可控源音頻大地電磁測深法在金屬礦中的應用探討

石宗戶 武興隆

摘要：可控源音頻大地電磁測深法是極具優勢的地球物理深部勘測方法，在金屬礦查找中具有查找速度快、探測深度廣、穿透性強、信號穩定、抗干擾等諸多特點。文章分析了可控音頻大地電磁測探法的工作原理和優勢，并以鐵鋅礦為例，探析了可控源音頻大地電磁測深法在金屬礦查找中的應用，以供參考。

關鍵詞：可控源音頻；大地電磁測深法；金屬礦勘探；鐵鋅礦；深部勘測方法；人工源頻率 文獻標識碼：A

中圖分類號：P631 文章編號：1009-2374（2016）18-0153-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.076

1 概述

可控源音頻大地電磁測深法，它是一種根據人工源頻率進行地球物理深部探測的一種方法。它發展于20世紀50年代，但是自80年代起才開始大面積應用于實際探測中。可控源音頻大地電磁測深法自實際應用以來，以其他探測方法無法比擬的優勢，在各個領域取得了相當的成就。不管是金屬礦、煤炭、石油、天然氣的勘探，還是地熱、地質、水文的探測，可控源音頻大地電磁測深法都能以其強大的勘查功能，完成測探作業。

2 可控源音頻大地電磁測深法工作原理與優勢

2.1 可控源音頻大地電磁測深法探測原理

可控源音頻大地電磁測深法克服了大地電磁測深方法等舊有技術的缺點，在礦體勘探中可以從縱向和橫向兩個方面進行地質辨別，形成準確的勘探結果。

可控源音頻大地電磁測深法在勘探作業中，是根據電偶源發射出不同頻率的電磁波，然后根據這個不同頻率電磁波的反應數據，觀測電場響應水平分量振幅以及磁場響應水平分量振幅，然后根據公式計算對應頻率的視電阻率和阻抗相位。視電阻率公式如下：

（1）

阻抗相位公式如下：

（2）

式中：Ex表示電場響應水平分量振幅；Hy表示磁場響應水平分量振幅。

根據電磁波傳播原理可得其穿透深度即趨膚深度的方程公式：

（3）

然后根據趨膚深度可計算出探測深度：

（4）

2.2 可控源音頻大地電磁測深法的應用優勢分析

可控源音頻大地電磁測深法和傳統的音頻大地電磁測探法、大地電磁法等，其優點表現為：首先，可控源音頻大地電磁測深法對于低阻地質的辨別反應極為靈敏，可快速分辨物理性質，而對于高阻地質，則可以削弱其屏蔽性，快速穿透阻隔層，探查深處地質性質。不管是高阻地質還是低阻地質，可控源音頻大地電磁測深法的查找速度均快于普通勘探方法，探測信號強，抗干擾能力高；其次，可控源音頻大地電磁測深法垂直方向分辨能力非常好，定位準確度高，對于斷層的識別尤其擅長，且地形對可控源音頻大地電磁測深法帶來的影響性是比較小的，校正也簡單，具有非常高的作業效率。

3 可控源音頻大地電磁測深法在鐵鋅礦中的應用

可控源音頻大地電磁測深法的應用非常廣泛，本次以其在某鐵鋅礦體勘查中的應用實例進行分析。

3.1 礦區地質概況分析

該礦區內出露巖石主要為變質巖類、花崗巖類以及沉積巖類，鐵鋅礦主要集中在太古宙花崗綠巖帶內，花崗巖化作用對該區域古老變質巖產生了一定的作用，產生了大面積的不同形態的條帶狀混合巖與鉀質、鈉質混合花崗巖。礦區巖石為中高級變質巖系，地區地質構造復雜，鐵鋅礦床主要受花崗綠巖帶的巖層以及結構控制，影響鐵鋅礦成礦的主要因素包括褶皺系、地層以及古火山機構。礦床屬于火山噴氣-沉積型礦床，鐵鋅礦的成礦方式為礦液流在海底巖石和海水上沉積塊狀層逐漸累積成礦。

3.2 礦區地球物理特征

該礦區的巖性主要包括混合巖、角閃片麻巖、黑云斜長片麻巖等，沒有礦化之前地層中只含有少量的巖性金屬硫化物，甚至有的地層不含硫化物，而礦體、礦化帶中硫化物的質量分數顯著增加，隨著金屬硫化物含量的增加，則礦體鐵鋅含量越高。該礦區的無礦化巖石電阻率超過n×103Ωm，而礦脈電阻率介于n×

10-4～n×10Ωm之間，即無礦化與礦脈的電阻率變化存在明顯的差別，因此可以采用可控源音頻大地電磁測探法對該礦區的鐵鋅礦進行探測。

3.3 方法分析

3.3.1 布置測線。由于該礦區植被眾多，給礦區測量工作增加了很大的難度，因此采用手持GPS對礦區的四角端點進行定點，根據礦山勘探線的方向，最終確定剖面的方向。基線設置表現為：采用手持GPS沿著基線方向間隔100m進行定點，然后插上小紅旗，以此作為基線點，基線方向選定北東62°，礦山地質勘探方向選定333°，在整個礦區總共布置2條基線。在進行剖面測量時，采用手持GPS沿著剖面方向間隔100m進行定點，并采用GPS對中間點進行定向，間隔25m插小紅旗，用測繩進行量距，然后間隔100m進行定樁，標注電線號，并將其當作物探觀測點。

3.3.2 野外探測與資料整理。野外探測主要采用ANT/6探頭、7個不極化電極、GDP32Ⅱ多功能接收機，設置7個通道對6個觀測點進行測量，以此獲得磁場值與電場值，然后轉換成卡尼亞電阻率。在實際探測的過程中，對各探測點的阻抗相位、視電阻率對其層厚度、層電阻率進行反演，然后對地質進行解釋。在可控源音頻大地電磁測探法反演解釋過程中，通常采用一維層狀模型與擬二維反演解釋方法，第二種方法是基于第一種方法之上，對各測點的數據信息進行反演。采用一維層狀模型進行反演，無法克服二維、三維地質環境所取數據信息的復雜地形的影響。因此，該礦區采用帶有地形的二維模型反演軟件，能夠有效地解決上述問題，能夠客觀、真實地反映該礦區的地下電狀況。根據不同深度獲得的視電阻率值，繪制該礦區不同深度的視電阻率擬斷面圖，并根據相關地質資料對地質斷面進行解釋。通過對該礦區的第42條探線進行實際測量，測得800m標高、1000～1100m標高位置，視電阻率出現異常，僅僅只有525Ωm，在礦山-830m左右探測存在32m厚鐵礦，以此判斷導致視電阻率降低的原因是鐵礦所致。在第55條探線上，-100～-800m標高位置，出現視電阻率小于495Ωm的狀況，通過觀察該區域的成礦條件與低40條探線類似，因此該區域也是查找鐵礦礦的有利區域，并且在該探線上布置了兩個實驗鉆孔，即ZK55-2、ZK55-4。

3.4 結果驗證

通過對ZK55-2實驗鉆孔進行測探，因為受到構造以及地層的影響，鉆孔并沒有按照既定的異常方向漂浮，因此并沒有檢測到視電阻率異常的現象。通過對ZK55-4實驗鉆孔進行測探，表明在標高1126～1156m之間，檢測出視電阻率異常的現象，即存在30m厚的工業鐵鋅礦體。由此可見，鉆探結果和可控源音頻大地電磁測探法異常推測結果相吻合，即驗證了可控源音頻大地電磁測探法在金屬礦探測中的可行性、準確性以及可靠性。

4 結語

綜上所述，將可控源音頻大地電磁測探法應用在金屬礦查找中，具有設備輕便、分辨率高、探測深度大、準確度高等眾多優點。同樣，因為可控源音頻大地電磁測探法屬于頻率域卡尼亞電阻率測探法，在找礦的過程中，會有眾多因素對巖礦間的電阻率產生影響，在實踐應用的過程中，應該充分地考慮地質特征、礦床成因以及圍巖電性等，以此提高探測的準確性與可靠性。

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（責任編輯：周 瓊）