瞬變電磁法在金屬礦產勘查上的應用效果研究

周小鋒

（廣西壯族自治區第七地質隊，廣西 柳州 545100）

1 瞬變電磁法的基本工作原理

瞬變電磁法擁有多種類型，最為普遍的方式為高空電磁法，其運用的主要過程為技術人員發射脈沖電波，其正確順序為由高空到地面，若回線電流遭到切斷，可在其導線周圍產生一次場，其一次場會由空氣傳輸到相應的勘察區域內，勘察區域內的介質感應將生成二次場信號，該信號的主要來源為貯藏在良導體中的感應電流，通過對該區域衰減規律的研究，有效解決地質勘察中的問題，從而達到實時勘察金屬礦產的目的。

2 參數與數據的計算過程

在處理瞬變電磁數據的過程中，試驗人員應遵照合理的順序，一方面，要修正、調平、預處理相關數據；另一方面，則要根據處理后的數據來處理相應的磁數據、電數據等，在處理磁數據期間要計算出磁總場、磁位場轉換與視磁化率等，而若想獲得適宜的電數據，則要高效計算出時間常數、視電阻率與視電阻率成像等。此外，在完成磁數據與電數據的處理后，要獲得合理的、科學的低阻異常體的詳細信息，繼而準確判斷出低阻異常體的分布、大小、形態與空間。

2.1 科學處理電數據

在處理電數據期間，其處理的主要過程都集中在野外的測線數據，其計算的主要內容為去除背場景、去除與疊加運動噪聲、測算電動勢、電磁場磁內分量、抽道等。通過相關公式，試驗人員可了解到總磁場強度與水平分量磁場強度的關系，借助高斯系數與地理經緯度能有效獲取電數據值[1]。

具體來說，電數據的主要處理流程可分成三步，其一，試驗人員應借助相關儀器來會回放有關數據，在開展數據預處理的過程中，要適時去除背場景、修正運動噪聲與天電噪聲，其去除、修正過程要經過合理的質量監控，才能將處理后的數據放置到下一環節。其二，數據信息在完成初步的處理后，試驗人員應通過相應儀器進行疊加、抽道集，并計算出精準的時間常數、校正記錄點的位置，從而將各類數據調平。其三，通過多項數據的調平，試驗人員可同時開展異常現象的模擬、時間常數的測算、電阻率的成像，三者經過有效融合后可完成出圖工序，繼而準確完成了電數據的處理。

2.2 合理測算磁數據

在處理與測算磁數據的過程中，試驗人員需了解磁數據內部的主要處理內容，其包含水平梯度的針對性內容、磁位場的處理與轉換、磁數據的調平與修正等，在計算磁數據時，多用到視磁化率的運算、磁數據的調平與修正等。

在修正磁數據期間，試驗人員應及時修正磁數據內部的高度、磁日變與水平梯度等，正常的磁場修正為水平梯度修正，其修正方式較為簡便；而磁日變修正則稍顯復雜，其內部參數會根據時間的改變而發生變化，修正此類數據的主要目的為降低地磁場的影響，避免在勘察金屬礦產時出現人為干擾，其主要處理方式為處理滑動中的平均濾波，并去除磁場基值，從而順利獲取磁日變的修正值，試驗人員可將T 看作磁日變的觀測值，Tn則為處理后的日變值，則Tn-T 為磁日變的變化值。

2.3 預處理資料

瞬變電磁法在運用期間會受到多重要素影響，如地質噪聲、儀器噪聲、電磁噪聲等，當前與瞬變電磁法有關的儀器在處理噪聲時已帶有較好效果，比如，當勘察金屬礦產的過程中出現了隨機干擾，試驗人員可運用多次疊加技術；針對勘察期間的突發性狀況，技術人員借助數據處理中的剔除法可有效改善當前狀況；若金屬礦產中存有規則干擾，可利用正負半周期的供電來抵抗此項干擾，繼而缺失增強了弱信號觀測的水平與能力。

在開展資料的預處理時，由于瞬變電磁法中相關儀器的接收方式為寬頻帶式，其難以測算或壓制相關范圍中的所有干擾信號，嚴重影響數據測算的準確性。在處理野外數據前，試驗人員應切實瀏覽其實測曲線，掌握可能產生干擾的點，并適時圈定范圍，通過對“噪聲電平”的掌握來了解“可靠時窗”的基本范圍，繼而將整個范圍劃分到試驗區內，若開展試驗的區域較大，技術人員還可依照不同區域的地質狀況來設置成多個不同的段落，從而增進數據測算的準確性。

此外，在預處理或計算相關數據的過程中，試驗人員應嚴格遵守理論規律，及時發現測算期間的畸變點與突變點，加強觀測期間的精度，適時糾正已測算完成但準確度較差的數據，借助信息系統內部的儲存功能，完成各類數據信息的保存，給此后的金屬礦產勘察工作奠定較好基礎[2]。

3 金屬礦產勘查應用瞬變電磁法的主要流程

3.1 試驗項目的主要特征

為增進金屬礦產的勘察效果，工程項目管理人員運用瞬變電磁法對該勘察工作進行詳細研究。

具體來說，試驗人員發現了4 種銅礦床，且在其周遭還帶有凝灰巖，通過瞬變電磁法可有效查看其各項參數值，如電阻率、極化率與磁化率等。

在觀察黃鐵礦類的凝灰巖時，工作人員收集了35 種樣品，經測算其電阻率為1.159Ωm、極化率在58%左右、磁化率為1.48SI；而弱蝕變安山巖的采樣數則有所減少，29 種樣品測出的電阻率、極化率、磁化率分別為1.19Ωm、87%、1.65SI。同時，工作人員還測算出了銅鋅礦體與塊狀硫化物的各項數值，此兩類的數值，如表1 所示。

表1 試驗區內的參數

借助表1 工作人員可看出四種銅礦床的各項區別，了解其內部的多種參數，從而在選擇試驗地點時更為明確。

3.2 布置瞬變電磁法的內部測線

通過對4 類金屬礦區的實地考察，試驗人員已掌握該區域的地形特點與礦床分布，在開展試驗的過程中，其可布置7條測線，方向為由南至北，該測線的總長度達33km，每個測線的距離都保持在100m 左右，由東向西可為其依次編號，即L1080、L1090、L1100、L1110、L1120、L1130 與L1140 等。在開展相關試驗前，工作人員應掌握電磁系統內各項設備參數，如發射線圈、磁力儀、接收線圈、雷達高度計與定位系統等[3]。

具體來說，在設計發射線圈的過程中，其直徑需在26m 左右，依照有關數據，線圈與地面的距離要保持在40m 左右，通常來講，其峰值會在390nlA 左右，該線圈呈雙向梯形，且發射基頻達到25Hz、最大電流值為184A、脈沖的整體寬度在8.35ms 上下。在完成線圈的設計后，工作人員需開展發射活動，其面積可達2123.7m2，主要匝數為4。

針對磁力儀的研究，試驗人員在收集有關數據時，要保證各采集數據的時間間隔，其間隔最好保持在0.1s 左右，其靈敏度在0.02nT。當試驗人員完成了線圈發射后，經過一段時間后要開展線圈接收工作。相較于發射類線圈，接收線圈的接收面積則適時縮減，其有效面積僅為113.04m2，而匝數卻到達100 左右，當其直徑在1.2m時，該有效面積可達到19.69m2，其匝數則上升到245。

對于雷達高度計而言，在收集相關數據的過程中，為加強數據采集的有效性、準確性，也要進行一定的時間間隔，相比于磁力儀，該間隔時間要更長，最高的間隔時間要達到0.3s。在開展金屬礦產勘察試驗時，項目管理者對數據的精準度要求較高，因而要挑選出合適的雷達高度計，一般來講，可選擇Terra T R A 3000/T R I 型號。為找出金屬礦產的實際位置，試驗人員還需采用GPS 系統，其采樣間隔的時間與雷達高度計相似，在0.2s 或0.3s，可選用Novatel 型號的GPS 定位系統。在完成了各項參數的設計后，試驗人員可開展正式的金屬礦產勘察工作。

3.3 研究電異常現象

在進行金屬礦產的勘察時，試驗人員需明確其勘察的主要目標，即了解電異常的解析過程，由于該試驗區內帶有明顯的物理性特征，在進行分析的過程中要高效融合該區域的地質環境、異常形態與異常產出產態等，在分成相關分析可有效獲取該低阻體內的位置、產狀、規模、形態與埋深等要素數值。

試驗人員在分析電異常現象的過程中，其依照試驗區內的實際位置，將其分成了4 部分，針對每一部分的具體情況進行針對性分析。當試驗區處在西北部時，該環境內的電阻率為15Ωm ～45Ωm，其內部短軸出現了異常分布，且時間常數大約為0.7ms ～1.8ms 左右；當試驗區為東部時，相較于西北部，電阻率出現短暫下降，其數值在5Ωm ～25Ωm，其異常分布的形態為不規則、不完整的塊狀，0.6ms ～1.8ms 為其時間常數；西南角的試驗區也出現異常分布，其主要原因在于人為干擾，由于人為干擾會受到多種因素影響，再加上變量的控制較難，因而此類數據將難以作為分析電異常現象的數據；南部試驗區的電異常現象則呈現軸狀分布，其時間常數在0.6ms ～2.0ms 左右，分布規律則為由西向東，電阻率則保持在5Ωm ～25Ωm 之間[4]。

在勘察出4 個異常區域的實際數值后，除了受人為干擾的西南試驗區外，試驗人員可詳細分析3組數值，透過電阻率的影像，當區域深度增加時，低阻異常的范圍正逐漸擴大；而在增加幅度適時縮減后，當其處在400m 的具體位置時，其異常仍較為明顯，因而，試驗人員通過瞬變電磁法的試驗可看出不同區域環境下低阻體的電異常。

3.4 適時區分異常形態

在勘察金屬礦產的過程中試驗人員會發現多種異常形態，為增強該勘察工作的精準性、科學性，其要用合理的方式來區分不同區域的異常形態。

第一，若異常形態體現在水平圓柱體中，可將此類異常形態成為柱頂單峰，試驗人員在勘察期間當其球體上方也呈現單峰異常時，如果兩個球體的半徑相同，相較于圓柱體，球體的衰減程度與速度更快，其異常范圍也會逐漸縮減，因而要通過觀察金屬礦產的形態來找出異常規律。

第二，薄板類的導體也會出現異常形態，其整體的變化幅度大多與其傾斜角度有關，當傾斜角度T 為0°時，其異常的狀態會表現在單峰中；若傾斜角度T 值為90°，其導體頂部會呈現雙峰，異常形式將帶有對稱性；而傾斜角度T 為0°～90°之間時，其整體形態既沒有單峰也沒有雙峰，該導體會傾向在角度較大的位置處。

第三，針對厚板狀導體中的異常形態而言，當其頂板中心出現單峰異常時，其大多處在早期測道中，在測道時間逐漸增加后，可愈發呈現出雙峰異常的狀態，對于其與傾斜角度的關系，試驗人員可參照薄板導體異常形態的預估方式。當導電的水平剖面、導電覆蓋層存有異常形態時，其會適時抬高金屬礦產的區域背景，其剖面曲線也會呈現間隔分布。

在了解了多種異常形態的演示方式后，工作人員在金屬礦產的實際勘察中要精準發現不同異常形態的展現方式，借用瞬變電磁法開展針對性檢測，從而提升金屬礦產勘察工作的實際效果，逐漸提升勘察質量。例如，某地質勘察隊為勘察該區域的金屬礦產，采用了瞬變電磁法，試驗人員依照該區域的實際情況測算出了與該模式有關的多項數值，通過對不同異常形態的分析，有效增強了勘察數據的準確性，保證了勘測效果。

4 總結

綜上所述，針對金屬礦產的勘察工作，試驗人員進行了有效研究，在實際勘測時其借用瞬變電磁法取得較好效果。在實際工作中要利用科學性、技術性較強的瞬變電磁試驗來找出產生異常形態的區域，通過對應性手段與措施來改進勘察質量，從而提升金屬礦產勘察水平。