瞬變電磁法在鋁土礦勘查中的應用

路福龍

摘要：為了解瞬變電磁法在鋁土礦勘查中的應用方式，本文將展開相關研究，主要論述瞬變電磁法的基本原理、數據處理方式，后介紹其應用優劣，最終結合鋁土礦勘查案例對該方法的具體應用方式進行分析。采用文中方法可以借助瞬變電磁法勘查鋁土礦，且方法在其他金屬礦勘查中同樣有效。

關鍵詞：瞬變電磁法;鋁土礦勘查;金屬礦

引言

鋁土礦是我國重要的金屬礦資源，因此為了滿足全國上下需求，鋁土礦產量必須得到保障，為做到這一點就需要展開鋁土礦勘查工作。但任何礦物勘查工作都存在誤判的風險，不僅會拖慢勘查效率、降低礦物產量，還會造成較大的人力物力浪費，這一點在鋁土礦勘查中也不例外，因此為了保障工作質量，鋁土礦勘查中要選擇行之有效的勘查方法，瞬變電磁法就是其中之一，故如何正確使用瞬變電磁法進行鋁土礦勘查是相關人員應當思考的問題，有必要對此展開相關研究。

1.瞬變電磁法基本原理與數據處理方式

1.1基本原理

瞬變電磁法可以通過發射線圈與脈沖電流形成瞬變電磁場，電磁場的形成過程由人工控制，因此電磁場的強度等可以調節。電磁場形成后垂直發射線圈一般會朝地面的兩個方向傳播，且依照半空間傳播原理地面以上的電磁場可以忽略，隨即磁場順延地表擴散式傳播，并且不斷深入，逐漸將遇到地面以下的各種介質，不面對不同的介質磁場會產生不同的渦流場，或者是在量子力學原理下讓活躍堿金屬產生能級躍遷、讓含有大量氫原子的液體氫原子核沿磁場方向定向排列。這種情況下，撤銷外加瞬變電磁場能讓渦流場釋放，或者讓活躍堿金屬要恢復原狀，釋放躍遷能量，也可能讓含有大量氫原子的液體氫原子核恢復原有排列，也釋放磁場形式下的能量。通過以上兩個步驟，地面端人工可通過接收線圈獲取地下電磁場的感應電動勢V2，根據電動勢的具體表現可知地下介質電特性，再采用一維反演、視電阻率等方式解讀，可知地下是否存在礦藏情況[1]。

1.2數據處理方式

任意瞬變電磁法在應用當中都會產生電、磁兩類數據，這兩類數據的原始形態一般不夠準確，可能存在誤差，因此往往要先對數據進行處理才能做出判斷，各類數據的處理方法如下：

第一，電數據處理。首先進行電數據預處理，主要將數據修整，去除其中噪聲、背景場等無用數據，過程中要注意數據質量。其次在軟件上進行疊加、抽道集、記錄點校正、時間常數計算等一系列操作后，對數據進行調平處理，調平處理步驟為：（1）異常正演模擬;（2）時間常數計算;（3）電阻率深度成像。最后出圖即可。

第二，磁數據處理。首先對磁數據進行修正處理，處理對象為水平梯度、高度。其次對磁日變進行修正處理，目的是消除地磁場干擾、人為磁干擾等，過程中要作插值和滑動平均濾波處理，再去除磁場基數，可得修正值。

2.瞬變電磁法應用優劣

2.1優勢

瞬變電磁法的應用優勢如下：

第一，施工效率高、純二次場敏感度高，能夠對低阻提進行觀測。

第二，能夠在高阻圍巖環境下使用，不受地形影響。

第三，可通過同點組合方式進行觀察，能夠通過最佳耦合進行探測，使其能準確響應異常，說明方法分辨能力強。

2.2劣勢

瞬變電磁法的應用劣勢如下：

第一，方法應用中容易受到空氣電磁場、人文電磁場的干擾。

第二，不適用于地層表面存在大量低阻層礦化帶的環境中，勘查結果準確度會受到影響。

值得注意的是，瞬變電磁法的應用劣勢可以得到控制，諸如在應用中加大發射電流，能獲得電磁場，提高信噪比，一般情況下可以抵抗其他磁場干擾，同時只要在方法應用前對地質結構進行分析，即可確認是否可以使用該方法進行勘查，能避免不必要麻煩。

3.案例應用

3.1案例概況

某鋁土礦勘查區已發現2個鋁土礦床，礦體圍巖由火山角礫巖、凝灰巖組成，通過統計得知區域內各礦床礦物的磁化率、極化率和電阻率，具體見表1。為正確選擇勘查技術，工作部門進行了地質結構分析，結果顯示地質結構的地表面低阻層礦化帶占比較小，而地下存在高阻圍巖，故瞬變電磁法是首選，經過測試該方法確實可以在該勘查區內使用。另外瞬變電磁法具有多種形式，針對鋁土礦多采用高空瞬變電磁法，該形式方法主要是從高空向地面發射脈沖電磁波，觀察回線穩定電流是否被切斷，若未切斷就重新發射電磁波，若切斷則導線周邊會形成一次場，一次場以空氣為媒介向勘查區域傳播，在區域內接觸到介質后會產生感應作用，受良導體感應電流影響形成二次場，根據二次場的衰減規律可知地下礦藏情況。高空瞬變電磁法與普通瞬變電磁法的基本原理一致，但勘查方式上存在一定差別，比較適合用于鋁土礦勘查[2]。

3.2方法應用

根據該勘查區瞬變電磁法的應用流程，方法應用可分為兩個步驟，具體如下：

第一，首先進行瞬變電磁法測線布置，在現場根據礦床分布和地形特點布置了7條南北測線，所有測線長度為33km，各自間距為105m，各測線代稱為A至G。其次進行瞬變電磁法設備調試工作（具體方法形式為高空瞬變電磁法），（1）主采用直徑23m的線圈，將其安裝在地面上方40m處，經測試線圈偶極峰值為400nIA，波型為雙向梯形，脈沖寬度為8.40ms，最大電流為185A，發射基頻為25Hz，匝數為3;（2）選擇磁力儀作為采樣設備，對其進行參數設置，要求采樣間隔為0.1s，靈敏度為0.02nT;（3）針對接收線圈，其中Z線圈有效面積為115.34m2，匝數100，直徑1.3m。X線圈有效面積為18.21m2，匝數244，直徑0.33m;（4）針對雷達高度計進行參數設置，采樣間隔為0.2s;（5）將GPS定位系統的采樣間隔定位0.2s。

第二，進行電異常分析，即在第一步驟基礎上進行勘查，可得電、磁數據，處理后需要進行電異常分析，目的是了解電異常狀況、形態及周邊地質環境等特征，用于判斷地下低阻體的埋深、形態、規模、產狀、位置等，根據結果可知地下鋁土礦礦藏情況。以A、B測線區域為例，其中A區域位于整個勘查區的西北部，視電阻率均值為30Ω·m，呈軸向北東的短軸狀低阻異常，通過時間常數計算，A區域的時間常數區間為0.7～1.8ms，呈短軸狀異常分布。B區域位于勘查區的東部，視電阻率均值為15Ω·m，呈軸向東西不規則塊狀低阻異常，時間常數區間為0.6～1.8ms，呈不完整不規則塊狀異常分布。

3.3結果

根據方法勘查成果，工作部門向下開挖，成功找到礦藏，經過測試與統計確認，鋁土礦礦藏位置、規模等與方法勘查結果基本吻合，誤差率較低，為超過最大允許誤差范圍，故方法應用有效。

4.結語

綜上，瞬變電磁法在鋁土礦勘查中有較高應用價值，但要發揮該方法價值，必須掌握其基本原理與數據處理方式，同時要結合實際情況選擇方法形式。應用中應當先了解地質結構，確認方法是否適用，并且加大發射電流，提高勘查抗干擾能力，最后可以得到準確結果。

參考文獻：

[1]李廷彬，李京，張全傅，等.瞬變電磁法在鋁土礦勘查與采空區探測中的雙重應用[J].有色金屬文摘，2019 （02）：27-28.

[2]王秋平、褚冬莉、孫軍勝、張傳東、劉敏.瞬變電磁法在金屬礦勘查中的應用研究[J].能源與環保，2020 （11）：97-100+106.