可控源音频大地电磁测深法在金属矿中的应用探讨

石宗户 武兴隆

摘要：可控源音频大地电磁测深法是极具优势的地球物理深部勘测方法，在金属矿查找中具有查找速度快、探测深度广、穿透性强、信号稳定、抗干扰等诸多特点。文章分析了可控音频大地电磁测探法的工作原理和优势，并以铁锌矿为例，探析了可控源音频大地电磁测深法在金属矿查找中的应用，以供参考。

关键词：可控源音频；大地电磁测深法；金属矿勘探；铁锌矿；深部勘测方法；人工源频率 文献标识码：A

中图分类号：P631 文章编号：1009-2374（2016）18-0153-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.076

1 概述

可控源音频大地电磁测深法，它是一种根据人工源频率进行地球物理深部探测的一种方法。它发展于20世纪50年代，但是自80年代起才开始大面积应用于实际探测中。可控源音频大地电磁测深法自实际应用以来，以其他探测方法无法比拟的优势，在各个领域取得了相当的成就。不管是金属矿、煤炭、石油、天然气的勘探，还是地热、地质、水文的探测，可控源音频大地电磁测深法都能以其强大的勘查功能，完成测探作业。

2 可控源音频大地电磁测深法工作原理与优势

2.1 可控源音频大地电磁测深法探测原理

可控源音频大地电磁测深法克服了大地电磁测深方法等旧有技术的缺点，在矿体勘探中可以从纵向和横向两个方面进行地质辨别，形成准确的勘探结果。

可控源音频大地电磁测深法在勘探作业中，是根据电偶源发射出不同频率的电磁波，然后根据这个不同频率电磁波的反应数据，观测电场响应水平分量振幅以及磁场响应水平分量振幅，然后根据公式计算对应频率的视电阻率和阻抗相位。视电阻率公式如下：

（1）

阻抗相位公式如下：

（2）

式中：Ex表示电场响应水平分量振幅；Hy表示磁场响应水平分量振幅。

根据电磁波传播原理可得其穿透深度即趋肤深度的方程公式：

（3）

然后根据趋肤深度可计算出探测深度：

（4）

2.2 可控源音频大地电磁测深法的应用优势分析

可控源音频大地电磁测深法和传统的音频大地电磁测探法、大地电磁法等，其优点表现为：首先，可控源音频大地电磁测深法对于低阻地质的辨别反应极为灵敏，可快速分辨物理性质，而对于高阻地质，则可以削弱其屏蔽性，快速穿透阻隔层，探查深处地质性质。不管是高阻地质还是低阻地质，可控源音频大地电磁测深法的查找速度均快于普通勘探方法，探测信号强，抗干扰能力高；其次，可控源音频大地电磁测深法垂直方向分辨能力非常好，定位准确度高，对于断层的识别尤其擅长，且地形对可控源音频大地电磁测深法带来的影响性是比较小的，校正也简单，具有非常高的作业效率。

3 可控源音频大地电磁测深法在铁锌矿中的应用

可控源音频大地电磁测深法的应用非常广泛，本次以其在某铁锌矿体勘查中的应用实例进行分析。

3.1 矿区地质概况分析

该矿区内出露岩石主要为变质岩类、花岗岩类以及沉积岩类，铁锌矿主要集中在太古宙花岗绿岩带内，花岗岩化作用对该区域古老变质岩产生了一定的作用，产生了大面积的不同形态的条带状混合岩与钾质、钠质混合花岗岩。矿区岩石为中高级变质岩系，地区地质构造复杂，铁锌矿床主要受花岗绿岩带的岩层以及结构控制，影响铁锌矿成矿的主要因素包括褶皱系、地层以及古火山机构。矿床属于火山喷气-沉积型矿床，铁锌矿的成矿方式为矿液流在海底岩石和海水上沉积块状层逐渐累积成矿。

3.2 矿区地球物理特征

该矿区的岩性主要包括混合岩、角闪片麻岩、黑云斜长片麻岩等，没有矿化之前地层中只含有少量的岩性金属硫化物，甚至有的地层不含硫化物，而矿体、矿化带中硫化物的质量分数显著增加，随着金属硫化物含量的增加，则矿体铁锌含量越高。该矿区的无矿化岩石电阻率超过n×103Ωm，而矿脉电阻率介于n×

10-4～n×10Ωm之间，即无矿化与矿脉的电阻率变化存在明显的差别，因此可以采用可控源音频大地电磁测探法对该矿区的铁锌矿进行探测。

3.3 方法分析

3.3.1 布置测线。由于该矿区植被众多，给矿区测量工作增加了很大的难度，因此采用手持GPS对矿区的四角端点进行定点，根据矿山勘探线的方向，最终确定剖面的方向。基线设置表现为：采用手持GPS沿着基线方向间隔100m进行定点，然后插上小红旗，以此作为基线点，基线方向选定北东62°，矿山地质勘探方向选定333°，在整个矿区总共布置2条基线。在进行剖面测量时，采用手持GPS沿着剖面方向间隔100m进行定点，并采用GPS对中间点进行定向，间隔25m插小红旗，用测绳进行量距，然后间隔100m进行定桩，标注电线号，并将其当作物探观测点。

3.3.2 野外探测与资料整理。野外探测主要采用ANT/6探头、7个不极化电极、GDP32Ⅱ多功能接收机，设置7个通道对6个观测点进行测量，以此获得磁场值与电场值，然后转换成卡尼亚电阻率。在实际探测的过程中，对各探测点的阻抗相位、视电阻率对其层厚度、层电阻率进行反演，然后对地质进行解释。在可控源音频大地电磁测探法反演解释过程中，通常采用一维层状模型与拟二维反演解释方法，第二种方法是基于第一种方法之上，对各测点的数据信息进行反演。采用一维层状模型进行反演，无法克服二维、三维地质环境所取数据信息的复杂地形的影响。因此，该矿区采用带有地形的二维模型反演软件，能够有效地解决上述问题，能够客观、真实地反映该矿区的地下电状况。根据不同深度获得的视电阻率值，绘制该矿区不同深度的视电阻率拟断面图，并根据相关地质资料对地质断面进行解释。通过对该矿区的第42条探线进行实际测量，测得800m标高、1000～1100m标高位置，视电阻率出现异常，仅仅只有525Ωm，在矿山-830m左右探测存在32m厚铁矿，以此判断导致视电阻率降低的原因是铁矿所致。在第55条探线上，-100～-800m标高位置，出现视电阻率小于495Ωm的状况，通过观察该区域的成矿条件与低40条探线类似，因此該区域也是查找铁矿矿的有利区域，并且在该探线上布置了两个实验钻孔，即ZK55-2、ZK55-4。

3.4 结果验证

通过对ZK55-2实验钻孔进行测探，因为受到构造以及地层的影响，钻孔并没有按照既定的异常方向漂浮，因此并没有检测到视电阻率异常的现象。通过对ZK55-4实验钻孔进行测探，表明在标高1126～1156m之间，检测出视电阻率异常的现象，即存在30m厚的工业铁锌矿体。由此可见，钻探结果和可控源音频大地电磁测探法异常推测结果相吻合，即验证了可控源音频大地电磁测探法在金属矿探测中的可行性、准确性以及可靠性。

4 结语

综上所述，将可控源音频大地电磁测探法应用在金属矿查找中，具有设备轻便、分辨率高、探测深度大、准确度高等众多优点。同样，因为可控源音频大地电磁测探法属于频率域卡尼亚电阻率测探法，在找矿的过程中，会有众多因素对岩矿间的电阻率产生影响，在实践应用的过程中，应该充分地考虑地质特征、矿床成因以及围岩电性等，以此提高探测的准确性与可靠性。

参考文献

[1] 柳建新，麻昌英，孙丽影，等.可控源音频大地电磁测深法在地热勘探中的应用[J].工程地球物理学报，2014，11（3）.

[2] 白国龙，赵勇，陈伟，等.可控源音频大地电磁测深法在煤矿勘查中的应用[J].青海大学学报（自然科学版），2015，33（2）.

[3] 张健.可控源音频大地电磁测深法认识与探讨[J].地球，2013，（6）.

[4] 孙博，李桐林，李鹤，等.可控源音频大地电磁测深法勘查深度研究[J].地球物理学进展，2015，30（2）.

[5] 黄敏，张开元.强干扰区可控源音频大地电磁勘探处理研究[J].中国西部科技，2015，14（1）.

[6] 马杰，樊灏，朱金柱.大地电磁测深法EH4在青海门源钼矿的运用[J].云南地质，2014，33（4）.

（责任编辑：周 琼）