释的任务是划分异常，并初步确定引起异常的地质原因；——根据初步建立的地质—地球物理模型和标志，对全测区

MT

测深曲线类型进行分析，对比、总结相同类型曲线分布特征，了解构造分区的地电规律；——定性解释通常采用从已知到未知的类比法和模型对比法等，有时还需运用定量计算的结果来支持定性的结论，定性解释要多次反复进行；——利用张量阻抗分解方法得出的阻抗特征，对测区成果做出相应的定性解释。8.2.3 定量解释——在完成定性解释基础上进行定量解释，在定量解释中对定性解释进行修正，两者相互结合；——定量解释要尽可能利用测区内实测的物性参数、已有地质勘探控制的地下地质情况以及其他物探资料作为约束条件和先验控制信息，并利用定性解释的分析结论或认识建立反演初始模型，以减少定量反演的多解性；——在地形平缓和横向电阻率变化不太大的地电条件下，一般先进行一维反演；在进行一维反演后，结合曲线特征，确定是否进一步进行高阶反演；——对地形起伏较大和横向电阻率变化较大地电条件下的成果资料，一般应进行带地形的二维反演或三维反演。利用反演结果绘制电阻率—深度断面图或电阻率立体图等成果图件，描述深部地层的电性结构分布。8.2.4 综合地质解释——在定性解释和定量解释的基础上，依照探测目标任务要求，根据各种地质体的地质—地球物理模型特征，结合测区的地质情况和工程勘查资料，将地球物理定性和定量解释成果客观合理地转变成推断的地质体或现象，最终确定地质体或现象的性质、深度﹑规模、形态及其相互关系；——根据定性、定量和综合地质解释结果编绘地质—地球物理综合解释成果图。并对资料解释成果的可靠性进行评估，说明可能存在的