0 引言

西藏金河勒珠水电站工程此次勘察使用了Stratagem 系列仪器采集大地电磁法的地下结构体电阻率数据。可以测量地下几米至1 km 左右深度的地层电阻率的特殊大地电磁测深（MT）仪器。天然场源的大地电磁信号和人工场源的电磁信号都可以作为采集数据的信号源来获取测点的地下电性结构，从而探查处理解释勒珠水电站坝址岸边覆盖层厚度。

由于EH4 大地电磁法存在浅层盲区较大且精度不高，处于浅层区的地下地质构造无法精确勘测的缺陷，需要联合其他物探方法联合解释藏区地质体信息，地震反射法可以勘测深浅层地下构造，获取覆盖层厚度等地下构造信息，但仍无法比拟EH4大地电磁法探测大深度地质构造的精准性。所以将EH4大地电磁法探测深部区域结合，更符合勘察浅层区域覆盖层厚度的地震反射法，联合解释西藏勒珠地区的覆盖层厚度的物探勘察任务，达到严谨的高有效率、高准确性的物探勘察目的。

1 EH4 大地电磁法

EH4 大地电磁测深（AMT）的基本原理[1]，是利用Stratagem 系列仪器同时测量一系列勘测点的电场和磁场波动，来获得地表的电阻抗。表面阻抗以电阻率的形式显示，实时显示初步采集剖面，同时这种实时呈现的剖面，具有灵活多样性，能够通过初步处理和测量结果分析，实时改变测量设计。每次勘测点采集只需几分钟，进行傅里叶变换获取谱值得到表面阻抗的频率函数。由于测量点的地电复杂性，在点到点电阻率分布变化率的低点处，电阻率的探测是对测量点下地电分层的合理估计。结合高频数据易受浅层地质体或附近地质体影响，低频数据易受深部地质体或远处地质体影响的特性，从而获取覆盖层厚度和地下地质体结构信息。

1.1 电磁波

电磁波可用麦克斯韦方程来表示。以微分形式表示：

式中：E——电场，V/m；H——磁场，A/m；σ——电导率，S/m；ε——介电常数；ρ——自由电量，C。

由式（1）得到：

假定没有自由电量存在（N·E=0），其中式（2）是E 的亥姆霍兹方程，式中K 为传播常量。大地电磁信号源在空气中时电导率接近于0，所以传播常量：

式中：σ ＞ωε 地下介质。

1.2 电磁波的传播

E和H 电场和磁场是在垂直于传播方向的平面内的常量。对于传播进均匀介质的平面波，Z方向向下是正的，只需考虑场分量Ex和Hy，并把E和H 其它分量设为零。

代入公式（2）得到：

由于平面波在x和y 方向上不变，得到通解：

式中：系数和是常数，可用边界条件来找到。由于在传播方向上波不会增加幅值，系数和分别为波传播的+Z 方向（向下）和-Z 方向（向上）的电场幅度。对在均匀介质中传播的平面波，因为离平面波源无限远。 Ex在无限深度处为零，这意味着代表了反射波幅度，因为在均匀介质中没有反射，所以幅值必为零。从而得到：

式中：虚指数为波的电场分量，实指数为随着深度增加波幅衰减。用波长很容易获得距离，当EM 波穿透导体时通常用一个弧度作为标准距离。这一距离叫趋肤深度。一个波长是2 π 弧度，所以趋肤深度比1/6 波长稍短些。波长，所以趋肤深度为，从而得到波数：

代入得到：

式中：f ——频率向下的波幅度已经减少到，大约为表面值的。如果在深度处，反射层存在，那么反射向上的波将会衰减到37%，导致相对于向下传播的波的表面值总共衰减了86%。

平面波的存在说明波源较远，近源可能产生球面波前，在勘测区域内它是不均匀的，会影响勘测结果准确性，因此需要进行更适用于浅层勘察和精度更高的地震反射法联合解释。利用大地电磁法勘测数据和处理结果表明：相对于我们能测得的精度范围内，距离电磁发送中心大于3 δ（1/2波长）处，均匀的平面波居主导地位，在6～7 个趋肤深度处（一个波长）处，全部为均匀平面波。

1.3 阻抗

在均匀空气介质中，由向下传播的电磁波和向上传播的反射波组成电磁场，电场分量：

式中：下标‘0’——适用于0 层，并且上标‘0’表示波的传播方向（向下为正）。在均匀空气介质中（层1）不存在反射，传播常量为：

未知量的解是由Ex，Hy，在空气界面上连续函数得到的。把法拉第定律带入，得到磁场分量：

式中：η0和η1——空气地层的真实阻抗。在Z=0处，根据相等原则，且表面阻抗Z=Ex/Hy ，对于均匀的地下介质，Z=η。在非均匀地下介质中，特殊的勘测点与特殊频率的表面阻抗相同，求解得到视电阻率：