地球物理測勘法──甚低頻電磁法（The very low frequency electromagnetic method in geophysical exploration）

地球物理測勘法──甚低頻電磁法（The very low frequency electromagnetic method in geophysical exploration）
桃園縣私立振聲高級中學地球科學科林銘駿老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

地球物理探勘是融合物理學、數學、計算機與地質的科學，主要用來了解地球內部的結構與組織，也可應用於工程地質之地層構造、岩層深度、地層位態、地下埋設物、地下水及地下水污染調 查等。地球物理探勘有多種方法可供選擇，例如：震波測勘、磁力測勘、重力測勘、電磁測勘等，施測者必須考慮探測現場之環境、地形、地質、土層性質，以及土 地利用狀況等，依調查之目的而選定適當的探勘法。因各種地球物理探測方法各有其限制及解析能力，故有時必須應用多種地球物理探測方法聯合測勘，相輔相成， 以獲得更多之資料做正確研判解析，以供設計和施工之參考。地球物理探勘為一省時間、省費用之調查方法，並可以快速地提供地下地層變化的資料，若有地質剖面 或鑽井資料配合比對，則更可完整的解釋地下構造。

甚低頻電磁波( very low frequency electromagnetic waves )，簡稱VLF-EM，源自西方國家海軍通訊電台所發射15-30KHz的電磁波，波長10㎞-20㎞，有時亦稱為超長波，全球各地皆可免費接收信號。這 個波段的的電磁波具有衰減率低，穿透力強的特性。使用在地球物理探勘上，對地理環境而言，可以說是無任何破壞力，且無須自備發射場源，不會污染環境。遠處 發射電台持續發出穩定電磁波，經由空中及地表到達接收器，信號穩定可靠，經濟輕便。實際的野外測勘上，我們攜帶輕巧的甚低頻接收器，記錄並儲存in- phase 和 quadrature等地下構造響應參數，供後續的資料處理與解釋。

甚低頻電磁測勘法是近40-50年來廣泛應用在探礦和工程地質上的地球物理探勘法，台灣常用的甚低頻發射電台有：澳洲電台、日本電台和莫斯科電台等。遠處電台發射的甚低頻電磁波水平原生磁場( primary field )，經過地下地層或礦體後產生次生磁場( secondary field )，接收器即時分析接收後，輸出可用的參數數據，依數據中的過零點可推測地下地層構造與礦體所在的位置。但也因為地表狀況或高壓電線引起的雜波可能混入數 據中，造成野外數據產生假的過零點(非地下構造或礦體所引起的過零點)，所以需要利用濾波處理這些雜波。傳統的方法為Fraser提出的數字濾波方法( Fraser, 1969 )，可強化過零點的信號，方便繪製平面等值圖以劃分區域背景。另外也可利用Karous和Hjelt ( 1983 )設計的線性濾波方法，逆推地下等效電流密度，獲得單一測線的準地下等效電流密度剖面圖，分析地下地層結構、礦體或地下水位置。近代較新的處理技術為整合 非線性濾波與逆推演算法，可對地下構造做高解析度的量化解釋( Jeng et al., 2007; Lin and Jeng, 2010 ) 。

參考資料：
1. Fraser, D. C., 1969, Contouring of VLF-EM data: Geophysics, 34, 958-967.
2. Jeng, Y., M.-J. Lin, C.-S. Chen, and Y.-H. Wang, 2007, Noise reduction and data recovery for a very low frequency electromagnetic survey using the nonlinear decomposition method: Geophysics, 72, F223–F235.
3. Karous, M. R., and, S. E. Hjelt, 1983, Linear filtering of VLF dip-angle measurements: Geophysical Prospecting, 31, 782-794.
4. Lin, M.-J., and Y. Jeng, 2010, Application of the VLF-EM method with EEMD to the study of a mud volcano in southern Taiwan: Geomorphology, 119, 97-110.