可控源音頻大地電磁法的應(yīng)用探討

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1、52福建地質(zhì)GeologyofFujian第．1期可控源音頻大地電磁法的應(yīng)用探討范德旺(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州，350011)摘要可控源音頻大地電磁法(CSAMT)以其勘探深度大、分辨能力強(qiáng)等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于煤田、金屬礦、地下水資源勘查等領(lǐng)域。通過對(duì)金屬礦勘查的實(shí)例應(yīng)用，分析該方法的應(yīng)用效果并對(duì)工作中的技術(shù)問題進(jìn)行了初步探討，對(duì)今后礦產(chǎn)勘查有較好的借鑒意義。關(guān)鍵詞CSAMT技術(shù)礦產(chǎn)勘查近些年，隨著社會(huì)發(fā)展和科技的進(jìn)步，能源、工業(yè)等領(lǐng)域?qū)ΦV產(chǎn)的需求正逐漸增大，但隨著人類采礦活動(dòng)的不斷深入，地表礦產(chǎn)不斷減少，迫切需要解決隱伏、半隱伏礦體的勘查問題?？煽卦匆纛l大地電磁法(Controlle

2、dSourceAudio—frequencyMagnetoTellurics，簡稱CSAMT)，是20世紀(jì)80年代興起的一種地球物理勘探新技術(shù)，以其勘探深度大、分辨能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于煤田、金屬礦、地下水資源勘查等領(lǐng)域，，尤其在隱伏、半隱伏礦體的勘查中發(fā)揮著重要作用，是當(dāng)前“攻深找盲”的主流物探方法之一。1CSAMT方法原理可控源音頻大地電磁法源于大地電磁法(MT)和音頻大地電磁法(AMT)，因使用人工場源故稱可控源，又因使用的頻率屬音頻段頻率，所以把它稱作可控源音頻大地電磁法。工作原理：地下巖石在人工場源激發(fā)下，電流流過時(shí)會(huì)產(chǎn)生電位差，由于不同頻率的電磁場在地層中的傳播深度不同，

3、頻率越低穿透越深，所反映深度與頻率構(gòu)成一個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系，且不同電導(dǎo)率的巖石在電流流過時(shí)所產(chǎn)生的電位和磁場是不同的。通過地表儀器測量電場(Ex)與磁場(Hy)的水平分量求取地下介質(zhì)的卡尼亞電阻率[1]，對(duì)于這一物理過程，計(jì)算不同頻率的卡尼亞電阻率，其公式如下。P=古×]群cQ㈦式中：

4、D一電阻率；肪一電場分量；Hy一磁場分量；廣頻率。通過卡尼亞電阻率值差異即可圈定不同導(dǎo)電性質(zhì)的地質(zhì)體，進(jìn)而根據(jù)巖性特征推斷地質(zhì)體性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)勘探目的?；竟ぷ髂Ｊ?圖1)，在平行供電場源的方向布置接地導(dǎo)線AB向地下供人工電場，收疆日期：2012—11—14作者簡介：范德旺(1970一)，男，工程師，地球物理勘查專

5、業(yè)。第1期范德旺：可控源音頻大地電磁法的應(yīng)用探討53在AB一側(cè)60。張角的扇形區(qū)域內(nèi)逐點(diǎn)觀測各測點(diǎn)相應(yīng)頻率的電場分量和與之正交的磁場分量(Hy)，從而計(jì)算卡尼亞電阻率和阻抗相位。在音頻段逐次改變測量頻率和供電電流，便可測出卡尼亞視電阻率和阻抗相位隨頻率的變化特征，實(shí)現(xiàn)頻率測深目的。CSAMT測量頻率可在0．1～n×10sHz，探測深度主要取決于地下電阻率、信號(hào)頻率、收發(fā)距離等因素，一般可在nXl0～nXl03m。圖1可控源音頻大地電磁法工作模式圖Fig．1DiagramshowingtheworkingpatternsofCSAMT2CSAMT工作方法與技術(shù)采用的設(shè)備是美國ZONG公司

6、生產(chǎn)的GDP-3211多功能電法工作站。采用AB兩極的接地回線作為供電源，AB長度1～2km，AB兩極均用多層鋁箔紙或多電極并聯(lián)方式掩埋，以降低接地電阻保證能產(chǎn)生足夠強(qiáng)的供電電流。供電線與測量線的距離(收發(fā)距)為5～7km。供電線方向與測線平行。測量方式為標(biāo)量測量，測量參數(shù)為平行場源偶極的電場和垂直場源偶極的磁場，電場分量采用不極化電極觀測，磁場分量采用磁探頭測量。3CSAMT在金屬礦的勘查應(yīng)用為配合閩西某鐵礦危機(jī)礦山勘查，項(xiàng)目組開展了可控源音頻大地電磁法測量，旨在發(fā)現(xiàn)和揭露磁鐵礦含礦層位?？辈閰^(qū)內(nèi)出露地層從老到新主要為二疊系下統(tǒng)文筆山組、二疊系下統(tǒng)童子巖組、三疊系上統(tǒng)文賓山組、侏羅系

7、上統(tǒng)南園組。侵入巖為花崗巖，蝕變、礦化主要為矽卡巖化、黃鐵礦化和磁鐵礦化(圖2)?？辈閰^(qū)為一軸向北北東一南南西寬緩短軸背斜，并微向北北東向傾斜。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要有北西西向和北東向兩組，以北西西向最為發(fā)育。層間斷裂是該區(qū)鐵礦體的主要貯存部位。如林地組與船山組、櫝霞組與文筆山組之間的層間斷裂。福建地質(zhì)GeologyofFujian第32卷l；T3w26≯《刊73；P1w】8幽495『≮一圖2閩西某鐵礦礦山地形地質(zhì)圖Fig．2LandformandgeologicalmapoftheironmineinWestFujian1一三疊系上統(tǒng)文賓山組；2一二疊系下統(tǒng)童子巖組；3一二疊系下統(tǒng)

8、文筆山組；4一花崗巖；5一矽卡巖；6一破碎帶7一鉆孔及編號(hào)；8一實(shí)、推測斷層及編號(hào)；9--CSAMT測線巖(礦)石物性特征(表1)。由表1可見磁鐵礦(化)體與圍巖對(duì)比表現(xiàn)為明顯的低阻特征。表1巖(礦)石電參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table1Electricalparametersoftherocksorores＼參贊電阻率(n·m)極化率(％)＼巖(礦)石樣品、、、一般范圍常見值一般范圍常見值＼花崗斑巖1207～2785461731．0～3．02．0凝灰熔巖8