大地電磁在深部找礦的應(yīng)用

吳 飛

（安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院,安徽合肥,230022）

大地電磁在深部找礦的應(yīng)用

吳 飛

（安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院,安徽合肥,230022）

大地電磁測(cè)深(MT)是地球物理學(xué)中地球電磁感應(yīng)學(xué)分支學(xué)科中的一種重要方法,它是以天然交變電磁場(chǎng)為場(chǎng)源。不需要大功率的供電設(shè)備，因此設(shè)備相對(duì)輕便;而且不受高阻層屏蔽的影響,可以深測(cè)地下的目標(biāo),對(duì)低阻層和低阻體反應(yīng)靈敏。同時(shí)大地電磁場(chǎng)的頻帶也很寬,根據(jù)趨膚效應(yīng)的原理,對(duì)應(yīng)的探測(cè)深度就很大.用它可以解決的地質(zhì)問題就較多,如大尺度地質(zhì)單元的電磁感應(yīng)研究,深部地殼地幔電性結(jié)構(gòu)研究及地殼地殼幔中高導(dǎo)層的檢測(cè),地?zé)豳Y源勘查, 油氣資源普查等。本文以介紹的大地電磁測(cè)深法的基本原理、野外工作方法、電磁場(chǎng)的譜分析、噪音的影響和克服等，并以實(shí)例來體現(xiàn)大地電磁測(cè)深法在深部礦體的尋找中體現(xiàn)出來的獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

大地電磁測(cè)深;視電阻率;趨膚效應(yīng)

0 引言

大地電磁深測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要大功率的供電設(shè)備,而且又有很大的深測(cè)深度。由于不需要供電裝置,因此設(shè)備相對(duì)輕便;再有就是不受高阻層屏蔽的影響,可以深測(cè)其下的目標(biāo),而且對(duì)低阻層和低阻體反應(yīng)靈敏等。大地電磁場(chǎng)的頻帶很寬,根據(jù)趨膚效應(yīng)的原理,對(duì)應(yīng)的探測(cè)深度的范圍就很大,用它可以解決的地質(zhì)問題就較多,如大尺度地質(zhì)單元的電磁感應(yīng)研究,深部地殼地幔電性結(jié)構(gòu)研究及殼幔中高導(dǎo)層的檢測(cè),地?zé)豳Y源勘查, 油氣資源普查,天然地震活動(dòng)前兆監(jiān)測(cè)以及地下水資源勘查和環(huán)境保護(hù)等,大地電磁測(cè)深都可以發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),成為重要的勘查手段。

1 野外工作方法

大地電磁測(cè)深的野外工作包括選點(diǎn)、布極、觀測(cè)等內(nèi)容。我們觀測(cè)的是頻率為10-4~103Hz的近似平面波的天然電磁場(chǎng)。一切無線電波、工業(yè)游散電流等都被視為干擾。在工業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)干擾現(xiàn)象往往特別嚴(yán)重，加之大地電磁場(chǎng)非常微弱，所以嚴(yán)格操作方法，有效地避免或抑制干擾、提高原始數(shù)據(jù)質(zhì)量對(duì)大地電磁測(cè)深尤為重要。

2 大地電磁場(chǎng)的譜分析

電磁場(chǎng)的譜分析是資料處理中的重要步驟，因?yàn)榇蟮仉姶艤y(cè)深法研究的是波阻抗的頻率響應(yīng)，而電磁場(chǎng)觀測(cè)時(shí)在時(shí)間域進(jìn)行的，為此必須首先從時(shí)間域記錄中提取電磁場(chǎng)的頻譜信息。根據(jù)譜分析結(jié)果求取張量阻抗元素。

3 噪音的影響和克服

噪音可以分為觀測(cè)系統(tǒng)噪音和環(huán)境噪音兩部分。前者指儀器和觀測(cè)系統(tǒng)布置不當(dāng)，如傳感器、導(dǎo)線掩埋不合理而造成的噪音。一般可以改善裝置給予消除。后者指觀測(cè)點(diǎn)附近不穩(wěn)定的非平面波性質(zhì)的電磁場(chǎng)，主要是輸電線、無線電臺(tái)、各種工業(yè)游散電流所造成的干擾。在工業(yè)發(fā)達(dá)、人口稠密地區(qū)這類干擾因素普遍存在，影響比較嚴(yán)重。下列是減少噪音的一些具體方法：

3.1 電網(wǎng)干擾

由于我國大多數(shù)地區(qū)供電電流的周期不太穩(wěn)定，電壓波動(dòng)很大，特別在電網(wǎng)中大型用電設(shè)備啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)，電網(wǎng)中電壓或電流的波動(dòng)更為劇烈，從而在高壓輸電網(wǎng)附近輻射出根強(qiáng)的電磁被，干擾大地電磁場(chǎng)的測(cè)量工作。為了避免這種干擾，應(yīng)盡量使測(cè)點(diǎn)遠(yuǎn)離高壓線，并使磁傳感器與高壓線方向形成適當(dāng)角度。

農(nóng)村電網(wǎng)經(jīng)常采用“二線一地”制，這種電網(wǎng)在兩級(jí)變壓器之間只將兩相用架空線連通，第三相高壓接地，交流電直接在地中流動(dòng)，對(duì)電道測(cè)量帶來嚴(yán)重干擾。消除這種干擾的辦法是在電道測(cè)量中增設(shè)50周陷波器。實(shí)驗(yàn)證明，在距“二線一地”接地點(diǎn)3000米處，地中干擾電流密度約為接地點(diǎn)附近的0.8%，因此測(cè)量電極最好應(yīng)布置在離接地點(diǎn)3000米以外。

3.2 電臺(tái)、有線廣播等引起的干擾

在靠近電臺(tái)、雷達(dá)、載波電話及有線廣播的閉合圈時(shí)，磁道的測(cè)量將受到嚴(yán)重的干擾。電臺(tái)干擾表現(xiàn)為隨著廣播電臺(tái)的開機(jī)與關(guān)機(jī)，磁放大器的零點(diǎn)隨之突變。在播音時(shí)，隨著聲頻信號(hào)的強(qiáng)弱，形成許多雜亂無章的假信號(hào)，電磁道之間無任何對(duì)應(yīng)關(guān)系。雷達(dá)干擾只在開啟和關(guān)閉時(shí)，造成磁放大器零點(diǎn)突變。有線廣播及載波電話干擾與電臺(tái)干擾類似。為克服這種干擾，磁接收器應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)姆轿唬浯问羌訌?qiáng)放大器對(duì)高頻的抑制能力。若干擾較強(qiáng)，無法克服，則必須重新選擇測(cè)點(diǎn)，遠(yuǎn)離上述干擾源。

3.3 共模干擾

干擾源在一對(duì)輸入傳輸線上產(chǎn)生的大小相等方向相同的信號(hào)，稱之為共模信號(hào)，這種干擾稱為共模干擾。為了克服共模干擾的影響，電道測(cè)量的輸入端應(yīng)采用平衡差分輸入放大器，磁道傳輸線應(yīng)采用屏蔽線，并將屏蔽層與“地”短路，將共模干擾電流引入“地”端。

3.4 風(fēng)的干擾

當(dāng)傳輸電纜被風(fēng)吹動(dòng)而在地磁場(chǎng)中擺動(dòng)時(shí)，傳輸線中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，這種干擾噪聲在隧道和電道均可出現(xiàn)。將傳輸線加以固定或掩埋，不讓它在空中飄動(dòng)即可克服這種干擾。

3.5 工業(yè)游散電流的干擾

在工業(yè)城市和電氣鐵道附近，大地中常會(huì)觀測(cè)到用電裝置漏電電流。由于工業(yè)用電的電流變化甚為劇烈，沒有規(guī)律，其影響在電道記錄中容易辨認(rèn)。但是，達(dá)種干擾難以消除，并且有時(shí)影響的區(qū)域很大，因此，在工業(yè)區(qū)大地電磁測(cè)深工作是很難進(jìn)行的。

4 結(jié)論

大地電磁測(cè)深（MT）方法的研究對(duì)象為地下地質(zhì)構(gòu)造形成的復(fù)雜介質(zhì)的電阻率分布。由地層巖性和構(gòu)造活動(dòng)所產(chǎn)生的褶皺、斷裂帶、剝蝕風(fēng)化面、不整合等引起的電性變化，在具有一定規(guī)模時(shí)，往往都能夠引起MT異常。因此可以利用大地電磁測(cè)深勘探深部與礦產(chǎn)構(gòu)造有關(guān)的地球物理信息，了解礦區(qū)礦產(chǎn)資源分布情況，查明該區(qū)礦（化）體地下產(chǎn)狀和控礦構(gòu)造的空間分布特征，為探測(cè)深部盲礦提供科學(xué)依據(jù)。選擇大地電磁測(cè)深（MT）勘探方法對(duì)深部礦體的尋找是一種較有效和較適用的研究手段。

[1] 陳樂壽，王光鄂.大地電磁測(cè)深法[M].北京：地質(zhì)出版社，1990.

[2] 戴世坤，徐世浙.MT二維和三維連續(xù)介質(zhì)快速反演[J].石油地球物理勘探，1997，32（3）.

[3] 徐新學(xué)，趙憲堂，王寶勛.大地電磁測(cè)深資料常規(guī)反演方法的應(yīng)用現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].地質(zhì)調(diào)查與研究，2004（增刊）.山西省地

Application of electromagnetic depth to prospecting for ore

Wu Fei
(Anhui Anhui geophysical and Geophysical Exploration Technology Institute,Hefei,230022)

The electromagnetic sounding(MT)is an important method in the field of electromagnetic induction in geophysics,and it is based on the natural alternating electromagnetic field..The power supply equipment is not required,so the equipment is relatively portable and the target is not affected by the high resistivity shielding.It can be deeply measured.It is sensitive to the low resistivity and the low resistivity..And frequency band of the electromagnetic field of the earth is also very wide,the principle of skin effect based on skin,corresponding to the probing depth greatly.It can solve the geological problem is more,such as large scale geological unit of electromagnetic induction study and deep crust mantle electrical detection of high conductivity layer in the structure of the crust and crust mantle,geothermal resources exploration,oil and gas resources census.In this paper in order to introduce the magnetotelluric sounding method basic principle,field working method and electromagnetic spectrum analysis,the influence of noise and overcome,and with examples to reflect the unique advantage embodied in the deep part of the ore bodies for magnetotelluric sounding method.

MT;apparent resistivity;skin effect