大地测量与地球动力学

基于AMT的地电阻率观测场地优化选择研究——以辽宁新城子深井地电阻场地为例

张志宏 ¹ , 侯作亮 ¹ , 杨士超 ¹ , 李梦莹 ¹ , 黄明威 ¹

大地测量与地球动力学 | 观测技术 2025,45(4): 436-440

收起

大地测量与地球动力学 |观测技术 2025 , 45 (4) : 436 -440

基于AMT的地电阻率观测场地优化选择研究——以辽宁新城子深井地电阻场地为例

全屏

[Author(id=1322940986476864391, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, orderNo=0, firstName=null, middleName=null, lastName=null, nameCn=null, orcid=null, stid=null, country=null, authorPic=null, dead=0, email=568950612@qq.com, emailSecond=null, emailThird=null, correspondingAuthor=0, authorType=1, ext={EN=AuthorExt(id=1322940986841768842, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, authorId=1322940986476864391, language=EN, stringName=Zhihong ZHANG, firstName=Zhihong, middleName=null, lastName=ZHANG, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 Liaoning Earthquake Agency, 44 North-Huanghe Street, Shenyang 110034, China, bio={"content":"

ZHANG Zhihong, senior engineer, majors in seismic electromagnetic theory, E-mail: 568950612@qq.com

"}, bioImg=null, bioContent=

ZHANG Zhihong, senior engineer, majors in seismic electromagnetic theory, E-mail: 568950612@qq.com

, aboutCorrespAuthor=null), CN=AuthorExt(id=1322940988116837260, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, authorId=1322940986476864391, language=CN, stringName=张志宏, firstName=null, middleName=null, lastName=null, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 辽宁省地震局, 沈阳市黄河北大街44号, 110034, bio={"content":"

张志宏, 高级工程师, 主要从事地震电磁理论研究, E-mail: 568950612@qq.com

"}, bioImg=null, bioContent=

张志宏, 高级工程师, 主要从事地震电磁理论研究, E-mail: 568950612@qq.com

, aboutCorrespAuthor=null)}, companyList=[AuthorCompany(id=1322940986036462466, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, xref=null, ext=[AuthorCompanyExt(id=1322940986086794115, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, companyId=1322940986036462466, language=EN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 Liaoning Earthquake Agency, 44 North-Huanghe Street, Shenyang 110034, China), AuthorCompanyExt(id=1322940986149708676, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, companyId=1322940986036462466, language=CN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 辽宁省地震局, 沈阳市黄河北大街44号, 110034)])]), Author(id=1322940988217500557, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, orderNo=1, firstName=null, middleName=null, lastName=null, nameCn=null, orcid=null, stid=null, country=null, authorPic=null, dead=0, email=null, emailSecond=null, emailThird=null, correspondingAuthor=0, authorType=1, ext={EN=AuthorExt(id=1322940988506907535, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, authorId=1322940988217500557, language=EN, stringName=Zuoliang HOU, firstName=Zuoliang, middleName=null, lastName=HOU, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 Liaoning Earthquake Agency, 44 North-Huanghe Street, Shenyang 110034, China, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null), CN=AuthorExt(id=1322940988632736657, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, authorId=1322940988217500557, language=CN, stringName=侯作亮, firstName=null, middleName=null, lastName=null, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 辽宁省地震局, 沈阳市黄河北大街44号, 110034, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null)}, companyList=[AuthorCompany(id=1322940986036462466, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, xref=null, ext=[AuthorCompanyExt(id=1322940986086794115, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, companyId=1322940986036462466, language=EN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 Liaoning Earthquake Agency, 44 North-Huanghe Street, Shenyang 110034, China), AuthorCompanyExt(id=1322940986149708676, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, companyId=1322940986036462466, language=CN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 辽宁省地震局, 沈阳市黄河北大街44号, 110034)])]), Author(id=1322940988930532244, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, orderNo=2, firstName=null, middleName=null, lastName=null, nameCn=null, orcid=null, stid=null, country=null, authorPic=null, dead=0, email=null, emailSecond=null, emailThird=null, correspondingAuthor=0, authorType=1, ext={EN=AuthorExt(id=1322940989060555670, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, authorId=1322940988930532244, language=EN, stringName=Shichao YANG, firstName=Shichao, middleName=null, lastName=YANG, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 Liaoning Earthquake Agency, 44 North-Huanghe Street, Shenyang 110034, China, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null), CN=AuthorExt(id=1322940989387711383, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, authorId=1322940988930532244, language=CN, stringName=杨士超, firstName=null, middleName=null, lastName=null, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 辽宁省地震局, 沈阳市黄河北大街44号, 110034, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null)}, companyList=[AuthorCompany(id=1322940986036462466, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, xref=null, ext=[AuthorCompanyExt(id=1322940986086794115, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, companyId=1322940986036462466, language=EN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 Liaoning Earthquake Agency, 44 North-Huanghe Street, Shenyang 110034, China), AuthorCompanyExt(id=1322940986149708676, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, companyId=1322940986036462466, language=CN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 辽宁省地震局, 沈阳市黄河北大街44号, 110034)])]), Author(id=1322940989484180377, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, orderNo=3, firstName=null, middleName=null, lastName=null, nameCn=null, orcid=null, stid=null, country=null, authorPic=null, dead=0, email=null, emailSecond=null, emailThird=null, correspondingAuthor=0, authorType=1, ext={EN=AuthorExt(id=1322940989773587355, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, authorId=1322940989484180377, language=EN, stringName=Mengying LI, firstName=Mengying, middleName=null, lastName=LI, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 Liaoning Earthquake Agency, 44 North-Huanghe Street, Shenyang 110034, China, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null), CN=AuthorExt(id=1322940989853279132, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, authorId=1322940989484180377, language=CN, stringName=李梦莹, firstName=null, middleName=null, lastName=null, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 辽宁省地震局, 沈阳市黄河北大街44号, 110034, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null)}, companyList=[AuthorCompany(id=1322940986036462466, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, xref=null, ext=[AuthorCompanyExt(id=1322940986086794115, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, companyId=1322940986036462466, language=EN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 Liaoning Earthquake Agency, 44 North-Huanghe Street, Shenyang 110034, China), AuthorCompanyExt(id=1322940986149708676, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, companyId=1322940986036462466, language=CN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 辽宁省地震局, 沈阳市黄河北大街44号, 110034)])]), Author(id=1322940989932970910, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, orderNo=4, firstName=null, middleName=null, lastName=null, nameCn=null, orcid=null, stid=null, country=null, authorPic=null, dead=0, email=null, emailSecond=null, emailThird=null, correspondingAuthor=0, authorType=1, ext={EN=AuthorExt(id=1322940990201406368, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, authorId=1322940989932970910, language=EN, stringName=Mingwei HUANG, firstName=Mingwei, middleName=null, lastName=HUANG, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 Liaoning Earthquake Agency, 44 North-Huanghe Street, Shenyang 110034, China, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null), CN=AuthorExt(id=1322940990285292449, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, authorId=1322940989932970910, language=CN, stringName=黄明威, firstName=null, middleName=null, lastName=null, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 辽宁省地震局, 沈阳市黄河北大街44号, 110034, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null)}, companyList=[AuthorCompany(id=1322940986036462466, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, xref=null, ext=[AuthorCompanyExt(id=1322940986086794115, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, companyId=1322940986036462466, language=EN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 Liaoning Earthquake Agency, 44 North-Huanghe Street, Shenyang 110034, China), AuthorCompanyExt(id=1322940986149708676, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322940977320698728, companyId=1322940986036462466, language=CN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 辽宁省地震局, 沈阳市黄河北大街44号, 110034)])])]

张志宏¹, 侯作亮¹, 杨士超¹, 李梦莹¹, 黄明威¹

作者信息

1 辽宁省地震局, 沈阳市黄河北大街44号, 110034

作者简介:

张志宏, 高级工程师, 主要从事地震电磁理论研究, E-mail: 568950612@qq.com

Research on the Optimization of Earth Resistivity Observation Sites Based on AMT: A Case Study of Deep Well Resistivity Site in Xinchengzi, Liaoning

Zhihong ZHANG¹, Zuoliang HOU¹, Shichao YANG¹, Mengying LI¹, Mingwei HUANG¹

Affiliations

1 Liaoning Earthquake Agency, 44 North-Huanghe Street, Shenyang 110034, China

ZHANG Zhihong, senior engineer, majors in seismic electromagnetic theory, E-mail: 568950612@qq.com

出版时间: 2025-04-15 doi: 10.14075/j.jgg.2024.04.190

文章导航

摘要

收起

利用音频大地电磁测深(AMT)与高密度电阻率相结合的方法，在辽宁新城子深井进行地电阻率观测，探测地下电性结构分布情况。通过精细探测，圈定了含水区的空间位置、范围和形态等关键参数，为多极距多层地震地电阻率场地选择和设计提供了重要参考。

关键词

音频大地电磁测深 / 深井地电阻率 / 场地选择

Abstract

收起

Using a combined method of audio-frequency magnetotellurics(AMT) and high-density resistivity, resistivity observations were conducted in the deep well of Xinchengzi, Liaoning, to investigate the distribution of underground electrical structures. Through detailed exploration, critical parameters such as the spatial location, range, and morphology of the aquifer zone were delineated, providing valuable references for the selection and design of multi-pole distance multi-layer earth resistivity sites.

Key words

audio-frequency magnetotellurics / deep well earth resistivity / site selection

引用本文

张志宏, 侯作亮, 杨士超, 李梦莹, 黄明威. 基于AMT的地电阻率观测场地优化选择研究——以辽宁新城子深井地电阻场地为例. 大地测量与地球动力学, 2025 , 45 (4) : 436 -440 . DOI: 10.14075/j.jgg.2024.04.190

Zhihong ZHANG, Zuoliang HOU, Shichao YANG, Mengying LI, Mingwei HUANG. Research on the Optimization of Earth Resistivity Observation Sites Based on AMT: A Case Study of Deep Well Resistivity Site in Xinchengzi, Liaoning[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2025 , 45 (4) : 436 -440 . DOI: 10.14075/j.jgg.2024.04.190

正文

收起

鉴于地表地电阻率易受人类活动和自然环境因素的影响，国内学者提出了井下地电阻率观测方法^[1-3]。观测场地的选择直接影响着深井地电阻率观测结果的可靠性。在地电阻率观测场地的选择中，常用高密度电阻率法^[4]，但该方法在解释地下深部地质结构方面存在一定局限性。相较之下，大地电磁测深法(MT)能够解决深部地质结构解释的难题，其利用天然交变电磁场研究地下电性结构^[5-6]。此外，音频大地电磁测深(AMT)作为一种频域地球物理勘探方法，具有丰富的频谱信息和强穿透能力，适用于含水层识别和地质灾害调查等领域，为深井地电阻率观测提供了有力支撑。

1 基本原理

收起

1.1 基本理论

MT方法的场源来自于大气层高度，可以被视为场源位置无穷远的均匀平面电磁波，并且垂直入射地面。研究电磁波在地下介质中的传播规律均基于麦克斯韦方程组，即

(1)

$\nabla \times E=-\frac{\partial B}{\partial t}$

(2)

$\nabla \times H=j+\frac{\partial D}{\partial t}$

(3)

$\nabla \times B=0$

(4)

$\nabla \times D=\eta$

式中，E为电场强度，单位V/m；B为磁感应强度，单位Wb/m²；H为磁场强度，单位A/m；j为传导电流密度，单位A/m²；D为电位移，单位C/m²；

$ \frac{\partial D}{\partial t}$

为位移电流密度；η为自由电荷体密度，单位C/m³。

此外，当介质为各向同性时，电磁场的4个基本量(E、D、B、H)可通过介电常数ε和磁导率μ联系起来，加上欧姆定律，组成了电磁场中物质的本构关系：

(5)

$D=\varepsilon E$

(6)

$B=\mu H$

(7)

$j=\sigma E$

式中，ε为介电常数，单位F/m；μ为磁导率，单位H/m；σ为电导率，单位S/m。此外，介电常数ε和磁导率μ经常以相对真空中的真空介电常数ε₀和真空磁导率μ₀方式给出，即

(8)

$\varepsilon=\varepsilon_0 \varepsilon_r$

(9)

$\mu=\mu_0 \mu_r$

式中，μ₀取4π×10^－7 H/m；ε₀取8.85×10^－12 F/m；ε_r和μ_r分别为相对介电常数和相对磁导率。因此，式(5)和式(6)可表示为：

(10)

$D=\varepsilon_0 \varepsilon_r E$

(11)

$B=\mu_0 \mu_r H$

将式(7)~(9)代入到式(1)~(4)：

(12)

$\nabla \times E+\frac{\partial B}{\partial t}=0$

(13)

$\nabla \times B=\mu_0 \mu_r\left(\sigma E+\varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{\partial E}{\partial t}\right)$

(14)

$\nabla \times B=0$

(15)

$\nabla \times E=\frac{\eta}{\varepsilon_0 \varepsilon_r}$

在AMT中，满足以下基本假设：

1) 地球内部没有电荷积累，电磁场的场源均位于地球外侧，即

$ \nabla \times E=0$

。

2) 相对于地球内部岩石圈物质的电阻率变化，ε_r和μ_r的变化可以忽略不计，在MT方法中，对于地球内部的介质，ε和μ近似于ε₀和μ₀。

3) AMT实际采集的频率范围在0.1~10 000 Hz内，产生的位移电流远小于传导电流，因此，可忽略位移电流的影响，即不考虑

$ \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{\partial E}{\partial t}$

这一项的影响。

基于以上假设，可将麦克斯韦方程组简化为：

(16)

$\nabla \times E=-\frac{\partial B}{\partial t}$

(17)

$\nabla \times H=\sigma E$

(18)

$\nabla \times B=0$

(19)

$\nabla \times E=0$

随时间变化的谐变电磁场可以用时谐形式表示，时谐形式的电场和磁场表示为：

(20)

$E=E_0 \times \mathrm{e}^{\mathrm{i} \omega t}$

(21)

$H=H_0 \times \mathrm{e}^{\mathrm{i} \omega t}$

将时谐形式的电磁场表达式(20)、(21)代入式(16)、(17)。再次对式(16)和两侧取旋度，并引入拉普拉斯算子

$ \nabla^2$

，可得：

(22)

$\nabla^2 E=-\mathrm{i} \omega \mu_0 \sigma E$

(23)

$\nabla^2 H=-\mathrm{i} \omega \mu_0 \sigma H$

式(22)和式(23)为满足基本假设条件下电磁场传播的最基本形式。考虑平面波垂直入射，并且介质均匀的情况下，波的前进方向与垂直地面的Z轴一致，波面与X、Y轴所在的地面平行，其解为：

(24)

$E=E_0 \mathrm{e}^{-b z} \mathrm{e}^{-\mathrm{i}(\omega t+a z)}$

(25)

$H=H_0 \mathrm{e}^{-b z} \mathrm{e}^{-\mathrm{i}(\omega t+a z)}$

上式表明，电磁波在传播过程中，振幅沿传播方向按指数衰减，在MT法中，一般默认电磁波垂直向地下传播，即电磁波在地下传播的过程中会快速衰减。将振幅衰减为初始值的1/e时的传播深度定义为穿透深度(趋肤深度)δ，其值近似为：

(26)

$\Delta=\sqrt{\frac{2}{\mu_0 \omega \sigma}} \approx 503 \sqrt{\frac{\rho}{f}}$

由式(26)可见，穿透深度主要和2个因素有关：一个是电阻率ρ(代表具有趋肤深度半径的半球的平均电阻率)，电阻率越大，电磁波的穿透深度越大，因此，MT法可以屏蔽高阻层的影响，但当地下电阻率较低时，信号则衰减较快；另一个是频率f，越低的频率具有越大的穿透深度，因此MT法中高频主要反映了浅部的信息，而低频则反映了深部的信息。在实际探测中，为获得地下的电阻率测深曲线，通常需要观测足够多频点的电磁信号，以满足大地电磁信号穿透深度的要求。通过布置多个垂直于地质构造的测点，获取横向上的电性结构。

1.2 数据采集

目标区域内共有M≥4.7地震32次(含大地震的前震和余震)，其中7.0级以上地震1次，6.0~6.9级地震1次，5.0~5.9级地震20次，4.7~4.9级地震10次，最大地震为1975年海城7.3级地震。中强地震在空间上主要受构造控制，主要呈条带状分布。在时间上，地震活动存在活跃期与平静期相交替的似周期性，未来百年以5~6级地震为主，有发生7级地震的可能。自1318年以来，区域及周边中强地震对目标区造成最大影响的地震烈度为Ⅵ度，来自于1975年海城7.3级地震(图1)。

本次野外工作使用的AMT仪器型号为MTU-5A，从MT法中的张量测量简化为矢量测量，放弃了H、Z分量测量，仪器轻便，适用于地形、气候条件恶劣的山区。在图1目标区完成AMT测点35个；完成高密度电阻率法勘探测线4条，其中EW向测线1条，NS向测线3条，测线接合部位叠置测量，形成一条NS向大剖面；获得温纳装置反演断面4个，高密度测量物理点720个，地下测量有效数据点合计11 880个。

2 反演结果与分析

收起

2.1 高密度电阻率法数据反演结果

利用瑞典高密度处理软件RESZDINV对采集的高密度电阻率数据进行二维反演处理，获得4条剖面温纳装置的反演结果，其中line1为1条近EW向剖面的电阻率模型，line2为3条近NS向剖面拼合的电阻率模型。测线反演拟合情况较好，拟合差较低，反演结果受数据约束良好。

图2为1号测线反演电阻率断面，该测线位于勘查区北部，沿近EW向布设，线长900 m，点距5 m。电阻率模型具有显著的层状特征，模型浅部表现为一层低阻结构，电阻率在10 Ωm到几十Ωm，厚度约为30~50 m。勘查区地表主要为田地和植被，被相当厚的土壤层覆盖。研究区域钻孔资料表明，上部土壤层以粉土和粉质黏土为主，故模型浅部低阻结构反映了区内上层土壤的分布情况。下方为相对完整的高阻结构，电阻率约1 000 Ωm，从约50 m深度一直向下延伸超过100 m深度，规模较大，结合钻孔数据，体现了土层之下圆砾岩和砂岩的电性特征。高阻体之间由相对低阻条带分隔(图2黑色实线)，从地表开始向下延伸，最深可达100 m。这也是本次勘查的重点研究对象，代表了区内小尺度断裂的空间展布，由于填充了碎屑物质和流体，相对于围岩，表现为相对低阻的特征。对于勘查区来说，断裂有利于流体的迁移和聚集，是良好的储水空间，将其圈定为含水区。

图3为2号测线反演电阻率断面，该测线位于勘查区中部，沿近NS向布设，由3条900 m长高密度电阻率法测线拼合而成，总线长约2 200 m，点距均为5 m。line2剖面与line1剖面相似，整体表现为浅部低阻、深部高阻的层状特征。除最南段约300 m长的区域外，浅部低阻结构相对均匀地分布于整条剖面，电阻率约为10 Ωm到几十Ωm，厚度为30~50 m，且沿整条剖面厚度变化不大。剖面中部900 m位置，低阻结构被下方高阻体隔断。与line1剖面一致，低阻层整体反映浅部沉积土壤层的电性特征，以粉土和粉质黏土为主。下方为相对完整的高阻结构，电阻率大于1 000 Ωm，厚度在横向上稍有变化，体现了土壤层下方圆砾岩和砂岩的电性结构，反映其空间分布情况。剖面最北端高阻体顶面埋深较大，向南埋深逐渐变小，于剖面中部约900 m位置存在高阻结构向上隆起区域。另外，在剖面最南端横向约300 m范围，高阻结构向上延伸至地表。剖面中部和南部存在切割下部高阻结构的相对低阻条带(图3黑色实线)，从地表开始向下延伸超过100 m深度，代表了发育于勘查区上部的断裂构造，因填充碎屑物质和流体而表现为相对低阻的特征。同样因断裂的存在，在挤压应力作用下，中间块体发生逆冲，受断裂控制形成地垒构造。这也导致上部沉积物受剥蚀严重，在相应位置(中部和南部)缺少浅部的低阻沉积层，同时这些断裂有利于地下流体的运移和积累，形成良好的储水区。

2.2 AMT数据反演结果

利用三维大地电磁反演系统ModEM对采集的AMT数据进行三维反演处理，获得不同深部水平电阻率切片和沿高密度测线的纵向电阻率切片，数据反演拟合情况较好，拟合差较低，反演结果受数据约束良好。为避免冗余结构影响对地下结构的判断，对于缺少数据的位置，删除电性特征，结果只保留由数据约束的电性结构部分。

AMT测点分散分布于勘查区域，平均海拔为80 m左右。由于AMT的特性，无法特别精细地刻画极浅的结构特征。图4为20 m深度的反演电阻率水平切片，圆点代表AMT测点。该层主要表现为中低阻特征，电阻率为几十Ωm，对应于高密度电阻率结果最上方的低阻薄层。地表地质和钻井资料表明，该层主要为土壤层覆盖，以第四系黏土为主。另外，勘查区范围内存在小尺度的高阻结构，可能和地垒构造导致的浅部土壤层剥蚀有关。

图5为140 m深度的反演电阻率水平切片，该层结构以高阻特征为主，电阻率约为1 000 Ωm，和高密度结果中100 m以上深度识别的相对完整的高阻层具有较好的一致性。结合钻井资料，反映了第四系卵石和圆砾为主的岩石响应，由于具有隐晶质结构，且以方解石为主要矿物成分，从而表现为相对高阻的特征。勘查区西部高阻之间偶见小规模低阻结构，空间分布和高密度结果识别的低阻条带一致，可能和断裂构造有关，具有一定的储水潜力。

图6为300 m深度的反演电阻率水平切片，该层主要表现为低阻特征，电阻率约为10 Ωm，与高密度电阻率法结果中在100 m以下识别到低阻结构相吻合。目标区钻井资料表明，卵石和圆砾下方主要为新第三系砂岩层，由于砂岩具有较好的孔隙度，可为流体提供富集、储存空间，因此在地下水比较丰富的区域一般表现为低阻特征。

图7为680 m深度的反演电阻率水平切片，由于高密度电阻率结果相对较浅，该层主要由AMT结果约束。其整体表现为相对中等电阻率特征，电阻率为200~300 Ωm。根据钻孔资料，勘查区新第三系砂岩底部埋深可达405 m深度，下方为老第三系砂岩，主要呈泥质半胶结状态，则该层相对中等电阻率结构反映了老第三系砂岩的展布情况，较上方新第三系砂岩稍高的电阻率特征可能表明地下水更多地富集于上方地层。另外，该深度未见明显断裂构造的特征。

图8为AMT反演结果沿高密度测线分布的纵向切片，深度可达地下1 000 m，上方黑色圆点代表AMT测点。电阻率模型主要表现为层状特征，可以清晰地反映上节水平切片的电性特征。浅部以相对离散的低阻结构为主，体现了浅部由第四系黏土组成的土壤层覆盖。下方存在一层相对连续的高阻结构，体现了勘查区风化较严重的第四系卵石和圆砾等岩石。向下延伸至400 m左右的深度，主要表现为大规模的低阻结构，代表了下方新第三系砂岩的展布情况，由于具有一定的孔隙度，可供地下水存储和迁移。最下方为高电阻率结构，结合钻井资料，反映了深部老第三系砂岩的特征。另外，勘查区西部存在近垂向的相对低阻条带，为地下水的迁移和聚集提供了有利空间，是良好的储水区。

3 结语

收起

利用高密度电阻率法和AMT法，获得了勘查区地下电性结构分布情况，揭示了地层特征并识别了可能的含水区。勘查区下方主要呈层状结构，最浅部约30~50 m深度，主要表现为低阻特征，电阻率约为10 Ωm至几十Ωm，代表了区域第四系土壤层覆盖，主要表现为粉土和粉质黏土的岩性特征。下方一直到100 m深度，以一层相对高阻结构为主要特征，反映土层下方圆砾岩和砂岩的空间展布情况。大于100 m深度存在厚度同样约为100 m的低阻层，体现了碎屑岩的电性响应，因具有一定的孔隙度，适当的流体参与可有效降低岩层的电阻率。最下方为相对完整的高阻结构，电阻率为上千Ωm，反映勘查区下方砂岩空间展布情况。

除此之外，电阻率模型识别了几条由地表开始向下延伸的近乎垂直的低阻条带，主要分布于勘查区的南部和西部，代表了区域的断裂构造。由于断裂是地下水迁移和聚集的有利空间，因此将其圈定为地下含水靶区。

基金

收起

中国地震局地震科技星火计划(XH24006YA)
中国地震局震情跟踪定向工作任务(2024010410)
辽宁省地震局科研基金(202218)

参考文献

收起

文献

收起

参考文献引证文献

排序方式：

王兰炜,张宇,张兴国,等.地电阻率观测中地铁杂散电流特征[J].地震学报,2023,45(2):285-301

Wang

Lanwei

,Zhang

Xingguo

,et al.Characteristics of Subway Stray Current in Geoelectrical Resistivity Observation[J].Acta Seismologica Sinica,2023,45(2):285-301

王兰炜,张宇,张兴国,等.井下地电阻率观测装置稳定性研究[J].电子学报,2021,49(6):1167-1177

Wang

Lanwei

,Zhang

Xingguo

,et al.The Study on the Stability of the Configuration System of Borehole Geo-Electric Resistivity Observation[J].Acta Electronica Sinica,2021,49(6):1167-1177

王兰炜,张宇,张兴国,等.地震地电阻率交流观测方法及观测实验[J].大地测量与地球动力学,2019,39(7):738-742

https://doi.org/10.14075/j.jgg.2019.07.014

Wang

Lanwei

,Zhang

Xingguo

,et al.AC Geo-Electrical Resistivity Observation Method and Experimental Observation[J].Journal of Geodesy and Geodynamics,2019,39(7):738-742

https://doi.org/10.14075/j.jgg.2019.07.014

潘剑伟,周江,杨洲,等.不同地质条件下地下洞室的高密度电阻率法异常特征研究[J].工程地球物理学报,2021,18(3):305-312

Pan

Jianwei

,Zhou

Jiang

,Yang

Zhou

,et al.Study on Abnormal Characteristics of High Density Resistivity in Underground Caverns under Different Geological Conditions[J].Chinese Journal of Engineering Geophysics,2021,18(3):305-312

付光明,黄进调,刘阳,等.高密度电阻率法与CSAMT法在江西会昌县坝背地热勘查中的综合探测[J].中国地质,2019,46(4):927-936

Guangming

,Huang

Jintiao

,Liu

Yang

,et al.Multi-Electrode Resistivity Method and CSAMT Method in Geothermal Exploration of Babei Area in Huichang County, Jiangxi Province[J].Geology in China,2019,46(4):927-936

肖昆,邹长春,卢振权,等.基于电阻率测井的冻土区水合物储层AMT响应特征研究[J].地质学报,2023,97(12):4179-4197

Xiao

Kun

,Zou

Changchun

,Lu

Zhenquan

,et al.Audio Magnetotelluric Response Characteristics of Gas Hydrate Reservoir in the Permafrost Based on Resistivity Logging[J].Acta Geologica Sinica,2023,97(12):4179-4197

2025年第45卷第4期

引用本文

BibTeX

文章信息

doi: 10.14075/j.jgg.2024.04.190

接收时间：2024-04-23
首发时间：2026-10-30
出版时间：2025-04-15

补充材料

相关文章

文章信息

作者

出版历史

收稿日期：2024-04-23

基金

The Spark Program of Earthquake Technology of CEA(XH24006YA)

中国地震局地震科技星火计划(XH24006YA)

Scientific Research Projects of Liaoning Earthquake Agency(2024010410)

中国地震局震情跟踪定向工作任务(2024010410)

The Earthquake Tracking Task of CEA(202218)

辽宁省地震局科研基金(202218)

作者信息

1 辽宁省地震局, 沈阳市黄河北大街44号, 110034

参考文献

分享链接

https://castjournals.cast.org.cn/joweb/ddcl/CN/10.14075/j.jgg.2024.04.190

分享至

全文二维码

扫描看全文

引用本文

BibTeX

本文的引用情况

2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

关闭全屏

BibTeX
EndNote
RefWorks
TxT