航空電磁法篩選金屬礦異常技術(shù)研究

丁志強(qiáng)，程志平，董 浩，李 飛

(1.桂林理工大學(xué)，廣西桂林 541004;2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，河北廊坊 065000;3.河北省地球物理勘查院，河北廊坊 065000)

0 前言

航空電磁測(cè)量測(cè)區(qū)往往覆蓋數(shù)萬平方千米，在取得的測(cè)量數(shù)據(jù)中通常包含有大量的有效異常、干擾異?；蚣佼惓?，一般的，平均每1 km航電分量曲線就會(huì)出現(xiàn)一兩處明顯的異常。異常可能是由基巖導(dǎo)體和覆蓋層導(dǎo)體引起;人文導(dǎo)體(如高壓線、地面通訊線路、金屬建筑物、鐵路、金屬管道等等)以及氣流擾動(dòng)、飛機(jī)劇烈動(dòng)作等等，往往引起干擾或假異常(周鳳桐，1982)。西方發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)過幾十年不間斷地持續(xù)研究和開發(fā)，儀器系統(tǒng)噪聲水平及測(cè)量精度越來越好，獲得數(shù)據(jù)的質(zhì)量越來越高，信息量越來越豐富，這些成就提高了航空電磁數(shù)據(jù)的解釋精度和準(zhǔn)確性，地質(zhì)勘探效果得到了有效提高(雷棟，2006;郭良德，2000;Ajit K，Sinha，1983;M.Unz，1953;D.Eaton，K.Vasudevan，2004; A.Green，T.Munday，2004)。而國(guó)內(nèi)完全自主研發(fā)的航空電磁測(cè)量系統(tǒng)及方法技術(shù)，只有中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院物化探研究研制的頻率域HDY系列航空電磁系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)學(xué)者在這一領(lǐng)域進(jìn)行了大量研究，形成了較完善的理論和資料處理解釋方法。其中周鳳桐對(duì)補(bǔ)償式航空電磁法進(jìn)行了大量的理論研究和數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究(周鳳桐，1982)，為后續(xù)研究者提供了理論基礎(chǔ)。孟慶敏又在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了頻率域航空電磁法層狀反演及應(yīng)用研究，對(duì)各種視電阻率轉(zhuǎn)換方法都進(jìn)行了比較詳盡的計(jì)算分析和討論，對(duì)每種視電阻率轉(zhuǎn)換的性質(zhì)都有了比較充分的認(rèn)識(shí)，豐富了視電阻率解釋方法;并首次繪制了三頻航空電磁法視電阻率擬斷面圖，直觀地反映出地電斷面的電性變化(孟慶敏，2005)。滿延龍等在總結(jié)國(guó)內(nèi)外航空電磁法現(xiàn)狀時(shí)(韓登峰，1994，滿延龍，1994)，對(duì)我國(guó)航電的發(fā)展提出了寶貴的意見，指出了航空電磁法方法技術(shù)問題和解決途徑，并對(duì)航電異常特征進(jìn)行了分析和總結(jié)。

本文針對(duì)HDY－402三頻航空電磁系統(tǒng)進(jìn)行了理論計(jì)算和模型研究。根據(jù)HDY－402三頻航電的性能和數(shù)據(jù)特點(diǎn)，結(jié)合以往國(guó)內(nèi)外異常篩選的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，總結(jié)了航電異常的基本特征，并研究了視電阻率異常、地形效應(yīng)異常、負(fù)地形異常、覆蓋層異常等的判別方法;再綜合地質(zhì)礦產(chǎn)圖、航磁△T圖、地形圖等資料進(jìn)行航電異常的篩選方法技術(shù)研究，使航電異常篩選的有效性和可靠性得到提高。

1 理論公式和典型模型

1.1 理論公式

本文所使用的航電系統(tǒng)為我國(guó)自主研發(fā)的HDY－402三頻航空電磁測(cè)量系統(tǒng)，采用在接收線圈處加補(bǔ)償線圈的方法實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)粢淮未艌?chǎng)(又稱為補(bǔ)償式航空電磁系統(tǒng))。系統(tǒng)分別接收二次磁場(chǎng)的實(shí)分量和虛分量，用一次場(chǎng)的百萬分之一(× 10－6)表示，通過分析二次場(chǎng)的變化規(guī)律來了解地下介質(zhì)的性質(zhì)及分布特征。因線圈尺寸(相對(duì)大地而言)很小，可以用水平磁偶極子表示。用一次場(chǎng)歸一化后的二次場(chǎng)為(孟慶敏，2005):

其中h為飛行高度，r為收發(fā)距，u1為磁導(dǎo)率。

用橫坐標(biāo)表示歸一化二次場(chǎng)的實(shí)分量，縱坐標(biāo)表示歸一化二次場(chǎng)的虛分量，然后取不同電阻率值的均勻半空間模型上不同飛行高度數(shù)值計(jì)算求得二次響應(yīng)的實(shí)、虛分量值，按飛行高度和電阻率為參數(shù)連成曲線，可做成相位矢量圖，如圖1。將相位矢量圖存于計(jì)算機(jī)中，然后通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)插值，找出對(duì)應(yīng)的電阻率值，完成實(shí)測(cè)航空電磁場(chǎng)信號(hào)到解釋參數(shù)的轉(zhuǎn)換(孟慶敏，1998;2004;2005)。

在求解出航空視電阻率的同時(shí)，還得到視飛行高度Ha。視飛行高度(Ha)與實(shí)際飛行高度(h)之差稱為視厚度da=Ha－h(huán)(孟慶敏，2005)。根據(jù)視飛行高度與實(shí)際飛行高度的比較，可以區(qū)分上層與底層電性的相對(duì)高低。表層越薄，其對(duì)航空視電阻率的影響越小;頻率越高，表層電阻率對(duì)航空視電阻率的影響越明顯。

1.2 典型模型

HDY－402三頻航電的頻率分量分別為463Hz、1563Hz和8333Hz。頻率不同，其有效探測(cè)深度也不一樣。對(duì)同一個(gè)地質(zhì)體的響應(yīng)，不同頻率分量也在幅值、響應(yīng)曲線形態(tài)等方面各有差異(孟慶敏，2005)。計(jì)算三頻航電不同頻率分量在理論模型上的電磁響應(yīng)，認(rèn)識(shí)和掌握理論響應(yīng)的幅值、異常曲線形態(tài)等特征，可以為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的解釋推斷提供理論依據(jù)和幫助。

典型模型的計(jì)算使用的是澳大利亞EMIT(E-lectroMagnetic Imaging Technology)公司的 MAXWELL軟件，薄板模型計(jì)算用到其LeroiAir模塊(版本v5.4)，柱狀體模型計(jì)算用到其MarcoAir模塊(版本v2.8)。上述兩個(gè)軟件模塊是專門用于頻率域或時(shí)間域航空電磁系統(tǒng)計(jì)算圍巖中多薄板、圍巖中直立柱狀體模型而開發(fā)的。

1.2.1 圍巖中不同傾角薄板模型

模型參數(shù)設(shè)置:板狀體長(zhǎng)400m，寬200m，埋深50m，分別與水平大地呈0°、30°、60°、90°傾角，電導(dǎo)100 s/m。

圖2上為低頻響應(yīng)，圖2中為中頻響應(yīng)。由圖2中低頻響應(yīng)曲線可以看出，隨著薄板與大地水平面夾角逐步變小(即薄板由直立變?yōu)樗?，響應(yīng)的峰值呈約0.3次冪增大，同時(shí)異常曲線形態(tài)由左右對(duì)稱變?yōu)閱芜吢∑稹．?dāng)夾角為0°時(shí)(即水平薄板)，異常曲線變?yōu)榫哂袃蓚€(gè)小尖峰的大異常，這是邊緣效應(yīng)引起的。

圖1 Y12中頻實(shí)－虛分量法解釋量板Fig.1 Medium frequency interpretation templates of the real－virtual component method of Y12

一般地，如果使用直立薄板模型結(jié)果編制的實(shí)虛分量相位矢量模板進(jìn)行解釋的話，那么應(yīng)該預(yù)先對(duì)傾角影響異常幅度的效應(yīng)做改正。其方法是根據(jù)實(shí)測(cè)剖面異常不對(duì)稱的程度，按上圖大致地估計(jì)一個(gè)傾角值，然后換算出由該傾角的異常值按0.3次冪衰減至傾角時(shí)的異常值(孟慶敏，2005)，最后的這個(gè)結(jié)果則可以用于解釋了。

1.2.2 直立薄板模型

模型參數(shù)設(shè)置:柱狀體長(zhǎng)100 m，寬300 m，高600 m，埋深50 m，電阻率為1歐姆。其中圖3左為一個(gè)柱狀體，圖3右為相隔200 m的兩個(gè)柱狀體。圖中I463、Q463為低頻實(shí)、虛分量，I1563、Q1563為中頻實(shí)、虛分量，I8333、Q8333為高頻實(shí)、虛分量。

圖2 圍巖中不同傾角直立薄板模型上的電磁響應(yīng)Fig.2 Electromagnetic responses of erect sheets on thin－plate models with variable dipping angles in surrounding rock

HDY－402三頻系統(tǒng)在直立柱狀體上的電磁響應(yīng)形態(tài)與在直立薄板上的相似。三個(gè)頻率在柱狀體模型上的響應(yīng)剖面曲線關(guān)系如下:

即高頻實(shí)分量大于或等于中頻實(shí)分量，中頻實(shí)分量大于或等于低頻實(shí)分量;高頻實(shí)虛分量比總大于或等于中頻實(shí)虛分量比。中頻實(shí)虛分量比總大于或等于低頻實(shí)虛分量比。

當(dāng)模型為一個(gè)深度有限與大地水平面呈90°傾角的柱狀體時(shí)，響應(yīng)剖面曲線左右對(duì)稱，在柱狀體正上方為最大，剖面曲線的半極值點(diǎn)寬度約等于板狀體寬度。當(dāng)模型為深度有限與大地水平面呈90°傾角的緊挨兩個(gè)柱狀體式，兩個(gè)響應(yīng)剖面曲線峰值連在一起，不能有效地分開;當(dāng)兩個(gè)柱狀體相隔100m時(shí)，柱狀體的兩個(gè)剖面曲線峰值變得明顯，并且存在邊緣效應(yīng);當(dāng)距離增大到一定程度時(shí)，兩個(gè)剖面曲線峰值分別獨(dú)立。

2 航電異常基本特征

2.1 航電基巖導(dǎo)體異常的基本特征

航電基巖導(dǎo)體異常對(duì)于尋找鐵、銅多金屬礦來說，是指因礦化蝕變地質(zhì)體(包括礦體)的視電阻率低于圍巖的航電異常;以及因礦化蝕變使裂隙水礦化度增高，造成裂隙水視電阻率下降的斷裂破碎帶航電異常;對(duì)于磁鐵礦來說還包括磁極化效應(yīng)航電異常(實(shí)分量出現(xiàn)負(fù)值的航電異常)。

2.1.1 異常半極值寬度

航電基巖導(dǎo)體異常的半極值寬度一般為300～800 m，往往由于地形或者礦體本身傾伏等原因，并不總是能使礦體整個(gè)地位于系統(tǒng)的探測(cè)深度范圍之內(nèi)，因而實(shí)際上反映在航電異常曲線的半極值寬度一般都小于500 m。但也有例外，在工作中要充分注意測(cè)區(qū)范圍的控礦因素，對(duì)于層控礦床和面積性礦化蝕變來說，異常峰極值寬度就失去了意義。如:層礦鐵礦，銀金礦，斑巖型銅、鉬礦床等，往往形成寬緩或平臺(tái)狀航電異常，異常寬度達(dá)1～3 km或更大。從80年代初至今，碰到過三種很寬的航電基巖導(dǎo)體異常:在江蘇白塔埠－東?？h測(cè)區(qū)發(fā)現(xiàn)兩種異常:一種是寬高的平臺(tái)狀異常，是海水侵入寬大斷裂帶造成的，是當(dāng)時(shí)有名的稱為“博士帽”航電異常。異常寬度達(dá)到2.2 km，強(qiáng)度達(dá)數(shù)千×10－6。對(duì)這條“博士帽”航電異常帶當(dāng)時(shí)做了推斷解釋，并打井得到驗(yàn)證。另一種是寬緩異常，寬度大于2.5 km，異常極大值僅100多×10－6。當(dāng)時(shí)作為覆蓋層異常剔除了，但在作地面查證時(shí)，在航電異常的中間部位發(fā)現(xiàn)激電異常，后鉆探驗(yàn)證見銀金礦。第三種情況是在內(nèi)蒙海拉爾－滿洲里測(cè)區(qū)發(fā)現(xiàn)的。在已知的烏努克頭山斑巖型銅鉬礦床上，因礦化蝕變呈面積形環(huán)帶狀分布，航電在其上得到寬緩的平臺(tái)狀異常，給它起名叫“次高阻場(chǎng)”，簡(jiǎn)單地說就是比背景場(chǎng)稍高的又一種背景場(chǎng)。2006年內(nèi)蒙二連浩特－東烏旗測(cè)區(qū)，在一個(gè)較大的花崗巖體上，也得到了這種“次高阻場(chǎng)”，可能是礦化蝕變或是酸性花崗巖表層風(fēng)化所致。

2.1.2 異常強(qiáng)度

航電基巖導(dǎo)體異常的異常強(qiáng)度，主要與電性地質(zhì)體的導(dǎo)電率有關(guān)，導(dǎo)電性能愈好，引起的航電異常強(qiáng)度愈強(qiáng);對(duì)于同一頻率的實(shí)、虛分量來說，導(dǎo)電性愈好，實(shí)分量愈強(qiáng)，虛分量愈弱;對(duì)于不同頻率則是隨頻率升高，異常強(qiáng)度愈強(qiáng)，這是因?yàn)楦袘?yīng)強(qiáng)度是隨頻率升高而增強(qiáng)的。

由于噪聲的存在，異常峰值高度Pp一般會(huì)有一個(gè)最小限制:Ppmin≥3vN，vN是系統(tǒng)的噪聲水平。即當(dāng)異常的峰值高度Pp大于三倍噪聲水平時(shí)才被考慮。至于航電基巖導(dǎo)體的異常強(qiáng)度，到底在哪一數(shù)量級(jí)間變化，國(guó)內(nèi)外都沒有進(jìn)行過統(tǒng)計(jì)，這是因?yàn)橛绊懰囊蛩靥嗔?，主要影響因素?導(dǎo)電地質(zhì)體電性好壞，體積大小，埋藏深度(包括飛高變化)，形狀和產(chǎn)狀，蓋層厚度及其導(dǎo)電性能變化等。

根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算，可以大致歸納如下:對(duì)于銅及多金屬硫化礦床，它的視電阻率一般為幾十Ω·m～幾百Ω·m;高礦化度硫酸鹽型裂隙水的視電阻率一般為幾Ω·m～幾十Ω·m。當(dāng)飛行高度為50m，得到的航電異常為:LR 60×10－6～300×10－6、LI 200×10－6～1700×10－6;MR 200 ×10－6～4500×10－6、MI 500×10－6～1500×10－6; HR 1000×10－6～5500×10－6、HI 1000×10－6～1200×10－6。故此，銅多金屬礦上的航電異常強(qiáng)度，其常見值應(yīng)為幾十×10－6～幾百×10－6。

當(dāng)導(dǎo)電地質(zhì)體的蓋層也為低阻體，并且在導(dǎo)電地質(zhì)體的視電阻率ρs＜蓋層的ρs條件成立時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)疊加的航電基巖導(dǎo)體異常。疊加異常的主要特點(diǎn)是:寬緩異常為背景場(chǎng);出現(xiàn)在寬高異常的邊部;有低阻蓋層的疊加異常寬度和異常強(qiáng)度稍大于沒有低阻蓋層時(shí)的異常寬度和強(qiáng)度。

2.1.3 異常形狀

航電基巖導(dǎo)體異常多呈孤立和帶狀產(chǎn)出，這個(gè)特征是與航電基巖導(dǎo)體異常的成因緊密相連的。對(duì)于銅及多金屬硫化礦床，多呈現(xiàn)出小面積的礦化蝕變(出現(xiàn)孤立異常)或受構(gòu)造控制(形成高礦化度裂隙水，出現(xiàn)帶狀異常);抑或出現(xiàn)在控礦巖體的接觸帶上或火山口周圍(形成環(huán)帶狀異常)。

2.1.4 異常分布

有意義的礦體異常一般不會(huì)出現(xiàn)在大面積的低阻區(qū)，大都展布在高阻地質(zhì)體之上。高阻地質(zhì)體主要指高阻地層和巖體。這個(gè)特征與銅及多金屬硫化礦床的成礦因素有關(guān)。其成礦因素主要有礦液來源、通道和儲(chǔ)礦空間。低阻地質(zhì)體主要指三疊系和白堊系砂、泥質(zhì)地層。一般情況下，他們?nèi)鄙俚V質(zhì)來源，但也有特殊情況。雖在砂巖中發(fā)現(xiàn)有金或Cu礦，但砂巖都普遍硅化，還是變成了高阻地層。

2.1.5 磁極化效應(yīng)異常

這里說的可能出現(xiàn)磁極化效應(yīng)航電異常，就是指只有滿足μ/μ0＞1，而且感應(yīng)大于剩磁，另外還要滿足μ＞σ時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)磁極化效應(yīng)航電異常(實(shí)分量出現(xiàn)負(fù)異常)，反之都不可能出現(xiàn)磁極化效應(yīng)。μ為介質(zhì)的絕對(duì)導(dǎo)磁率，μ0為空氣的絕對(duì)導(dǎo)磁率，μ/ μ0為介質(zhì)的相對(duì)導(dǎo)磁率，σ為介質(zhì)的導(dǎo)電率。

2.1.6 測(cè)量飛行高度

航電接收的二次場(chǎng)隨著測(cè)量高度的增加以三次冪或更大的速率衰減。測(cè)量高度超高時(shí)，航電響應(yīng)中噪聲、零漂等干擾因素所占比重成倍增加，測(cè)得異常的可信度很低。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般可以取70～80m作為異常峰值點(diǎn)測(cè)量高度的上限。

2.2 航電干擾異常的基本特征

航電干擾異常相對(duì)普查找礦來說是指覆蓋層異常、低阻巖層(地層巖性)異常、地表咸(堿)水體和鹽堿地異常、沼澤地和負(fù)地形(在負(fù)地形中蓋層增厚的前提下)異常、地面效應(yīng)異常、飛機(jī)動(dòng)作異常、雷電異常和人文異常，50 Hz和過載異常。

2.2.1 低阻覆蓋層和低阻地層異常

低阻覆蓋層和低阻地層異常都和第四系有關(guān)。低阻覆蓋層異常出現(xiàn)在有大面積第四系沉積層較大范圍基巖頂部存在較厚的潮濕的風(fēng)化層和較厚的潮濕的殘坡積層的景觀區(qū)。覆蓋層導(dǎo)體的異常特點(diǎn)，從導(dǎo)電性上看，一般來說實(shí)分量與虛分量的比值小于1，即虛分量值大于實(shí)分量值。從異常形態(tài)上看，異常寬度很大，通常大于良導(dǎo)基巖異常，即可能≥500m，并且沿走向方向有很大延伸，強(qiáng)度可以幾十至上千×10－6，但異常強(qiáng)度在一條剖面上的變化比較緩慢。低阻地層異常是因存在低阻巖性造成的干擾異常，并經(jīng)常與大面積第四系蓋層異常出現(xiàn)在同一地段。異常特性與低阻蓋層異常相近，異常強(qiáng)度變化也比較緩慢。多出現(xiàn)在第三系和白堊系的砂泥質(zhì)地層，或其它含有泥質(zhì)和碳質(zhì)巖性的地層地段。

2.2.2 沼澤地和負(fù)地形異常

沼澤地能引起異常，不是因?yàn)槠渲械牡?，而是它存在有低阻淤泥的緣故。?fù)地形異常是指低洼地形中可能存在有低阻的第四系堆積物或增厚的殘坡積堆積物，地表電性較高。異常特征:在一般情況下與低阻蓋層和低阻地層的異常特征類似，但其分布范圍嚴(yán)格受地形控制。當(dāng)沼澤地的水質(zhì)和負(fù)地形中的堆積物出現(xiàn)不同程度的含鹽度和鹽堿度時(shí)，則其異常特征與地表咸(堿)水體和鹽堿地異常類似，但強(qiáng)度稍低，雜亂程度也稍低。

航電系統(tǒng)在殘坡積引起的盆地上測(cè)量時(shí)，會(huì)出現(xiàn)異常。由于殘坡積與地形地貌是相關(guān)的，因此，可以借助地形曲線加以判別。實(shí)際上航電在測(cè)區(qū)的測(cè)量數(shù)據(jù)可以生成精度稍差的地形資料。在測(cè)量時(shí)，系統(tǒng)都要記錄GPS位置數(shù)據(jù)，同時(shí)，GPS也給出了一個(gè)GPS高度，即飛機(jī)距海平面的高度HGPS。同時(shí)，系統(tǒng)也記錄了飛機(jī)具地表的高度HALT。有了這兩個(gè)數(shù)據(jù)就可以用下式近似求出大地高程:HTerrain= HGPS－HALT。負(fù)地形異常一般異常的半極值寬度較大，通常大于良導(dǎo)基巖異常，即可能≥500 m。這種異常具有一個(gè)明顯的特點(diǎn)，飛行高度一般保持較好，但異常與地形走勢(shì)行程鏡像對(duì)稱形態(tài)，尤其虛分量道的記錄最為顯著，這是這類異常識(shí)別的基本規(guī)律。

2.2.3 地面效應(yīng)異常

地面效應(yīng)異常是指同一低阻地質(zhì)體，因飛行高度變化引起的異常;或飛行高度保持平飛，但低阻體地形起伏引起航電測(cè)量高度發(fā)生變化的異常，使本來應(yīng)該線性變化的實(shí)虛分量曲線出現(xiàn)高低變化的假異常。若這個(gè)突出低阻體在飛機(jī)的某一側(cè)，也會(huì)出現(xiàn)這種效應(yīng)，但叫做“地形效應(yīng)”，根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，若低阻體位于兩倍飛行高度以遠(yuǎn)的地方，則可忽略不計(jì)。異常與無線電高度曲線呈負(fù)相關(guān)，與地形呈正相關(guān)。但是用人工識(shí)別，往往需要豐富的經(jīng)驗(yàn)才能判斷出來，并且當(dāng)飛行高度數(shù)據(jù)曲線繪制在平剖圖上，它的高低變化幅值過小，也不易辨別。飛行高度數(shù)據(jù)(曲線)與航電實(shí)虛分量場(chǎng)值數(shù)據(jù)(曲線)間沒有直接的聯(lián)系，分別屬于不同的量綱、數(shù)值上也相差很大(飛行高度數(shù)據(jù)一般在30 m～70 m間變化，航電實(shí)虛分量場(chǎng)值變化范圍為n×10×10－6～n×104×10－6)，無法直接用相關(guān)計(jì)算或其它曲線識(shí)別算法對(duì)兩者進(jìn)行分析比較、判斷相關(guān)性。

2.2.4 地表咸(堿)水和鹽堿地異常

此干擾異常呈團(tuán)塊狀或大面積展布。因其導(dǎo)電性強(qiáng)，加之電性不均勻，所以往往出現(xiàn)較大面積的高強(qiáng)雜亂異常。這是區(qū)別于低阻蓋層和低阻地層異常的最明顯特征。

2.2.5 其它干擾異常

對(duì)于儀器的偶然故障，操作員一般在空中可以發(fā)現(xiàn)，并應(yīng)做記錄;對(duì)于氣流擾動(dòng)或飛機(jī)劇烈動(dòng)作造成的過載異常，依據(jù)過載計(jì)記錄，會(huì)很容易地辨認(rèn)出來。一般具有線性分布的人文導(dǎo)體，如大型金屬管道、鐵路、高壓線以及通訊線等，常?？梢砸罁?jù)這些干擾的形態(tài)特點(diǎn)以及在平面圖上的線性分布等規(guī)律來辨認(rèn)。對(duì)于雷電異常也很容易地辨認(rèn)，當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，干擾異常多呈較為圓滑的小尖沖出現(xiàn);當(dāng)距離較近時(shí)則出現(xiàn)很強(qiáng)的鋸齒波狀脈沖。

3 航電異常篩選步驟

篩選航電異常步驟合理，則會(huì)取得事半功倍的效果，反之，不僅增加了篩選的工作量，還可能影響篩選的質(zhì)量。本文把航電異常的篩選分為4個(gè)步驟，依次是熟悉區(qū)內(nèi)控礦因素、數(shù)據(jù)處理、異常的圈定與篩選、對(duì)比地質(zhì)礦產(chǎn)圖和地形圖。以下對(duì)這四個(gè)步驟進(jìn)行簡(jiǎn)要的說明。

3.1 熟悉區(qū)內(nèi)控礦因素

這是篩選航電異常的基礎(chǔ)，失去了這個(gè)基礎(chǔ)，航點(diǎn)的異常篩選就失去了意義。要熟悉了解區(qū)內(nèi)的控礦因素，注重研究測(cè)區(qū)內(nèi)已知鐵銅金銀多金屬礦床、礦(化)點(diǎn)上的航電異常特征，分析與成礦有關(guān)的異常分布規(guī)律;這就需要廣泛收集區(qū)內(nèi)有關(guān)的地物化資料，并對(duì)資料作到有選擇性地歸納和消化。這個(gè)過程應(yīng)從立項(xiàng)開始進(jìn)行，直到任務(wù)完成為止。

3.2 數(shù)據(jù)處理

航空電磁法不同于地面電磁法，數(shù)據(jù)質(zhì)量容易受到飛行等因素的干擾，質(zhì)量遠(yuǎn)不如同等條件下地面電磁法，因此，數(shù)據(jù)處理解釋需要考慮工作方法的影響(周楓桐，陳本池，閻永利，1997，閻永利，陳本池，1998)。如飛行高度的變化會(huì)形成假異常，地形變化往往伴隨出現(xiàn)也會(huì)引起地質(zhì)噪聲，零漂對(duì)實(shí)虛分量相位影響很大，并使得視電阻率、視飛行高度轉(zhuǎn)換結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。

首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，其內(nèi)容包括對(duì)數(shù)據(jù)的整理和測(cè)線的編輯，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，實(shí)虛分量場(chǎng)值歸一化，噪聲濾波，實(shí)虛分量相位校正和零漂改正，利用基線數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)虛分量場(chǎng)值進(jìn)行預(yù)調(diào)平，數(shù)據(jù)合并(李文杰，2007)。后期數(shù)據(jù)調(diào)平:利用平調(diào)、斜調(diào)、一維調(diào)平、二維自動(dòng)調(diào)平、人機(jī)聯(lián)合一維調(diào)平等調(diào)平技術(shù)對(duì)預(yù)調(diào)平結(jié)果進(jìn)行精確調(diào)平，將實(shí)虛分量場(chǎng)值調(diào)整到統(tǒng)一的水平上。

數(shù)據(jù)分析解釋及基本圖件的制作:數(shù)據(jù)計(jì)算包括計(jì)算視電阻率及視深度數(shù)據(jù)等?；緢D件的繪制包括繪制航跡圖，高度圖，各頻率實(shí)、虛分量平面剖面圖，視電阻率轉(zhuǎn)換平面等值線圖和視深擬斷面圖等。

3.3 異常的圈定與篩選

HDY－402航電系統(tǒng)共有463 Hz、1563 Hz、8333 Hz三個(gè)工作頻率，相對(duì)而言中頻和低頻的探測(cè)深度較大，因此在判斷異常時(shí)主要以中低頻為主、高頻為輔。

首先，對(duì)異常電磁特點(diǎn)進(jìn)行分析。圈定異?？梢酝ㄟ^異常背景、形狀、強(qiáng)度等條件進(jìn)行約束?；鶐r導(dǎo)體一般位于高阻區(qū)域內(nèi)，或高阻、低阻接觸帶上，多為條帶狀，異常強(qiáng)度為幾十～幾百×10－6，半極值寬度介于300～800 m范圍內(nèi)，實(shí)虛分量比范圍為0.7～6.0左右，測(cè)量飛行高度小于70m。干擾異常異常峰值較大、剖面曲線形態(tài)寬緩，半極值寬度一般大于300米，有的寬度可達(dá)幾千米;負(fù)地形異常地形與異常剖面呈反向?qū)ΨQ關(guān)系;地形效應(yīng)異常飛行高度曲線與異常剖面呈反向?qū)ΨQ關(guān)系。通過以上分析就可以初步圈定和篩選航電基巖導(dǎo)體異常，剔除干擾異常。

其次，將初步圈定和篩選的航電基巖導(dǎo)體異常標(biāo)記在航電反映最好的一個(gè)分量(中頻實(shí)分量或低頻實(shí)分量)的剖面平面圖上。再對(duì)比航電三個(gè)頻率的實(shí)、虛量，用R/I(實(shí)虛)之比值和視電阻率轉(zhuǎn)換來初步認(rèn)定對(duì)指導(dǎo)找礦有希望的航電基巖導(dǎo)體異常。視電阻率剖面曲線ρs的變化狀態(tài)不但能反映處地下不均勻體的位置和不均勻體電阻率的相對(duì)高低，而且用實(shí)虛分量法視電阻率轉(zhuǎn)換忽略了飛行高度的影響，一定程度上有助于剔除地形效應(yīng)假異常;同時(shí)得到視飛行高度，可以換算不同頻率的視深度，幫助分析覆蓋層。

根據(jù)我國(guó)銅多金屬硫化礦床的電性統(tǒng)計(jì)，其視電阻率為幾十Ω·m到幾百Ω·m，當(dāng)?shù)V石視電阻率在這個(gè)數(shù)量級(jí)區(qū)段變化時(shí)，航電的R/I＜1;對(duì)于高礦化度硫酸鹽型裂隙水，其ρs也多為幾十Ω·m，故其R/I＜1，所以優(yōu)先選取R/I＜1的航電基巖導(dǎo)體異常為指導(dǎo)找礦有望異常。這其中還需注意兩個(gè)特殊情況:一種是航電低、中頻有明顯反映，其R/I≥1，而高頻有很強(qiáng)的反映，其R/I＞＞1時(shí)，則多為表層良導(dǎo)體引起，可能與地表咸(堿)水體或局部土壤鹽漬化有關(guān)，這類異常沒有找礦意義，應(yīng)剔除。另一種為低、中頻實(shí)、虛分量?jī)H有微弱反映或無明顯反映，而高頻有較好(不是很強(qiáng))的反映，但HR/HI≤1時(shí)，則不能輕易放棄，可能是較高阻的礦體或礦化蝕變引起的。

最后，求埋藏深度d。對(duì)于每個(gè)局部異常，應(yīng)該取其兩側(cè)背景為零線，然后讀出各局部異常的實(shí)分量幅值和虛分量幅值，再將此二數(shù)值點(diǎn)在直立半平面相位矢量圖上，用內(nèi)插的方法從圖上讀出ρ和H值，前者是視電阻率值，后者為系統(tǒng)至導(dǎo)體頂端的高度值。這時(shí)，從無線電高度計(jì)數(shù)據(jù)讀出和異常峰對(duì)應(yīng)的飛機(jī)離地高度值h，然后從H中減掉h，結(jié)果即為導(dǎo)體頂端近似埋藏深度d。

3.4 對(duì)比地質(zhì)礦產(chǎn)圖和地形圖

把航電各分量剖平圖與同比例尺的地質(zhì)礦產(chǎn)圖套合在一起，在上述初步認(rèn)定航電基巖導(dǎo)體異常和有望異常的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步認(rèn)定與控礦因素有關(guān)的航電基巖導(dǎo)體異常。要特別注意展布在已知礦(化)點(diǎn)、有利地層、巖體、接觸帶、已知和推測(cè)的斷裂破碎帶(包括接觸破碎帶)、火山口、破火山口及構(gòu)造交匯部位的航電基巖導(dǎo)體異常，并把這些異常與已知礦(化)上的航電異常特征進(jìn)行比較，力爭(zhēng)從已知到未知，充分發(fā)揮航電直接找礦的效果。這期間要充分考慮飛行高度的變化。并且選用最新出版的地形圖，注意人文建筑和負(fù)地形的分布，進(jìn)一步剔除負(fù)地形和人文干擾異常。

然后再利用航磁△T圖和化探資料對(duì)航電異常進(jìn)行綜合解釋，進(jìn)一步對(duì)異常進(jìn)行篩選。異常選定后，在剖平圖上從左到右，從上到下對(duì)異常進(jìn)行編號(hào)，然后結(jié)合地物化成果，對(duì)異常進(jìn)行編錄。在這個(gè)過程中，最好選定一些典型的各類異常，開展地面踏勘和三級(jí)查證工作。在編寫成果報(bào)告中，選擇各類典型異常進(jìn)行推斷解釋。

4 實(shí)例

4.1 實(shí)例1(基巖導(dǎo)體異常)

圖4圖例說明:航電異常綜合剖析圖包括:航電六分量綜合剖面圖(圖4上左)，地質(zhì)圖(圖4上右上)，中頻視電阻率平面圖(圖4上右下)，中頻實(shí)、虛分量平面剖面圖(圖4下左、下右)。平面圖中的黑色細(xì)線代表異常延展走向。

航電六分量綜合剖面圖(圖4上左)中:LI和 LQ、MI和MQ、HI和HQ分別為低頻實(shí)虛分量、中頻實(shí)虛分量、高頻實(shí)虛分量，粗實(shí)線代表實(shí)分量、細(xì)實(shí)線代表虛分量;ALT為飛行高度;Terrain為地形; Distance為測(cè)線飛行距離;AC代表視電導(dǎo)率。

由圖4可知，航電異常呈條帶狀展布，走向近東西向，控制長(zhǎng)度長(zhǎng)約2 km，半極值寬400～600 m;異常強(qiáng)度:LR=170×10－6、LI=250×10－6，MR=640× 10－6、MI=560×10－6，HR=1500×10－6，LR/LI≈0.7、MR/MI≈1.1，視電阻率為100 Ω·m左右;中心位置航高65 m，埋深60 m左右。據(jù)此可知，該異常帶反映的基巖導(dǎo)體具有低阻特征。地質(zhì)特征，航電異常帶異常處在侏羅系中下統(tǒng)(J1－2mn2)砂巖、礫巖中，異常西端出露燕山早期(γ52(1))花崗巖。異常西段控制了已知的Cu礦化點(diǎn)。據(jù)此可以進(jìn)一步推斷，該異常帶屬接觸蝕變構(gòu)造帶的反映。航磁特征，圖4表明，航磁以區(qū)域平穩(wěn)正異常場(chǎng)為特征，反映J1－2al2、J1－2al1無磁性地層下伏 γδ53(1)隱伏巖體。航電異常帶位處其中。地球化學(xué)特征:航電異常處于Sb、Hg、Ag、Au、Cu、Pb、Zn等元素的高背景帶上。據(jù)1∶20萬區(qū)調(diào)資料，該異常處于Ⅱ級(jí)Pb、Zn金屬量異常區(qū)內(nèi)。推斷意見為該航電異常帶為接觸蝕變構(gòu)造帶的反映，成礦條件有利。

圖3 圍巖中雙直立柱狀模型上的電磁響應(yīng)Fig.3 Electromagnetic response of one vertical model and double vertical models in the surrounding rock

圖4 航電基巖導(dǎo)體異常綜合剖析圖Fig.4 Comprehensive maps showing anomalies of the AEM bedrock conductor

4.2 實(shí)例2(負(fù)地形異常)

航電異常呈條帶狀展布，走向NE70°，控制長(zhǎng)度長(zhǎng)約1.5 km，半極值寬500 m;異常強(qiáng)度:LR=350 ×10－6、LI=470×10－6，MR=1000×10－6、MI=900 ×10－6，HR=2400×10－6，LR/LI≈0.7，視電阻率為20～30 Ω·m;中心位置航高56 m。地質(zhì)特征，航電異常帶異常處在大片燕山晚期(ηγ53(1)b)似斑狀黑云二長(zhǎng)花崗巖出露區(qū)，該巖體東部存在負(fù)地形。由圖5左航電六分量綜合剖面圖可以看出，異常峰值高大、剖面曲線形態(tài)寬緩;飛行高度曲線起伏不大;地形與航電異常剖面呈反向?qū)ΨQ關(guān)系。低頻、中頻、高頻視深度為負(fù)值，即低頻、中頻、高頻視深度小于飛行高度。由地形數(shù)據(jù)可看出，異常對(duì)應(yīng)的地形正好為一個(gè)寬約1 km、深約20 m左右的低洼地，因此可以判斷該處航電異常可能為殘坡積引起的負(fù)地形異常。

圖5 航電異常綜合剖析圖Fig.5 Comprehensive analysis profiles of AEM anomalies

4.3 實(shí)例3(地形效應(yīng)異常)

航電異常特征，異常呈孤立寬緩狀，半極值寬442 m，LR=300×10－6，LI=500×10－6，MR=900× 10－6，MI=1000×10－6，HR=3400×10－6，LR/LI≈1.07，視電阻率為200 Ω·m左右;中心位置航高45.3 m。地質(zhì)特征，異常處于二疊系下統(tǒng)寶力格組二段中，巖性為含角礫流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r，含角礫流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、安山巖、玄武安山巖，南北兩側(cè)出露燕山早期花崗巖體，西部有花崗斑巖脈侵入。由圖5右航電六分量綜合剖面圖可以看出，航電低、中、高頻剖面曲線實(shí)、虛分量變化基本一致;地形曲線較平直;飛行高度曲線與異常剖面呈反向?qū)ΨQ關(guān)系。由上可推斷，航電異常是由地形效應(yīng)引起的異常。

5 結(jié)論

航空物探覆蓋地域廣大，包含的地質(zhì)信息豐富而復(fù)雜，航電異常數(shù)量繁多，異常篩選評(píng)價(jià)應(yīng)以航電自身異常特征為基礎(chǔ)，以地物化綜合信息為依據(jù)，實(shí)行定性分析與定量評(píng)價(jià)，對(duì)異常進(jìn)行分類，應(yīng)注重異常篩選方法的科學(xué)性。

當(dāng)航電測(cè)區(qū)較大，即數(shù)據(jù)量變大后，異常篩選就變得較慢，而且需要具有豐富的航電異常解釋經(jīng)驗(yàn)識(shí)別并排假異常、地質(zhì)噪聲等，這樣無法有效發(fā)揮航空電磁法快速高效的優(yōu)點(diǎn)。隨著當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，可以開發(fā)基于計(jì)算機(jī)的交互式異常自動(dòng)識(shí)別技術(shù)(G.J.Palacky，1974，Ralph R.B.von Frese，1997，Hoaping Huang，I.J，2003，W.Gordon Wieduwilt，1962)。雖然軟件自動(dòng)異常識(shí)別不能代替人工異常判別，但是可以大大提高異常識(shí)別效率。

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