巴林左旗位于内蒙古赤峰市北部，基本无境外或其他水源，靠大气降水补给，水资源总量有限，人均水资源占有量低，属重度缺水区。该旗以农牧业为主，提高地下水资源利用率对农业发展和生态保护意义重大，其90%土地在乌尔吉沐伦河流域，地表水开发利用率高，地下水开采率较低。

时间域电磁法（TEM，又称瞬变电磁法）通过地面或空中布设线圈发射一次脉冲磁场，利用接收线圈观测二次感应涡流场以获取物体电阻率信息，具有高效、高分辨、勘查深度大等特点，被誉为“水源勘查的锐利武器”。TEM有多种工作形式，其中航空TEM因机动灵活、分辨率高、覆盖面积大等优势，广泛应用于大面积地下水资源快速勘查，并逐渐有替代地面TEM的趋势。已有研究应用航空TEM探测地下河谷、海水入侵程度及含水体分布等。本文采用中国自主研发的CHTEM-II系统，在内蒙古赤峰巴林左旗富河镇地区开展航空瞬变电磁测量，通过视电阻率换算得到电阻率分布图，结合多条剖面结果及异常衰减曲线等特征，得到区内地下含水层分布的空间特征，与当地水文资料结果基本相符。

１　区域地质概况与地球物理特征

内蒙古巴林左旗位于特定四级构造单元（乌兰浩特－林西晚古生代裂谷带中南部）内，受板块俯冲挤压影响，有中生代构造岩浆岩带叠加。富河镇地区水系不发达，地下水主要靠大气降水和地下水迳流补给，受地貌等条件影响补给、迳流、排泄条件各异。含水层主要有第四系松散岩类孔隙潜水含水层（分布在沟谷洼地和河谷平原，含水层厚30~80m，水位埋深10~80m，富水性中等）和基岩裂隙含水层（分布在低山丘岭区，裂隙发育但分布不均，富水性弱，局部可能富水）。此外，还通过物性测量建立了该地区地层岩性与电阻率对照表。

２　航空瞬变电磁数据采集与处理

２.１　航空ＴＥＭ 测线布置

本次航空瞬变电磁测量采用小松鼠B3E型直升机，搭载中国自然资源航空物探遥感中心自主研发的CHTEM-II型直升机时间域航空电磁勘查系统。该系统集成了电磁数据、GPS定位及雷达高度计数据采集功能，并配备CS3型铯光泵磁力仪同步收录航磁数据。研究区构造走向为NE向和NNE向，测线按垂直构造走向布置，实际测量方向北偏西30°，随地形起伏飞行。测量比例尺为1:1万，测线间距100米，平均飞行高度41米。CHTEM-II系统测线噪声水平约±18nT/s，数据采样率为75Hz。

２.２　衰减曲线特征分析

航空瞬变电磁线圈发射的一次磁场遇地下导电体会激发感应电流，该电流产生二次磁场。因良导电体内感应电流热耗损，二次场随时间呈指数规律衰减。二次场衰减变化率受地质体岩性和物性参数影响，衰减曲线变化速率与地质体电性特征和几何形状有关，良导体二次场衰减慢，不良导体衰减快。实测地下含水层衰减曲线符合良导体衰减规律，据此结合含水层和围岩电阻率差异，可对巴林左旗富河镇地区航空瞬变异常分类，筛选出含水层产生的电磁异常。

２.３　视电阻率－深度计算

视电阻率-深度计算（RDI）是近似反演方法，利用时间域电磁响应特性计算随深度变化的视电阻率，被广泛用于解释工作。瞬变电磁视电阻率数据可转化为地下电阻率图像，其“等效”曲线类似MT数据分析中的电阻率-深度变换。研究区测线数据经处理后绘制电阻率-深度剖面图，反映地下低阻异常体分布，单剖面图可作为推断解释参考。本文采用多种软件对采集数据进行预处理，获取TEM视电阻率“等效”曲线并进行视电阻率-深度计算。

２.４　航空电磁剖面反演

随着瞬变电磁方法理论研究及计算机软硬件技术的发展，多个商业软件（如澳大利亚EMIT公司的Maxwell、澳大利亚工业研究院的EM vision、加拿大Pet Ros Eikon公司的Emigma）已能对时间域航空瞬变电磁测量数据进行建模、正演和反演，这些软件代表了瞬变电磁的发展方向和数据处理水平。其中，Maxwell和EM vision反演结果接近实际地层电性特征，而Emigma反演结果与实际出入较大。本次研究应用Maxwell反演，通过拟合实测dB/dt曲线模拟含水层分布形态，并推断其空间展布。

３　航空瞬变电磁解释应用效果

３.１　ｄＢ / ｄＴ 响应特征及衰减曲线特征

飞行测量获得大量航空 TEM 异常，为筛选含水层异常，对航空 TEM 异常电磁响应、衰减曲线特征进行分析，并结合实测航磁异常和区域重力场特征综合研究。研究区含水地层为第四系全新统洪积砂砾石，与隔水层相比电阻率和磁化率值低，衰减曲线衰减速率慢，0.2ms 异常强度约 2200nT/s，0.9ms 基本衰减消失，符合良导体衰减规律，其航空电磁响应为宽梯度缓异常且无磁异常。

３.２　视电阻率－深度剖面解释

瞬变电磁场的扩散深度表示为:

对于任意时间 t，地下最大瞬变电场处于特定深度（δTD ），其中ρ代表全区视电阻率，μ₀ 是值为 4π×10⁻⁷ H/m 的大地磁导率。鉴于直升机航空电磁野外作业中飞行高度会影响成像精度，可借助镜像原理对快速成像的深度表达式加以改进为：

利用吊舱离地高度 h 、扩散深度 δ TD  与时间 t 的关系，可得到电阻率 - 深度剖面并实现快速成像。对研究区内全部测线转换计算并编制电阻率 - 深度剖面图，反映出测量位置纵向电阻率变化趋势，发现低阻层位于测区南部及东北部、浅地表，且由西向东逐渐加厚。依据电磁响应特征、反演结果，以双频激电实测视电阻率值约束，逐条剖面推断地质体赋存形态和含水体分布，并用收集的水井、钻井实际资料验证推断结果 。

以图 6 剖面位置为例，多种方法显示测线中部 200m 以浅有低阻含水层，推断为第四系洪积物砂砾石层；200 - 300m 为中高阻隔水层，由板岩粉砂岩组成；300 - 400m 为高阻二长花岗岩侵入体。综合岩石物性等推断地层及侵入岩形态，与取水井资料一致。根据航空电磁异常综合解释结果，通过视电阻率平面切片图圈定含水地层，分析不同深度水层水平变化。巴林左旗富河镇地区地表以下 20m 含水层分布受构造影响，位于隆起带间洼地，整体形态与河流相似，推测原为古河道，海力图村附近封闭含水层可能原为小型湖泊或洼地 。

３.４　三维地质模型

基于研究区岩石物性差异、富河镇地区水文地质及钻孔岩心资料，建立电阻率与岩性对应关系，对全区测线开展电阻率 - 深度计算，获得反映区内电性分布的视电阻率三维模型体，再依据空间电阻率分布趋势，综合构建富河镇地区三维地质模型。

依据电阻率与岩性关系，圈定不同电阻率范围对应岩性：小于 100Ω·m 为含水砂砾石层，100 - 500Ω·m 为隔水层，大于 500Ω·m 为侵入岩体，电阻率差异小的结合地质踏勘和钻井验证。据此推断巴林左旗富河镇含水砂砾石层分布范围，分析其空间形态，计算含水地层体积、土壤含水量及地下水储量。该地区实际地下水储量略高于全旗平均值，能保障发展，但仍属缺水区，应合理开采利用，取水井建议采水至 120m 以浅 。

ａ-航磁ΔＴ 剖面，ｂ-航空电磁ｄＢ / ｄＴ 感应电动势

研究区受大兴安岭区域构造影响，火山活动频繁，南北两侧发育两条火山岩喷发带，形成连续丘陵；中部地势低缓，沉积全新统砂砾石，下伏中二叠世地层形成良好储水和隔水环境；且有多期岩浆岩以岩盖、岩株形式侵入。三维地质模型可清晰呈现地层信息及接触关系，估算地下水储量，为城乡发展、水文地质工作及三维地质填图提供支持与参考 。

４　结　论

（1）直升机TEM测量应用：在内蒙古巴林左旗水源匮乏地区，直升机TEM测量能有效反映含水地层与围岩电性差异，异常数据处理后与含水地层对应明显，为地下水勘探提供重要依据，在同类地区水文地质勘查中应用前景广阔。

（2）数据处理与成果应用：用电阻率－深度法处理航空瞬变电磁数据，平面及三维视电阻率图清晰呈现地层电性差异。结合反演等分析圈定含水地层、估算储量、建立三维地质模型、分析地质构造，为水文地质及三维地质填图提供支撑。

（3）富河镇地区水资源情况：巴林左旗富河镇含水层顶面埋深10 - 30m，最深200m，厚度30 - 80m，最宽3km，地下水储量约4.54×10⁶t，略高于全旗平均但仍缺水，可满足基本发展需求，需合理开采保证可持续发展 。