試論可控源音頻大地電磁法在深部找礦中的應用

孟濤濤，朱小朋

社會各行業對于礦產資源的需求量逐年增長，給企業的未來發展帶來了機遇和挑戰，隨著礦產資源開采工作的快速推進，淺部找礦工作已經無法滿足當前資源需求狀況，找礦的深度不斷拓展，工作中遇到的困境也在增大。傳統工作方法會對找礦工作的整體成效造成影響，不僅會限制工作效率的提升，給找礦人員造成巨大負擔，而且容易受到周圍環境因素的干擾?？煽卦匆纛l大地電磁法的融合應用，符合深部找礦的工作特點，可以對斷裂構造和地層關系、水文條件等實施全面分析，幫助工作人員在獲取礦區地質信息的基礎上，制定切實可行的深部找礦方案，以滿足資源開發的要求。

1 可控源音頻大地電磁法概述

由于不同物體的導電性和導磁性具有一定差異，因此在電磁感應原理下可以運用電磁法獲取物體的基本信息，幫助工作人員以更加直觀的方式觀察電磁場變化狀況，獲取全面的地質特征信息。大地電磁法出現在上世紀50年代，應用該方法進行探測時，能夠有效拓展寬度范圍，為工作人員分析地質構造狀況提供可靠保障。大地電磁法的應用真正解決了傳統模式下成本過高和人工場源繁瑣性等問題，可以提高工作的便捷性，分辨率也能夠得到有效改善。但是，該方法也存在一定的局限性，尤其是低頻較多會影響數據采集的效率。音頻大地電磁法就是在該方法的基礎上而誕生的新型探測方法，改善了其工作效率低下的問題，但是也會受到外界因素的干擾?？煽卦匆纛l大地電磁法可以有效降低干擾源的影響，實現了上述兩種方法的有效融合，可以發揮AMT技術和MT 技術的優勢，由于采用了人工場源，因此在探測工作中的可控性更強，頻率最高達到8192Hz，可以結合實際工作要求對場源實施調整，以達到最佳觀測效果。測站和場源是應用可控源音頻大地電磁法時的主要野外裝置，在地面設置一單一偶極源，并且要確保偶極源長度的合理性，避免對工作效率產生影響，控制在2000m ～3000m 左右。通過澆灌的方式可以改善土壤的濕潤性，增強電耦合效果，電偶極子在平行電場和垂直磁場的測量中應用較多，能夠獲取磁場當中的感應電動勢。

2 可控源音頻大地電磁法在深部找礦中的應用優勢

首先，應用該方法可以有效提高工作效率。發射偶極子的應用，可以完成扇形區域的測量任務，面積相對較大，因此可以確保測量點均為測深點。當勘察現場遇到特殊情況時，不會對可控源音頻大地電磁法的應用造成較大影響，通過確定接收機的不同點位，可以快速獲取相關區域內的測量值。其次，應用該方法能夠拓展勘測深度。地電構造和噪聲等是影響可控源音頻大地電磁法的主要因素，同時也會受到設備儀器自身性能的影響，包括了靈敏性和功率等。發送偶極子對于勘測深度的影響不大，因此以現有技術而言，可以最高達到2000m ～3000m 的勘測深度。最后，應用該方法可以提高分辨能力。收發距不會對水平方向分辨能力產生影響，因此隨著收發距的增大也可以獲取良好的數據，降低結果誤差。

3 可控源音頻大地電磁法在深部找礦中的應用措施

3.1 工作方法

在采用可控源音頻大地電磁法時，為了獲取更加可靠的勘測數據，還應該引入對稱四級測深裝置。采用赤道偶極裝置開展布極工作，這是應用可控源音頻大地電磁法的關鍵，針對電場分量的電極MN 水平實施全面測量，與供電極保持平行。合理設置收發距離是改善測量結果準確性的關鍵，一般在5km ～7km 左右。采用對稱四極測深裝置時可以發揮激發極化法的作用，可以對電極中點實施可靠性測量，隨著極距的增大，獲取相應的視充電阻率和視電阻率值，幫助工作人員對不同深度下的地質狀況進行評估。尤其是在深部找礦工作當中，應該保障極距的合理性，以最大限度獲取斷面狀況。合理確定測深點的數量，以針對礦產資源的具體分布特點實施評估。

3.2 儀器設備及其試驗

GDP-32 Ⅱ型多功能電法儀在可控源音頻大地電磁法深部找礦中的應用較多，不僅能夠有效拓展找礦的范圍，而且能夠降低外界因素的干擾，最大限度保障勘察結果的可靠性，而且適用性較強，能夠在多種環境下實施勘探。此外，該設備相較于其他設備而言更具靈敏性，可以保障良好的發射電流，在電磁法測量和電法測量中的應用十分廣泛，可以滿足瞬變電磁法、時間域激電法、可控源音頻大地電磁法、頻率域激電法、大地電磁測深法等相關技術方法的使用要求。該設備的標準頻率在0.01kHz ～8kHz 之間，動態范圍和通道數分別為120dB 和8 道，自電補償和最小檢測信號分別為±2.5V 和0.05μV，可以在-40℃～45℃的環境下工作，具有良好的適用性。穩流發射機的功率較大，額定輸出功率在30KW，電流穩定性較好。此外，在采用可控源音頻大地電磁法時還會用到磁探頭、不極化電極、發射機、變頻發電機和手持GPS 定位儀等等。

為了充分發揮可控源音頻大地電磁法的優勢及作用，應該針對各類設備和儀器的性能開展試驗。選擇具體的試驗位置，確保能夠獲取可靠的收發距變化狀況，同時降低地形的起伏，防止受到地電因素的影響，避免野外數據的失真。試驗項目主要包括了收發距、發射源和最低頻點、電流等等，選擇合適的試驗點，其中收發距分別為6km、7km 和9km，電流分別為8A、12A和16A。儀器的穩定性是決定最終測量效果的關鍵，因此應該以RPIP 模塊系統為依托實施檢測，頻率控制在0.125Hz ～8192Hz之間，分析是否存在異常數據。當收發距分別為6km 和7km 時，信號強度較高，而隨著收發距的增大，信號強度則會受到影響，難以獲取可靠的數據信息。為此，可以將收發距控制在6.5km 左右。發射源在試驗中選擇三個，包括了1.0km、1.2km 和1.5km，對電壓值進行分析。當距離值為1.0km 時，各個點的電壓平均值分別為0.4268V、0.3045V、0.6174V；而當距離為1.2km 時，各個點的電壓平均值分別為0.5342V、0.6202V、0.6988V；而當距離為1.5km 時，各個點的電壓平均值分別為0.719V、0.2028V、0.8451V。雖然不同的距離都可以滿足實際需求，但是在1.2km的情況下可以獲得更好的信噪比狀況，因此可以確定發射源距離為1.2km。

3.3 數據采集

數據采集工作主要包括了儀器校準、系統檢查、采集初參設定、分頻段數據采集、數據存儲和數據輸出等環節。赤道偶極普查式標量裝置的測量效果較好，但是在實際工作中容易受到人為電磁干擾的影響，會導致采集的數據難以反映區域內的礦產資源狀況，因此要實施疊加處理，在讀數時剔除其中的異常數據。為了確保獲取的數據達到工作標準，應該及時開展數據質量評價工作。對電偶極的極差進行分析，一般不超過2mV。為了確保電流值符合可控源音頻大地電磁法的應用要求，提高信號的傳輸質量，應該確保鹽水澆灌的充足性，改善測量電極和供電電極的應用條件。為了降低外界因素對信號傳輸和接收的影響，因此嚴格檢查磁探頭的埋設情況。做好各類儀器的同步處理工作，防止數據穩定性及可靠性受到影響。工作人員應該注重關注各類突變點、可疑點和異常點等，通過二次觀測的方式獲取更可靠的數據。在實踐工作中，可控源音頻大地電磁法原理檢測點在8%左右，誤差控制在4.38%以內。視充電率和視電阻率平均均方相對誤差分別在4.86%和4.92%左右，能夠達到測量工作要求。

3.4 數據處理

在完成數據的采集工作后應該及時開展數據處理工作，主要分為預處理和反演處理兩項主要內容。在數據采集中可能存在異常數據，對于偏差較大的數據進行剔除處理，防止對最終的勘測結果產生嚴重干擾。原始數據的反演處理主要分為一級和二級處理，需要發揮GDP-32 Ⅱ型多功能電法儀的作用，了解SCS2D 反演處理軟件的性能特點，以提高反演處理工作質量。為了提高圖件繪制的工作效率，保障圖件分辨率達到使用要求，還應該運用Excel 軟件等。處理近場數據是該環節的主要內容之一，隨著勘探深度的拓展，對于信噪比的要求也更高，因此在應用可控源音頻大地電磁法時需要保障電流的充足性，滿足發射端和接收端的工作需求。低頻段處于近場區域當中時，畸變狀況會對視電阻率產生影響，呈現出45°上升的特點。如果沒有對其進行有效處理就實施反演計算，會導致數據處理結果的精確性受到影響，而且也會加大工作人員的負擔。因此，為了獲得良好的測量結果，需要引入測量頻率參數，為后期反演計算奠定良好的保障。通過觀察頻率-卡尼亞電阻率曲線圖，可以看到在頻率處于128Hz 左右時，曲線會發生明顯的改變，尤其是在不超過128Hz 時呈現出45°上升的情況，可以根據上述現象確定近場數據。為了提高工作效率與質量，因此應該選擇128Hz ～8192Hz 頻率段，可以為數據篩選奠定基礎。地形校正也是數據處理環節的主要內容，視電阻率會受到地形因素的影響，這也是引發畸變的主要因素，通過校正的方式可以為后續反演計算提供可靠的信息。*.stn 文件的應用，可以提高二維反演有限元網格剖分的效果，對于地形因素的控制左右十分顯著。除此之外，還應該實施靜態校正，以降低靜態效應的影響，防止電荷累積而影響最終的測量效果，降低反演模型的誤差，使解釋結果更具可靠性。自適應移動平均濾波器、修剪式移動平均濾波器和固定長度移動平均過濾器等，在靜態校正中的應用較多，其中修剪式移動平均濾波器的效果更好，可以與Astatic 軟件融合應用，修正存在較大差異的數據。當出現靜態效應時，會導致視電阻率等值線密集區出現在斷面圖當中，無法幫助工作人員分析礦區中的地質構造特點，解釋結果的偏差增大。通過校正處理，可以改善等值線的光滑性和連續性，最終獲得的斷面圖質量更高。

在某次測量工作中，收發距離為7km，頻率范圍和電流大小分別為64Hz ～8192Hz、6A。電阻率呈現出相位滯后的現象，影響異常體的分析。采取數據校正處理得到反演卡尼亞電阻率斷面圖，可以更加準確地評估埋深狀況，相較于靜態校正前獲得數據而言更具可靠性?？咨钤?76m 左右，第四系殘積層深度、石英閃長玢巖的深度分別為13.5m 和13.5m ～105.6m，對比已有的鉆孔資料，可以對測量結果實施驗證，運用可控源音頻大地電磁法能夠獲得可靠的斷面圖，幫助工作人員分析電性結構，具有較強的準確性特點。

3.5 資料解釋依據

可控源音頻大地電磁法具有較強的可控性特點，能夠充分發揮人工源的優勢，在觀測時依據正交電磁場分量，礦石的電磁特性會對最終的輸出結果產生直接影響，該方法能夠提高數據處理效率，而且視電阻率更具可視化特征，便于工作人員的直觀分析和評估?？辈斓刭|體電性特征，可以獲取縱向地電斷面相關資料。地質應力會對地層產生不同程度的影響，出現斷裂情況時會出現較多的地下水，因此電性特征也會出現改變，通過分析電磁特性則能夠分析地質狀況的變化特點。工作人員在分析破碎帶空間分布特點和斷裂構造帶等信息時，依據視電阻率斷面圖可以快速獲取相關信息，滿足勘察工作的實際要求，為深部找礦工作創造了良好的條件?？煽卦匆纛l大地電磁法的敏感性較強，地質體電磁差異可以被快速獲取，在應用該方法時，需要確保在礦區中的地球物理特性符合勘察工作的特點。地質應力會對巖層產生不同程度的影響，容易出現破壞和錯斷的情況，這是導致斷裂構造的主要因素，因此地質體不再具備連續性，存在較多的泥質、碎石等等，電阻率也會發生改變。應用可控源音頻大地電磁法可以分析電磁場的連續性特征，明確電位場的分布特點，找到低阻異常情況，而且含水量會對最終的勘察結果產生影響。運用視電阻等值線剖面圖可以實現可視化分析和判斷，找到存在形變、錯動和扭曲的位置，以此為依據確定斷裂構造情況。在地質解釋工作當中，應該考慮到溫度、富水狀況的影響，防止電阻率出現較大的偏差。

3.6 異常體推斷解釋

在某次勘察工作中應用可控源音頻大地電磁法，分析反演卡尼亞電阻率斷面圖，能夠找到出現嚴重畸變的位置，具有同步扭曲的特點，這是逆斷層所導致。在部分區域的視電阻率呈現出混亂性的狀況，而且曲線十分密集，主要是高阻巖體所導致。視電阻率在1500Ω·m 以內，通過分析礦石電性可以找到目標層，了解礦體的賦存狀況。運用激電測深技術實施研究，在某點附近出現等值線扭曲的情況，而且對照可控源音頻大地電磁法中的結果，發現兩者一致。在部分區域當中，視充電率相對較高，而視電阻率相對較低，主要是由于礦化所導致，可以根據這一特征為深部找礦提供依據。

而在某次勘察工作當中，運用可控源音頻大地電磁法可以在高頻位置獲取第1 電性層的高阻異常狀況，呈現出不連續“串珠”的情況，真實地層和淺部高阻電性層的對應關系不明確，因此確定為假層，應該劃歸第2 電性層。千枚巖在可控源音頻大地電磁法應用中的露出數量較多，下層高阻存在較多碳酸鹽類物質，鉛鋅礦體處于第2 層低阻電性層，因此在采用可控源音頻大地電磁法時，無法根據鉛鋅礦體的視電阻率狀況進行判斷。

4 結語

在深部找礦工作中，可控源音頻大地電磁法的應用逐漸增多，可以有效提高找礦工作效率，而且拓展了勘探的深度，垂直及水平分辯能力更強，受外界因素的影響較小，可以最大限度保障勘探結果的可靠性。在應用可控源音頻大地電磁法時，應該掌握具體的工作方法，明確儀器設備類型及特點，做好試驗工作，確保其良好的工作性能。同時，控制數據采集和數據處理環節的要點，獲取資料解釋依據，做好異常體推斷解釋工作，為后期礦產資源開采工作創造良好條件。