材料分析方法核磁共振

A. 什么是“核磁共振法”“红外光谱法”“质谱法”“透射电子显微镜法”适用于哪些范围

核磁共振波谱法主要用于有机和无机化合物结构分析；红外光谱法是对物质进行定性、定量的分析；质谱法分析离子可获得化合物的分子量、化学结构、裂解规律和由单分子分解形成的某些离子间存在的某种相互关系等；透射电子显微镜在材料科学 、生物学上应用较多，用透射电子显微镜观察时的样品需要处理得很薄。
核磁共振波谱法是研究处于强磁场中的原子核对射频辐射的吸收，从而获得有关化合物分子结构信息的分析方法。以1H核为研究对象所获得的谱图称为氢核磁共振波谱图；以13C核为研究对象所获得的谱图称为碳核磁共振波谱图。核磁共振波谱与红外吸收光谱具有很强的互补性，已成为有机和无机化合物结构分析强有力的工具之一。近年来，核磁共振波谱分析技术发展迅速，超导核磁、二维和三维核磁一脉冲傅里叶变换核磁等技术的应用也日益广泛。http://ke..com/link?url=_0kY3GGdh-ZoPbi2R8JbFKrP14ZH_yvIbuK
红外光谱法又称“红外分光光度分析法”。是分子吸收光谱的一种。根据不同物质会有选择性的吸收红外光区的电磁辐射来进行结构分析；对各种吸收红外光的化合物的定量和定性分析的一种方法。物质是由不断振动的状态的原子构成，这些原子振动频率与红外光的振动频率相当。用红外光照射有机物时，分子吸收红外光会发生振动能级跃迁，不同的化学键或官能团吸收频率不同，每个有机物分子只吸收与其分子振动、转动频率相一致的红外光谱，所得到的吸收光谱通常称为红外吸收光谱，简称红外光谱“IR”，。对红外光谱进行分析，可对物质进行定性分析。各个物质的含量也将反映在红外吸收光谱上，可根据峰位置、吸收强度进行定量分析。http://ke..com/link?url=-vdVF4m_qVyAw2rS1HclCZpQL1ma1Ha
质谱法(Mass Spectrometry,MS)即用电场和磁场将运动的离子（带电荷的原子、分子或分子碎片，有分子离子、同位素离子、碎片离子、重排离子、多电荷离子、亚稳离子、负离子和离子－分子相互作用产生的离子）按它们的质荷比分离后进行检测的方法。测出离子准确质量即可确定离子的化合物组成。这是由于核素的准确质量是一多位小数，决不会有两个核素的质量是一样的，而且决不会有一种核素的质量恰好是另一核素质量的整数倍。分析这些离子可获得化合物的分子量、化学结构、裂解规律和由单分子分解形成的某些离子间存在的某种相互关系等信息。http://ke..com/link?url=5Aa0ZZ8WqrtR-py_
透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,简称TEM),可以看到在光学显微镜下无法看清的小于0.2um的细微结构，这些结构称为亚显微结构或超微结构。要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜，电子束的波长要比可见光和紫外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。目前TEM的分辨力可达0.2nm。http://ke..com/link?url=RuGqHB--kOxqdJ6KcLh-#15
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B. 材料分析方法

材料分析方法：
1、化学分析：化学分析又称经典分析，包括滴定分析和重量分析两部分，是根据样品的量、反应产物的量或所消耗试剂的量及反应的化学计量关系，经计算得待测组分的含量。化学分析是鉴别材料中附加成分的种类、含量，是剖析材料组成、准确定量的必要手段。
2、差热分析：热分析是研究热力学参数或物理参数与温度变化关系分析的方法，可分性材料晶型转变、熔融、吸附、脱水、分解等物理性质，在物理、化学、化工、冶金、地质、建材、燃料、轻纺、食品、生物等领域得到广泛应用。通过热分析技术的综合应用可以判断材料种类、材料组分含量、筛选目标材料、对材料加工条件、 使用条件做出准确的预判，是材料分析过程中非常重要的组成部分。
3、元素分析：元素分析是研究被测元素原子的中外层电子由基态向激发态跃迁时吸收或者放出的特征谱线的一种分析手段，通过特征谱线的分析可了解待测材料的元素组成、化学键、原子含量及相对浓度。元素分析针对材料中非常规组分进行前期元素分析，辅助和佐证色谱分析，是材料分析中必不可少的环节。
4、光谱分析：光谱分析是通过对材料的发射光谱、吸收光谱、荧光光谱等特征光谱进行研究以分析物质结构特征或含量的方法，光谱分析根据光的波长分为可见、红外、紫外、X射线光谱分析。利用光谱分析可以精确、迅速、灵敏的鉴别材料、分析材料分子结构、确定化学组成和相对含量。是材料分析过程中对材料进行定性分析首要步骤。
5、色谱分析：是材料不同组分分子在固定相和流动相之间分配平衡的过程中，不同组分在固定相上相互分离，已达到对材料定性分析、定量的目的。根据分离机制，色谱分析可以分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、亲和色谱等分析类别，通过各种色谱技术的综合运用，可实现各种材料的组分分离、定量、定性分析。
6、联用（接口）技术：通过不同模式和类型的热分析技术与色谱、光谱、质谱联用（接口）技术实现对多组分复杂样品体系的分析，可完成组分多样性、体系多样性的材料精确、灵敏、快捷的组分、组成测试，是非常规材料剖析过程中不可或缺分析方法。

C. 材料分析检测技术的介绍

《材料分析检测技术》阐述了主要的材料分析检测技术的基本原理、探测过程和处理技术。包括：材料分析检测技术概述、X射线衍射分析、扩展X射线吸收精细结构谱分析、透射电子显微分析、扫描电子显微镜和电子探针分析、扫描隧道显微分析和原子力显微分析、光电子能谱分析、俄歇电子能谱分析、原子光谱分析、分子光谱分析、拉曼光谱分析、核磁共振谱分析、电子自旋共振波谱分析、穆斯堡尔谱分析、热分析等。

D. 核磁共振（NMR）是怎么回事

核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。 磁矩是由许多原子核所具有的内部角动量或自旋引起的，自1940年以来研究磁矩的技术已得到了发展。物理学家正在从事的核理论的基础研究为这一工作奠定了基础。1933年，G·O·斯特恩（Stern）和I·艾斯特曼（Estermann）对核粒子的磁矩进行了第一次粗略测定。美国哥伦比亚的I·I·拉比（Rabi生于1898年）的实验室在这个领域的研究中获得了进展。这些研究对核理论的发展起了很大的作用。 当受到强磁场加速的原子束加以一个已知频率的弱振荡磁场时原子核就要吸收某些频率的能量，同时跃迁到较高的磁场亚层中。通过测定原子束在频率逐渐变化的磁场中的强度，就可测定原子核吸收频率的大小。这种技术起初被用于气体物质，后来通过斯坦福的F.布络赫（Bloch生于1905年）和哈佛大学的E·M·珀塞尔（Puccell生于1912年）的工作扩大应用到液体和固体。布络赫小组第一次测定了水中质子的共振吸收，而珀塞尔小组第一次测定了固态链烷烃中质子的共振吸收。自从1946年进行这些研究以来，这个领域已经迅速得到了发展。物理学家利用这门技术研究原子核的性质，同时化学家利用它进行化学反应过程中的鉴定和分析工作，以及研究络合物、受阻转动和固体缺陷等方面。1949年，W·D·奈特证实，在外加磁场中某个原子核的共振频率有时由该原子的化学形式决定。比如，可看到乙醇中的质子显示三个独立的峰，分别对应于CH3、CH2和OH键中的几个质子。这种所谓化学位移是与价电子对外加磁场所起的屏蔽效应有关。 (1)70年代以来核磁共振技术在有机物的结构，特别是天然产物结构的阐明中起着极为重要的作用。目前，利用化学位移、裂分常数、H—′HCosy谱等来获得有机物的结构信息已成为常规测试手段。近20年来核磁共振技术在谱仪性能和测量方法上有了巨大的进步。在谱仪硬件方面，由于超导技术的发展，磁体的磁场强度平均每5年提高1.5倍，到80年代末600兆周的谱仪已开始实用，由于各种先进而复杂的射频技术的发展，核磁共振的激励和检测技术有了很大的提高。此外，随着计算机技术的发展，不仅能对激发核共振的脉冲序列和数据采集作严格而精细的控制，而且能对得到的大量的数据作各种复杂的变换和处理。在谱仪的软件方面最突出的技术进步就是二维核磁共振（2D—NMR）方法的发展。它从根本上改变了NMR技术用于解决复杂结构问题的方式，大大提高了NMR技术所提供的关于分子结构信息的质和量，使NMR技术成为解决复杂结构问题的最重要的物理方法。 ①2D—NMR技术能提供分子中各种核之间的多种多样的相关信息，如核之间通过化学键的自旋偶合相关，通过空间的偶极偶合（NOE）相关，同种核之间的偶合相关，异种核之间的偶合相关，核与核之间直接的相关和远程的相关等。根据这些相关信息，就可以把分子中的原子通过化学键或空间关系相互连接，这不仅大大简化了分子结构的解析过程，并且使之成为直接可靠的逻辑推理方法。 ②2D—NMR的发展，不仅大大提高了大量共振信号的分离能力，减少了共振信号间的重叠，并且能提供许多1D—NMR波谱无法提供的结构信息，如互相重叠的共振信号中每一组信号的精细裂分形态，准确的耦合常数，确定耦合常数的符号和区分直接和远程耦合等。 ③运用2D—NMR技术解析分子结构的过程就是NMR信号的归属过程，解析过程的完成也就同时完成了NMR信号的归属。完整而准确的数据归属不仅为分子结构测定的可靠性提供了依据，而且为复杂生物大分子的溶液高次构造的测定奠定了基础。 ④2D—NMR的发展导致了杂核（X—NMR），特别是13C—NMR谱的广泛研究和利用。杂核大多是低丰度，低灵敏度核种，由于灵敏度低和难以信号归属，以往利用不多。但X—NMR谱包含有大量的有用结构信息，新颖的异核相关谱（HET—Cosy）提供的异核之间的相关信息（如H—C，C—C，H—P，H—N）不仅为这些杂核的信号归属提供了依据，而且能提供H—NMR所不能提供的重要结构信息。 ⑤2D—NMR技术的发展也促进了NOE的研究和应用的发展。NOE反映了核与核在空间的相互接近关系，因此它不仅能提供核与核之间（或质子自旋耦合链之间）通过空间的连接关系，而且能用来研究核在空间的相互排布即分子的构型和构象问题。 2D—NMR技术由于其突出的优点和巨大的潜力，在谱仪硬件能够满足2D—NMR实验（即进入80年代）以后的短短几年时间内，已有1000余篇论文和数十种评论和专着出现。 (2)NMR中新的实验和应用几乎每天都在出现，NMR技术本身今后将继续就如何得到更多的相关信息，简化图谱，改善和提高检测灵敏度等几方面进行发展，其中最富有发展前景的新技术有： ①选择和多重选择激励技术，进一步发展多量子技术，通过采用先进的射频技术激发那些在通常情况下禁阻的，极其微弱的多量子跃迁。选择性地探测分子内核与核之间的特定相关关系。或通过特形脉冲（shaped pulse）和软脉冲选择性地激发某些特定的核，集中研究某些感兴趣的结构问题。 ②“反向”和“接力”的检测技术，在异核相关谱方面，采用反向检测（称之为inverseNMR，即通过H检测来替代以往的用杂核检测的测试方法）可大大提高异核相关谱的检测灵敏度（约1个数量级）。在同核相关谱方面，通过接力相干转移（RCT—1），多重接力相干迁移（RCT—2）和各向同性混合的相干转移技术（如HOHAHA）可用来解决复杂分子（包括生物大分子）的自旋偶合解析和信号归属问题。 ③发展并应用谱的编辑技术，利用NMR本身在激发和接收方面的多种多样的选择和压制技术，可对十分复杂的NMR信号进行分类编辑。 ④发展三维核磁共振（3D—NMR）技术，随着NMR的研究对象向生物大分子转移，NMR技术所提供的结构信息的数量和复杂性呈几何级数增加，近来已出现3D—NMR技术来替代2D—NMR方法，用于生物大分子的结构测定。初步探索的结果表明3D—NMR方法不仅进一步提高了信号的分离能力，并且能提供许多2D—NMR方法所不能提供的结构信息，大大简化结构解析过程。3D—NMR测定方法的广泛使用还有待于测定方法进一步改进和计算机技术的进步。 ⑤与分子力学计算相结合，发展分子模型技术。在NNR信号完全归属的基础上，利用NOE所提供的分子中质子间的距离信息、计算分子三维立体构造的技术近年来在多肽和小蛋白质分子的研究中取得了巨大的成功。以距离几何算法和分子动力学为基础的分子模型技术（molecular modelling）正在逐步应用于其它各种生物分子的溶液构象问题。但在大分子与小分子或小分子与小分子相互作用的体系还有许多问题有待解决，例如在运动条件不利的体系中如何得到距离信息和距离信息的精度等。 (3)NMR波谱技术今后最富有前景的应用领域有以下几个方面： ①继续帮助有机化学家从自然界寻找具有生物活性的新颖有机化合物，今后这方面的研究重点是结构与活性的关系。即研究这些物质在参与生命过程时与生物大分子（如受体）或其它小分子相互作用的结构特征和动态特征。 ②更多地用于多肽和蛋白质在溶液中高次构造的解析，成为蛋白质工程和分子生物学中研究蛋白质结构与功能关系的重要工具。并朝着采用稳定同位素标记光学CIDNP法与2D—NMR，3D—NMR技术相结合的方向发展。 ③NMR技术将广泛用于核酸化学，确定DNA的螺旋结构的类型和它的序列特异性。研究课题将集中在核酸与配体的相互作用，其中核酸与蛋白质分子、核酸与小分子药物的相互作用是最重要的方面。 ④NMR技术对于糖化学的应用将显示出越来越大的潜力，采用NMR技术来测定寡糖的序列，连接方式和连接位置，确定糖的构型和寡糖在溶液中的立体化学以及与蛋白质相互作用的结构特征和动态特征将是重要的研究领域。 ⑤NMR技术将更多地用于研究动态的分子结构和在快速平衡中的变化。以深层理解分子的结构，描示结构的动态特征，了解化学反应的中间态及相互匹配时能量的变化。 ⑥NMR技术将进一步深入生命科学和生物医学的研究领域，研究生物细胞和活组织的各种生理过程的生物化学变化。 以上都是与溶液NMR研究有关的领域，近年来固体NMR研究的NMR成象（imaging）技术也取得了巨大的进步，并在材料科学和生物医学研究方面继续发挥重要的作用。

E. 核磁共振波谱在进行物质定性分析时能提供的信息分别是什么

核磁共振波谱法（Nuclear Magnetic Resonance，简写为NMR）与紫外吸收光谱、红外吸收光谱、质谱被人们称为“四谱”，是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一，亦可进行定量分析。

原理

在强磁场中，某些元素的原子核和电子能量本身所具有的磁性，被分裂成两个或两个以上量子化的能级。吸收适当频率的电磁辐射，可在所产生的磁诱导能级之间发生跃迁。在磁场中，这种带核磁性的分子或原子核吸收从低能态向高能态跃迁的两个能级差的能量，会产生共振谱，可用于测定分子中某些原子的数目、类型和相对位置。

分类

NMR波谱按照测定对象分类可分为：1H-NMR谱（测定对象为氢原子核）、13C-NMR谱及氟谱、磷谱、氮谱等。有机化合物、高分子材料都主要由碳氢组成，所以在材料结构与性能研究中，以1H谱和13C谱应用最为广泛。

F. 什么叫核磁共振

核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。

核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(MR)。

MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。

MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。

MR也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT，带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MR的检查，另外价格比较昂贵。

G. 核磁共振法

3.3.5.1 方法简介

核磁共振技术是当前世界上的尖端技术，应用于地下水勘查的研究仅有20多年的历史。1978年前苏联研制了第一台核磁共振层析找水仪，1994年法国购买了俄罗斯找水仪专利并开始研制地面核磁感应系统(NUMIS)，1996年法国IRIS公司生产出6台改进型的NUMIS系统。我国1992年中国地质大学核磁共振科研组对该方法进行了国内外调研，1995～1996年中国地质大学与航遥中心完成“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我国首台NUMIS系统，填补了我国用地球物理方法直接找水的空白，使我国步入了用高新技术直接找水的世界先进行列，经在湖北、河南、广西、湖南等省区的试验，已取得了较好的效果。但核磁共振技术目前勘探深度较浅，可靠的深度小于100m，并且NMR测深是体积勘探，即线圈范围内含水层的综合反映，加之电磁噪声干扰和局部磁性体等因素的影响，部分地区应用效果不明显。目前国内数据处理及反演解释程序是以一维单点解释为主，而德国在核磁共振技术找水方面已开发研制了数据二维处理软件，位于世界领先地位，处理精度远高于一维数据处理软件。并正在开发研究野外观测新技术，一次布置多个线圈，一个线圈发射交变电流，多个线圈接收信号，达到提高效率和效果的目的^[5]。

3.3.5.1.1 基本原理

是应用核磁感应系统实现对地下水资源的探测，是直接找水的一种地球物理方法。水中氢核具有核子顺磁性，磁矩不为零，是地层中具有核子顺磁性物质中丰度最高、磁旋比最大的核子。在稳定的磁场的作用下，氢核像陀螺一样绕地磁场方向旋进，其旋进频率(拉摩尔频率)与地磁场强度和原子核的磁旋比有关。当对铺在地面上的线圈(发射线圈)供入频率为拉摩尔频率的交变电流时，地中交变电流则形成交变磁场，在磁场的激发下，使地下水中氢核形成宏观磁矩，这一宏观磁矩在地磁场中产生旋进运动，其旋进频率为氢核所特有。当切断电流脉冲后，用同一线圈(接收线圈)拾取由不同激发脉冲矩激发产生的NMR信号，信号强弱或衰减快慢直接与水中质子的数量有关，即NMR信号的幅值与所探测空间内自由水含量成正比。核磁共振找水仪即利用了水中氢核(质子)的弛豫特性差异，观测、研究地下水的质子产生的核磁共振信号的变化规律，进而探测是否有水存在。也就是说，在核磁共振测深探测范围内，在信噪比适宜的情况下，地层中有自由水存在，就有NMR信号响应，地层中含水(氢核)越多，NMR信号就越强，反之信号就弱或没有响应。由信号的幅度和衰减时间常数，可用专门的反演程序，经定量解释后得到水文地质参数随深度的变化^[6]。

3.3.5.1.2 应用范围及适用条件

可以解决大量的水文地质及与水环境等有关的问题。主要用于确定该方法探查深度范围内各含水层岩石结构及分布；定量评价含水层厚度、埋深、含水量；评价不同含水层间水平和垂向分布情况；确定井位、判断充填物性质等。

由于NMR信号幅值非常微弱，易受电磁噪声及人文噪声的干扰，同时测区及附近存在的局部磁性体也会干扰NMR信号，所以工作区应尽量避开电力线、电机、电气机车及火成岩分布区；探测目标埋深应小于100m。

3.3.5.1.3 工作布置原则与观测方法

正确选择激发频率(拉摩尔频率)：要求地磁场测量误差小于10 nT，同时注意地磁场的垂向梯度变化情况，在进行测量之前，要通过试验来确定激发频率；根据工区内待探查含水层的深度和含水量以及工区电磁干扰的强弱、方向，优化线圈形状和科学地敷设线圈。通常使用边长75m的正方形和直径为100m的圆形天线，如果环境噪声大于1500 nV时，选择能够降低噪声水平的∞字形线圈；采集参数的选择：测量范围、记录长度、脉冲持续时间、脉冲矩的个数、叠加次数，全区测量范围设置应统一，一般取4倍平均环境噪声值；观测参数有初始振幅E₀、初始相位φ₀和衰减(弛豫)时间

。

目前采用的是单线圈观测方法，即发射、接收为同一线圈，通过转换开关切换接收NMR信号，属纯异常观测，受地形和地质因素影响小。

3.3.5.1.4 资料整理及成果解释

由于NMR信号较弱，易受各种因素影响，为提高解释可靠性，对实测资料需进行零时外延、化为标准观测值、噪声滤波预处理。经处理合格的数据进行各种反演处理，编绘各种成果图件：含水层参数(含水量、衰减时间)随深度变化图及表；NMR测深断面图；综合解释成果图等。将观测到的地球物理数据转换成水文地质参数，获取地下各含水层的深度、厚度、含水量和平均孔隙度等，圈定找水远景区或提供水井井位或用于区分其他物探找水方法的异常性质。

3.3.5.2 试验情况

为了解岩溶发育的垂向分带和水平分带特征及富水性，在实验区内选择电测深成果有利地段，以单点形式共布置了四片区15个核磁共振点。万亩果园2点，大衣村3点，三家村5点，大兴堡5点。工作结果，圈出10个富水有利靶区，经4个钻孔验证，100m内核磁共振(NMR)推断的含水层与实际基本吻合。

本次工作使用法国IRIS公司核磁共振系统(NUMIS)，基准频率为1985 Hz；三家村测点和大兴堡1号点因干扰大，采用直径50m的∞字形线圈，探测深度60m；其他9个测点均采用边长75m的方形框，探测深度100m；测量范围取4倍平均的环境噪声；记录长度240ms；脉冲持续时间40ms；脉冲个数为10个；叠加次数80～140次。

3.3.5.3 主要成果

3.3.5.3.1万亩果园

两个点均发现二层或三层含水层，1号点下有三个主要含水层，15～25m、25～40m、64～100m，含水量及衰减时间分别为 2.2%、219.7ms；1.1%、639.6ms；5.9%、157.4ms。以深部含水量最大，平均孔隙度最小。2号点下有两个主要含水层，25～40m、40～64m，衰减时间77.6～148ms，说明平均孔隙度均较小，含水量分别为3.9%、0.7%。以第一层含水量最大。两点相距60m，NMR测深结果就存在很大差异，也说明该区岩溶横向分布的复杂性。

1号点经施工的钻孔验证，5m以下进入白云岩段，主要含水层为83～200m，以蚁食状溶孔为主，富水性中等，与核磁共振第三含水层对应，只是推断的深度比实际深度浅20m。钻孔岩心破碎呈砂状，NMR反映为孔隙度小、含水量较高的特征。

3.3.5.3.2 大衣村

3个点均发现2～3层含水层(图3-14)，1号点有三个主要含水层，10～16m、25～40m、64～100m，含水量为1.4%、1.6%、2.3%，衰减时间为54.2ms、69.1ms、77.5ms。三层衰减时间都短，说明平均孔隙度均较小，但以第3层含水量最大。2号点有两个主要含水层，40～64m、64～100m，含水量均为1.6%，衰减时间455.4ms、730.0ms。两层含水量都不大，但孔隙率较大。3号点下有两个含水层，13～22m、60～100m，含水量为2.5%、6.1%，衰减时间76.7ms、147.3ms。第二层水量与孔隙率都比第一层大。1、2号点相距30m，NMR测深结果也有差异，同样说明岩溶横向分布的复杂性。

图3-14 泸西小江流域大衣村NMR测深解释结果与钻孔资料对比图

经1号点钻孔验证，含水层18.3～31m和31～57m，富水性中等，这两层与核磁共振第二层含水层对应，只是实际含水层厚度大于NMR推断的厚度。57～120m的含水层，富水性弱—中等，与核磁共振第三层含水层对应。120～160m的含水层，已超过了NMR探测深度。总体各含水层水量都不大，与实际钻孔结果是一致的。

3.3.5.3.3 三家村

5个点均由多个含水层组成，其中有两个主要含水层，20～40m、40～60m，第一层含水量小于2.3%，衰减时间变化较大，为148～864ms；第二层含水量为1.4%～4.8%，一般大于2%，衰减时间400～750ms，说明越往深部含水量越大，岩石越破碎，孔隙率较大。由于该区干扰较大，采用∞线圈方式，勘探深度较浅，最大达60m。NMR测深结果以4、5、3、2号点为找水有利区。结合水文地质条件综合分析，选择2号点处布置钻孔。根据钻孔结果，8.9m以下进入白云岩段，裂隙发育，富水性弱—中等，水量一般，与2号点测深结果含水量不大(2.4%)的结论基本一致。

3.3.5.3.4 大兴堡

1号点位于烟叶站旁，该地曾经施工了两个180m深的探采井，岩体较完整，水量极小，未成井。采用∞线圈方式，勘探深度60m，在40～60m内有一含水层显示(图3-15)，含水量4.6%，衰减时间767ms，含水层孔隙度较大，NMR测深结果与探采井结果不一致。由于岩溶横向变化大，也不能完全确定1号点线框范围内不存在含水层。

图3-15 泸西小江流域大兴堡NMR测深解释结果与钻孔资料对比图

其余各点均有两个以上的含水层(图3-15)，以5、3、4号点为有利的找水区，验证孔即选择在5号点。5号点有3个主要含水层，16～25m、40～64m、64～100m，含水量为0.7%、1.3%、5.5%，衰减时间116ms、106ms、178ms。以64～100m处含水量较大，钻孔结果，20.55m以下进入白云岩段，岩体破碎，节理裂隙发育，富水性强，与NMR测深结果吻合。

3.3.5.4 结论

综上所述，泸西岩溶盆地的NMR探测结果，较好地反映了岩溶含水层的分层结构特征，主要含水层对应的NMR信号的衰减(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，100m内NMR推断的含水层基本吻合，但NMR推断的含水层深度部分偏浅，约相差5～20m。少部分NMR测深点结果与钻孔实际有差异。

在云南岩溶区找水工作中，NMR方法的应用尚属首次，仅作了几个试验点。由于岩溶发育普遍不均匀，许多地区的岩溶水主要集中于地下溶洞和管道中，而这些溶洞和管道的埋藏和分布位置随机、变化复杂，目前所使用的各种方法都难于准确地查明岩溶地下水位置，这是岩溶水资源开发所面临的最大问题。核磁共振技术(NMR)目前勘探深度较浅，可靠的深度小于100m，并且NMR测深是体积勘探，单点解释结果是发射线圈边框(70m×70m)范围内的综合反映，对确定具体井位影响较大，特别是岩溶含水层横向变化大，致使解释成果与实际情况会产生差异。因此对核磁共振圈定的异常，还须采用其他方法缩小靶区，如采用电测深法在NMR异常范围内进行加密测量，以便能较准确定位。