可控源音频大地电磁法的应用探讨

５２　福建地质Ｇｅｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｆｕｊｉａｎ　第１期　可控源音频大地电磁法的应用探讨　范德旺　（福建省地质调查研究院，福州，３５００１１）　摘　要　可控源音频大地电磁法（ＣＳＡＭＴ）以其勘探深度大、分辨能力强等特点广泛应用　于煤田、金属矿、地下水资源勘查等领域。通过对金属矿勘查的实例应用，分析该方法的应用　效果并对工作中的技术问题进行了初步探讨，对今后矿产勘查有较好的借鉴意义。　关键词　ＣＳＡＭＴ技术矿产勘查　近些年，随着社会发展和科技的进步，能源、工业等领域对矿产的需求正逐渐增大，但　随着人类采矿活动的不断深入，地表矿产不断减少，迫切需要解决隐伏、半隐伏矿体的勘查　问题。　可控源音频大地电磁法（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｓｏｕｒｃｅ　Ａｕｄｉｏ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｍａｇｎｅｔｏ　Ｔｅｌｌｕｒｉｃｓ，简称　ＣＳＡＭＴ），是２０世纪８Ｏ年代兴起的一种地球物理勘探新技术，以其勘探深度大、分辨能力　强的优点，广泛应用于煤田、金属矿、地下水资源勘查等领域，尤其在隐伏、半隐伏矿体的　勘查中发挥着重要作用，是当前“攻深找盲”的主流物探方法之一。　１　ＣＳＡＭＴ方法原理　可控源音频大地电磁法源于大地电磁法（ＭＴ）和音频大地电磁法（ＡＭＴ），因使用人　工场源故称可控源，又因使用的频率属音频段频率，所以把它称作可控源音频大地电磁法。　工作原理：地下岩石在人工场源激发下，电流流过时会产生电位差，由于不同频率的电　磁场在地层中的传播深度不同，频率越低穿透越深，所反映深度与频率构成一个数学关系，　且不同电导率的岩石在电流流过时所产生的电位和磁场是不同的。通过地表仪器测量电场　（Ｅｘ）与磁场（Ｈｙ）的水平分量求取地下介质的卡尼亚电阻率　，对于这一物理过程，计　算不同频率的卡尼亚电阻率，其公式如下。　Ｐ一　×　ｃＱ　式中：１０一电阻率；Ｅ　一电场分量；Ｈ　一磁场分量；．厂一频率。　通过卡尼亚电阻率值差异即可圈定不同导电性质的地质体，进而根据岩性特征推断地质　体性质，实现勘探目的。　基本工作模式（图１），在平行供电场源的方向布置接地导线ＡＢ向地下供人工电场，　收稿日期：２０１２－ｉｌ＿１４　作者简介：范德旺（１９７０一），男，工程师，地球物理勘查专业。　第　１期　范德旺：可控源音频大地电磁法的应用探讨　５３　在ＡＢ一侧６０。张角的扇形区域内逐点观测各测点相应频率的电场分量和与之正交的磁场分　量（／－／ｙ），从而计算卡尼亚电阻率和阻抗相位。在音频段逐次改变测量频率和供电电流，便　可测出卡尼亚视电阻率和阻抗相位随频率的变化特征，实现频率测深目的。ＣＳＡＭＴ测量频　率可在０．１～ｎ×１０。Ｈｚ，探测深度主要取决于地下电阻率、信号频率、收发距离等因素，　一般可在ｎ×１Ｏ～ｎ×１０。ｍ。　图１　可控源音频大地电磁法工作模式图　Ｆｉｇ．１　Ｄｉａｇｒａｍ　ｓｈｏｗｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ＣＳＡＭＴ　２　ＣＳＡＭＴ工作方法与技术　采用的设备是美国ＺＯＮＧ公司生产的ＧＤＰ一３２Ⅱ多功能电法工作站。采用ＡＢ两极的接　地回线作为供电源，ＡＢ长度１～２　ｋｍ，ＡＢ两极均用多层铝箔纸或多电极并联方式掩埋，　以降低接地电阻保证能产生足够强的供电电流。供电线与测量线的距离（收发距）为５～７　ｋｍ。供电线方向与测线平行。测量方式为标量测量，测量参数为平行场源偶极的电场和垂　直场源偶极的磁场，电场分量采用不极化电极观测，磁场分量采用磁探头测量。　３　ＣＳＡＭＴ在金属矿的勘查应用　‘为配合闽西某铁矿危机矿山勘查，项目组开展了可控源音频大地电磁法测量，旨在发现　和揭露磁铁矿含矿层位。　勘查区内出露地层从老到新主要为二叠系下统文笔山组、二叠系下统童子岩组、三叠系　上统文宾山组、侏罗系上统南园组。侵入岩为花岗岩，蚀变、矿化主要为矽卡岩化、黄铁矿　化和磁铁矿化（图２）。　勘查区为一轴向北北东一南南西宽缓短轴背斜，并微向北北东向倾斜。区内断裂构造较　发育，主要有北西西向和北东向两组，以北西西向最为发育。层间断裂是该区铁矿体的主要　贮存部位。如林地组与船山组、楱霞组与文笔山组之间的层间断裂。　５６　福建地质Ｇｅｏｌｏｇｙ。ｆ　Ｆｕ］ｉａｎ　第３２卷　４　问题探讨　４．１磁探头位置　此处探讨的是在同一排列中磁探头位置对数据采集的影响。为探讨该问题，笔者在某铁　矿ＣＳＡＭＴ测量中选择了一条干扰较小的测线进行试验，单排列同时观测６个测点，点距　２０　ｍ，测量频点为１～８　１９２　Ｈｚ，采用磁探头在两端点和中部３个不同位置进行全频域数据　采集，并统计不同磁探头位置的数据观测精度，以评价试验结果。　同一测点不同磁探头位置测量曲线对比（图４）。同一测点不同磁探头位置观测数据测　～ｊ　ｉ　＿＝　Ａ　…　扣　测点２７０　：　竺＿＿　＾一．．　ｑ＾　测点２５０　一ｊ　，ｌ嗣　耐聃曲｝　龆∞＾　蛐＾　．－ｔ　。一　哥一一　！　．．．　测点２９０　Ｊ　Ｉ　ｉ～　０　’、　０　。Ｆ　＝：　■栅鼬　■眦　…舳目　一ｔ　一：击　越ｎ＾　ｊ—　—　：　：＃　啐高　钡《点３３０　测点３５０　图４　同一测点不同磁探头位置测量曲线对比图　Ｆｉｇ．４　Ｄｉａｇｒａｍ　ｓｈｏｗｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ　ａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔｉｃｐ　ｐｒｏｂｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ　第１期　范德旺：可控源音频大地电磁法的应用探讨　５７　量精度统计结果（表２）。从图４可见磁探头在不同位置时其测量结果一致性较好，从表２　可看出不同磁探头位置其数据观测精度均满足规范要求，也就是说在同一排列中磁探头无论　在哪个位置均不影响数据测量精度。因此，在野外工作过程中可根据地形条件或为避开干扰　因素而在排列中选择不同的磁探头位置以获得良好的测量数据。　表２磁探头位置试验观测精度统计　Ｔａｂｌｅ　２　Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｐｒｏｂｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ　ｔｅｓｔｓ　＼　＼精度　均方相对误差（０Ａ）　备　注　前粤＼＼　＼　Ａ—Ｂ　Ａ—Ｃ　Ｂ－Ｃ　规范　　●２５０　２．７　５．９　５．２　８．５　２７Ｏ　４．３　４．９　４．４　８．５　Ａ为磁探头在２４０点　２９０　６．０　６．９　３．８　８．５　Ｂ为磁探头在２９０点　３１０　４．６　７．４　５．６　８．５　Ｃ为磁探头在３６０点　２５０与２７０点间实距２Ｏ　ｍ　３３Ｏ　７．８　６．９　４．８　８．５　３５０　８．０　７．７　６．５　８．５　４．２频点问题　笔者在某煤田选择了一条长１．７６　ｋｍ的剖面进行对比试验，测量点距４０　１ＴＩ，探讨加密　测量频点对测量成果的影响，采用频点（表３）。　表３　ＣＳＡＭＴ测量频点对比　Ｔａｂｌｅ　３　Ｔｈｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ＣＳＡＭＴ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　常规频点　１　２　４　８　１６　加密频点　１　１．４１　２　２．８１　４　５．６３　８　１１．３　１６　常规频点　３２　６４　１２８　２５６　加密频点　２２．５　３２　４５　６４　９Ｏ　１２８　１８Ｏ　２５６　３６０　常规频点　５１２　１　０２４　２　０４８　４　Ｏ９６　８　１９２　加密频点　５１２　７２１　１　Ｏ２４　１　４４１　２　０４８　２　８８２　４　Ｏ９６　５　７６５　８　１９２　从图５、图６可见常规频点与加密频点测量成果未有明显不同，仅是在浅地表与深部异　常细节上有所不同，对图中的低阻异常（钻孑Ｌ验证为煤系地层）无论是规模还是埋深均有良　好的一致性。由此可见加密频点与常规频点其数据反演成果基本一致，加密频点未提高分辨　率，但在一定程度上可以提高数据的可信度。因此，笔者认为在实际工作中当工作区干扰较　小时为提高工作效率可不必进行加密频点测量，但在干扰较强地区开展工作时为提高数据的　可靠性则应进行加密测量。　第１期　范德旺：可控源音频大地电磁法的应用探讨　５９　５　结语　笔者通过几年ＣＳＡＭＴ测量工作，认为ＣＳＡＭＴ法对电性差异具较好的敏感性，特别　对于探测低阻体有较理想的效果，并具较高的分辨率及较好的探测深度，可广泛应用于地下　水、地热、金属矿等的勘查。　在实际工作中为获得可靠的测量数据或为避开干扰因素，可根据地形条件选择相应的磁　探头位置，而不必所有排列均采取相同的磁探头摆放位置。在实际工作中当工作区干扰较小　时，为提高工作效率可不必进行加密频点｛贝０量。但在干扰较强地区开展工作时，为提高数据　的可靠性则应进行加密测量。　参　考　文　献　１汤井田，何继善．可控源音频大地电磁法及其应用．长沙：中南大学出版社，２００５　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｓｏｕｒｃｅ　Ａｕｔｉｏ。ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃ　Ｍｅｔｈｏｄ　Ｆａｎ　Ｄｅｗａｎｇ　（Ｆｕｊｉａｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　Ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｆｕｚｈｏｕ，３５００１３）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　ＣＳＡＭＴ　ｗｉｔｈ　ｉｔｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｇｒｅａｔ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｄｅｐｔｈ　ａｎｄ　ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ　ｉｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｃｏａｌ，ｍｅｔａｌ　ｏｒｅｓ，ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｆｉｅｌｄｓ．Ｂｙ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔａｌｌｉｃ　ｏｒｅ　ｅｘｐｌｏｒｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈ—　ｏｄ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｉｔ　ｉｓ　ｈｅｌｐｆｕｌ　ｔｏ　ｆｕｔｕｒｅ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ＣＳＡＭＴ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｍｉｎｅｒａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ