核磁共振振动法
核磁共振技术是目前国际上的前沿技术，应用于地下水勘探的研究也不过20多年。1978前苏联研制出第一台核磁共振断层探水仪；1994年，法国购买了俄罗斯探水器专利，开始研制地面核磁感应系统(NUMIS)；1996年，法国IRIS公司生产了6套改进的NUMIS系统。1992年，中国地质大学核磁共振研究组在国内外进行了该方法的研究。1995 ~ 1996年中国地质大学与航遥中心完成了“核磁共振找水方法效果预研究”项目，1997年中国地质大学引进了国内首个NUMIS系统。中国在高技术直接找水方面已步入世界先进行列，并通过在湖北、河南、广西、湖南等省区的试验取得了良好效果。但目前核磁共振技术勘探深度较浅，可靠深度不到100m，核磁共振测深为体积勘探，即线圈范围内含水层的综合反映，受电磁噪声干扰和局部磁性体的影响，在某些地区应用效果不明显。目前，国内的数据处理和反演解释程序主要是基于一维单点解释，而德国开发了一个用于找水的核磁共振技术中的二维数据处理软件，在国际上处于领先地位，处理精度远高于一维数据处理软件。正在开发一种新的野外观测技术，一次布置多个线圈，一个线圈发射交流电，多个线圈接收信号，提高效率和效果[5]。
3.3.5.1.1基本原理
利用核磁感应系统实现对地下水资源的探测，直接找水，是一种地球物理方法。水中的氢核具有顺磁性，磁矩不为零，因此是地层中原子核顺磁性物质中丰度最高、磁旋比最大的原子核。在稳定磁场的作用下，氢核像陀螺一样围绕地磁场进动，其进动频率(拉莫尔频率)与地磁场的强度和原子核的磁旋转比有关。当铺设在地面上的线圈(发射线圈)通有拉莫尔频率的交流电时，地下的交流电形成交变磁场。地下水中的氢核在磁场的激发下，形成宏观磁矩，在地磁场中产生进动运动，其进动频率是氢核独有的。当电流脉冲被切断时，相同的线圈(接收线圈)被用于拾取由不同激发脉冲时刻产生的NMR信号。信号强度或衰减速度与水中的质子数直接相关，即核磁共振信号的幅度与被检测空间中的自由水含量成正比。核磁共振探水仪是利用水中氢核(质子)的弛豫特性，观察研究地下水中质子产生的核磁共振信号的变化规律，进而探测是否有水。也就是说，在核磁共振测深的范围内，如果信噪比合适，地层中有游离水，就有核磁共振信号响应。地层中水(氢核)越多，核磁共振信号越强，反之，信号弱或无反应。从信号的振幅和衰减时间常数，用专门的反演程序[6]进行定量解释，可以得到水文地质参数随深度的变化。
3.3.5.1.2适用范围和适用条件
它可以解决大量的水文地质和水环境相关问题。主要用于确定本方法勘探深度范围内各含水层的岩石结构和分布情况；含水层厚度、埋深和含水量的定量评估；评估不同含水层之间的水平和垂直分布；确定井位，判断填充物的性质等。
由于核磁共振信号的振幅很弱，容易受到电磁噪声和人为噪声的干扰，而且测区及其附近的局部磁性体也会对核磁共振信号产生干扰，因此工区应尽量避开电力线、电机、电机车和火成岩分布区；探测目标的埋深应小于100米
3.3.5.1.3工作安排原则和观测方法
正确选择激发频率(拉莫尔频率):地磁场测量误差应小于10 nT，并注意地磁场的垂直梯度变化。测量前，应通过实验确定激励频率；根据工区待勘探含水层的深度和含水量以及工区电磁干扰的强度和方向，优化线圈形状，科学布设线圈。通常使用边长为75m的方形天线和直径为100m的圆形天线。如果环境噪声大于1500 nV，可以选择∞形线圈来降低噪声水平。采集参数的选择:测量范围、记录长度、脉冲持续时间、脉冲时刻数和叠加次数。全区域测量范围的设置应统一，一般取环境噪声平均值的4倍；观测参数包括初始振幅E0、初始相位φ0和衰减(弛豫)时间。
目前采用的是单线圈观测法，即发射器和接收器是同一个线圈，核磁共振信号由开关切换，纯异常观测，受地形和地质因素影响较小。
3.3.5.1.4数据整理和结果解释
由于核磁共振信号微弱，易受各种因素的影响，为了提高解释的可靠性，需要对测量数据进行零时间延拓、转换成标准观测值、滤除噪声等预处理。对合格的数据进行各种反演处理，编制各种成果图:含水层参数(含水量、衰减时间)随深度变化的图形和表格；核磁共振测深剖面；成果图综合解读等。将观测到的地球物理数据转换成水文地质参数，求得地下含水层的深度、厚度、含水量和平均孔隙度，从而圈定找水区或提供水井位置或判别其他地球物理找水方法的异常性质。
3.3.5.2测试情况
为了了解岩溶发育的纵横分带特征和富水性，在实验区选取了电测深结果有利的剖面，以单点形式布置了4个区域的15核磁* *振动点。万亩果园2点，大衣村3点，三村5点，大兴堡5点。工作结果圈出10富水有利目标区，100m处岩心核磁共振推断的含水层与实际情况基本一致。
本工作采用法国IRIS公司的核磁共振系统(NUMIS)，参考频率为1985Hz；。因为干扰大，三村测点和大兴堡1号点采用了直径50m、探测深度60m的∞线圈；。其余9个测点为边长75m的方形框架，探测深度为100m；测量范围是平均环境噪声的4倍；录制长度为240ms；脉冲持续时间为40毫秒；；脉冲数为10；叠加次数为80 ~ 140次。
3.3.5.3的主要成就
3.3.5.3.1万亩果园
两个点均发现两个或三个含水层，点1、15 ~ 25m、25 ~ 40m、64 ~ 100m下有三个主要含水层，含水量和衰减时间分别为2.2%和219.7 ms；分别是。1.1%、639.6ms5.9%、157.4毫秒.深层水含量最大，平均孔隙度最小。点2下有两个主要含水层，25 ~ 40m和40 ~ 64m，衰减时间为77.6 ~ 148ms，表明平均孔隙度较小，含水量分别为3.9%和0.7%。第一层的含水量最大。当两点相距60m时，核磁共振测深结果差异很大，这也说明了该区岩溶横向分布的复杂性。
1点经施工钻孔验证，进入5m以下白云岩段。主含水层83 ~ 200m，以蚂蚁状溶孔为主，富水性中等，对应核磁共振振动的第三含水层，但推断深度比实际深度浅20m。钻孔岩心破碎成砂状，核磁共振反映孔隙度小、含水量高的特点。
大义村
三个点均有2 ~ 3个含水层(图3-14)，1点有三个主要含水层，含水量分别为10 ~ 16m，25 ~ 40m，64 ~ 100m。三层衰减时间短，说明平均孔隙度小，但第三层含水量最大。2号主要含水层40 ~ 64m和64 ~ 100m，含水量1.6%，衰减时间455.4ms和730.0ms，两层含水量不大，但孔隙度较大。3点以下有两个含水层，13 ~ 22m，60 ~ 100m，含水量分别为2.5%和6.1%，衰减时间分别为76.7ms和147.3ms，第二层的水量和孔隙度大于第一层。1和2点之间的距离为30m，核磁共振测深的结果也不同，这也说明了岩溶横向分布的复杂性。
图3-14鲁西小江流域大义村核磁共振测深解释结果与钻孔资料对比
经1点钻探证实，18.3 ~ 31~57m和31~57m含水层富水性中等。这两层对应核磁共振的第二含水层，但实际含水层厚度大于核磁共振推断的厚度。57 ~ 120 m含水层富水性弱-中等，对应核磁共振第三含水层。120 ~ 160 m含水层已超过核磁共振探测深度。总体来看，各含水层的水量不大，与实际钻探结果一致。
三个村庄
五个点均由多个含水层组成，包括20 ~ 40m和40 ~ 60m两个主要含水层。第一层含水量小于2.3%，衰减时间变化较大，为148 ~ 864 ms；第二层含水量为1.4% ~ 4.8%，一般大于2%，衰减时间为400 ~ 750 ms，说明含水量越深，岩石越破碎，孔隙度越大。由于该区干扰较大，采用了∞线圈法，勘探深度较浅，最多可达60m。核磁共振测深结果表明，4、5、3、2点是找水的有利地区。结合水文地质条件综合分析，选择2号点布置钻孔。根据钻探结果，进入8.9m以下白云岩段，裂隙发育，富水性弱-中等，水量一般，与2号测深结果含水量不大(2.4%)的结论基本一致。
大兴堡
1点位于烟草站旁，该处已打完两口探井，井深180m，岩体较完整，水量极小，未打完。使用∞线圈法，勘探深度60m，40 ~ 60m范围内有含水层(图3-15)，含水量4.6%，衰减时间767ms。含水层孔隙度大，核磁共振测深结果与探井和生产井不一致。由于岩溶横向变化较大，不能完全确定1点线框内没有含水层。
图3-15鲁西小江流域核磁共振测深解释结果与钻孔资料对比。
其他点有两个以上的含水层(图3-15)。5、3、4点是有利的找水区域，因此验证孔选在5点。5号主要含水层有三个，16 ~ 25m，40 ~ 64m，64 ~ 100m，含水量分别为0.7%，1.3%，5.5%，衰减时间分别为116ms，65438+。64 ~ 100 m含水量高，钻探结果显示白云岩段进入20.55m以下，岩体破碎，节理裂隙发育，含水量大，与核磁共振测深结果一致。
3.3.5.4结论
综上所述，鲁西岩溶盆地核磁共振探测结果较好地反映了岩溶含水层的层状结构特征。主要含水层对应的核磁共振信号衰减(弛豫)时间一般在100 ~ 200ms范围内，含水量为1.4% ~ 6%。经4个钻孔验证，100~200ms范围内核磁共振推断的含水层基本一致。少数核磁共振测深点的结果与实钻不同。
核磁共振法首次应用于云南岩溶地区找水，仅做了少量的测试点。由于岩溶发育不均匀，许多地区的岩溶水主要集中在地下洞穴和管道中，而这些洞穴和管道的埋藏和分布位置具有随机性和复杂性，因此目前使用的各种方法很难准确查明岩溶地下水的位置，这是岩溶水资源开发面临的最大问题。目前核磁共振技术勘探深度较浅，可靠深度小于100m，核磁共振测深为体积勘探。单点解释结果是发射线圈架(70m×70m)范围内的综合反映，对确定具体井位影响很大，尤其是岩溶含水层的横向变化，导致解释结果与实际情况存在差异。因此，对于核磁共振圈定的异常，必须采用其他方法缩小靶区，如电测深在核磁共振异常范围内进行加密测量，以便更准确地定位。