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随着我国地质勘察事业的发展,对地质勘探工作的精度要求越来越高,加之传统物探方法需要耗费大量的人力、物力、财力以及大量时间,所以亟待寻找一种新的方法来解决这些问题。同时新的物探仪器也在不断投入使用,EH-4大地电磁成像系统的应用便是其中之一,它具有体积更小,重量更轻,便于携带等优点,所以相比于其它地球物理勘探方法,它对勘探环境的适应性更强,需要的人力、物力更少,因此它的用途更加宽广。但目前主要用该仪器进行找矿和找水,系统性研究水文地质问题还不是太多。本论文利用EH-4大地电磁成像系统研究科尔沁沙丘-草甸相间地区第四系巨厚潜水含水层的水文地质问题,具有重要的理论意义和实用价值。本文以实践中的水文地质勘察应用为切入点,较为系统地研究了大地电磁测深法基本理论并且详细的介绍了EH4大地电磁成像系统。对其理论基础和整体工作流程进行了比较详细的研究：包括野外工作方式方法、数据采集、质量监控、数据提取和电阻率剖面成图反演解译。通过对测区的EH-4原始数据进行处理,得到六条测线上的EH-4视电阻率断面图。结合地质资料合理的分析和解释了视电阻率断面图,划分出测区内6个弱透水层,并绘制成物探成果断面图。利用已有的地质钻孔资料对物探成果进行了检验,证明物探总体误差小于等于4.33%,EH-4在第四系潜水含水层的水文地质勘探中的应用效果良好。最后通过Voxler三维可视化软件直观地刻画了异常视电阻率在三维空间上的分布,绘出了-20～-30m、-45～-55m、-85～-95m三层砂粘土层的空间分布情况,提供了更加丰富的地质信息,提高了地质研究的精度。