EH-4在平远县苏坑里地区地质勘测中的应用

2016-08-23张龙军

地球 2016年7期

关键词：欧姆测线电阻率

■张龙军

（广东省核工业地质局二九二大队广东广州510800）

EH-4在平远县苏坑里地区地质勘测中的应用

■张龙军

（广东省核工业地质局二九二大队广东广州510800）

在测区内开展EH4张量音频大地电磁测量，分析沿测线垂直剖面0～1000m深度内电导率的分布情况，提供了丰富的深部地质信息，提高了该区成矿地质认识，构造深部展布情况及各地层接触和不整合接触关系，发现工作区内存在隐伏岩体，圆满的完成了布置的各项地质任务。

EH-4 电磁测深视电阻率地质勘测

EH-4采用天然场和人工场相结合的方式，部分可控源人工场可补充天然场缺失或不足部分的方式完成整个工作频段的测量,能进行高密度的数据采集,提供丰富的深部地质信息，为探索矿化地质体，研究与成矿有关的断裂构造、火山机构和岩浆活动，提高山地工程施工的准确性提供依据。

1　EH4工作方法和原理

EH-4电导率成像系统是一种便携式、能测量地层电阻率的先进仪器。该系统使用天然的和人工的电磁场信号,能在各种地形上产生电导率连续剖面。系统同时测量远处的天然场源和人工源激发的电场和磁场来计算大地电阻率。测量是在和地下研究深度相对应的频带上进行。频率较高的数据反应浅部的特征,频率较低的数据反应较深地层的信息。

EH-4电磁仪的设计原理是应用大地电磁探深法。大地电磁探深法(Magnettotelluric Sounding),简称MT,是利用交变电磁场研究地球电性结构的一种地球物理勘探方法。理论为:在均匀各向同性介质中,大地电磁场有以下特征:

（1）Ex只与Hy有关 (或Ey只与Hx有关),Ez和Hz都为零,E 与H互相垂直并分别与传播方向正交。

（2）电场分量和电场分量的振幅和相位不仅与介质的电阻率及电磁场的频率有关,而且与入射大地电磁场的性质有关。因此单用电场或磁场分量来研究或确定介质的电阻率是不可能的。但是电场分量与磁场分量之比,即阻抗却只与介质的电阻率和电磁波频率有关:

由式(1)求得电阻率为

式中μ为真空磁导率,ρ是电阻率,单位是Ω.m,E的单位是mV/km,H的单位是nT,f为电磁波频率。

在一般的非均匀介质中,不是介质的真实电阻率,而是在电磁场分布范围内,介质电阻率的综合反映,称为视电阻率。表面阻抗的完整描述是含有四个元素的张量,每个元素与场的正交分量有关。

2　工作区的地质概况

测区区域上处于华南加里东褶皱系，永安—梅县晚古生代坳陷，河源深断裂东北部；位于仁（居）差（干）中新生代（K-E）火山—沉积盆地（即仁差盆地）东部。工作区同时处于北东向武夷多金属成矿带南端与东西向南岭成矿带东端交汇复合部位，武夷、南岭成矿带是我国19个重点成矿带之一，也是我国华南地区具有重要远景的成矿区（带）之一。

3　区域地球物理特征

测区青山崇一带,电阻率幅值在0～1500Ωm之间，其中浅层电阻率大约0～300Ωm，主要为区内浅层浮土反映，深部电阻率幅度值多在500～1500Ωm之间，主要是基岩（火山碎屑岩、流纹岩、集块熔岩）的反映，在视纵向电阻率等值线剖面图上局部呈现出“牛眼”状或长条状低阻异常带，局部低阻大多具水平层状特征，其电阻率幅值大约在0～400Ωm。

4　测量工作布设

根据测区实际情况，本次EH-4张量音频大地电磁测量设计测线2条，共920m，地球物理测量点48个。详情如下表：

表1　广东省平远县苏坑里地区金银多金属矿普查EH-4测量完成情况一览表

图1　EH-4仪器的数据采集窗口

5　数据采集方式和质量监控

数据采集方式和处理方法是EH-4仪器的另一优点。图1是开始采集显示在控制器屏幕上的数据形式，事实上，单频测量是很困难的，仪器首先以时间系列采集电磁脉冲。60ms一次，分14次。每60ms又分为三段，20ms-帧作一次付氏变换。图1左为20ms的时间域记录，分Hy,Ex,Ey,Hx四道。图1右为其付氏变换结果，一半为振幅，一半为相位，所以共八道。

左边部分时间域数据存入X文件，每20ms、4096样点，2进制码。右边部分频率域数据存入Y文件，ASCⅡ码。

这些数据先后在频率域中分别转换显示出Hy-Ex和Hx-Ey的相对振幅（图2上）、相位（图2中）和相干度（图2下）。最后展示出视电阻率、相位变化和相干度（图2上），并由此计算出真电阻率—深度曲线（图2下）。以上数据显示的各个阶段，EH4系统随时都穿插了对数据质量，信噪比监控的机制，以保证操作员对数据质量的评估，讯号质量监控有几种标志：相干度、讯号相对干扰背景的强度、相位关系、频率范围。

理论上讯号的相关性好，相干度高；噪音属于无序，相干度低。如图1中所示，Hy和Ex高频脉冲的电、磁道相关性好，是信号。低频部分磁道的脉冲明显，电道上不明显，判断为60周电源干扰。同样的图1中，电磁道的相对强度都超过0.10，即振幅A在范围0.10

有了以上四个方面参数，EH4测量从这些标准当中作出评估，保证采集可靠的野外数据。

6　测量成果与异常评价

本次EH-4张量音频大地电磁测量取得较好成果，依据EH-4视电阻率的幅值、形态、连续性分布规律圈定了低阻异常带（区）10个，提高了在勘查内的地质认识，取得了一些参考性线索。由于测量数据和图幅较多，这里选取比较有代表性的SK05、SK06两条测线的测量成果做异常评价分析。

6.1测量成果

（1）如图3所示，E4异常带（区）为低阻异常，分布于sk05测线7～14号测量点下方550～850m深度范围内，平均视电阻率值低于400欧姆米，较为陡立。E4异常带（区）在深部视电阻率变化不大，规模较大，连续，集中，突出，周围为规模较大的高阻带（区），平均视电阻率值大于2000欧姆米，低阻与高阻分界明显。

E5异常带（区）为低阻异常，分布于sk05测线18～28号测量点下方350～1000m深度范围内，平均视电阻率值低于400欧姆米，近直立形状。E5异常带（区）在深部视电阻率变化不大，规模大，连续，集中，突出，周围为规模较大的高阻带（区），平均视电阻率值大于2000欧姆米，低阻与高阻分界明显。

（2）E7异常带（区）为低阻异常，分布于sk06测线7～18号测量点下方 500～1000m深度范围内，平均视电阻率值低于500欧姆米，较为陡立。E7异常带（区）在深部视电阻率变化不大，规模较大，连续，集中，突出，周围为规模较大的高阻带（区），平均视电阻率值大于2000欧姆米，低阻与高阻分界明显。

6.2异常评价

（1）E4、E7低阻异常带（区）在深部视电阻率分布连续，视电阻率阻值变化不大，形状陡立，规模较大，埋藏较深，与周围规模较大的高阻分界明显，结合地质调查资料分析，推断分别存在H5、H7地层、岩体分界线，低阻可能由接触带内低阻物质或深部地层、岩体内富集多金属引起。

（2）E5低阻异常带（区）在深部视电阻率分布集中，突出，连续，形状近似直立，视电阻率值变化不大，规模大，与H4地质断裂构造相连续，与周围规模较大高阻分界明显，结合地质调查资料分析，推断低阻可能由断裂构造内低阻物质或深部地层、岩体内富集多金属引起。