電磁法及電法儀器的應(yīng)用與發(fā)展探究

宋 勝

（華東冶金地質(zhì)勘查局測繪總隊(duì)，安徽 合肥 230088）

地球物理勘測方法經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)形成一個(gè)比較完整的龐大系統(tǒng)算法與技術(shù)體系，電磁法及電法儀器在地球物理勘測工作中的有效應(yīng)用，能夠切實(shí)地支持我國勘測人員系統(tǒng)地進(jìn)行勘測活動，精準(zhǔn)掌握我國的地質(zhì)信息和能源信息，促進(jìn)我國的持續(xù)發(fā)展。

1 電磁法及電法儀器的主要應(yīng)用

地球物理勘測工作又稱為勘察地球物理、地球物理勘探，在地球物理勘測工作中應(yīng)用的勘測方法和種類繁多，根據(jù)所利用的巖石物理性質(zhì)不同，已經(jīng)形成了重力勘查、地震勘察、低溫勘察、地球物理勘察以及電磁電法勘查等不同門類，按照工作空間的差異性，電磁法及電法儀器的應(yīng)用能夠滿足不同地區(qū)和不同情況下的勘測要求，因此具有較高的應(yīng)用優(yōu)勢[1]。電磁法和電法儀器在地球物理勘測中是十分重要的勘測技術(shù)和手段，應(yīng)用領(lǐng)域包括礦產(chǎn)資源勘查、水資源勘察、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、工程勘察等，具有全面性的覆蓋優(yōu)勢，可以幫助我國相關(guān)人員和部門進(jìn)一步掌握地質(zhì)信息和環(huán)境信息，從開展行之有效環(huán)境保護(hù)工作和合理開采，踐行了我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方針[2]。就當(dāng)前我國的科技發(fā)展趨勢而言，電磁法和電法儀器還擁有較大的研究空間。

2 電磁法及電法儀器的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 GMS-06地球物理觀測系統(tǒng)

我國自上世紀(jì)40年代以來，以金屬礦為勘測目標(biāo)的電磁勘查儀器與技術(shù)得到的全面地發(fā)展[3]。而當(dāng)前現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、軟件技術(shù)等，更是促進(jìn)了高精度、多功能、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、陣列化的新一代電磁勘測儀器不斷涌現(xiàn)，GMS-06地球物理觀測系統(tǒng)就是其中之一，以下對其進(jìn)行介紹：GMS-06地球物理觀測系統(tǒng)是由德國研發(fā)并投入使用的，GMS-06磁場傳感器是該地球物理觀測系統(tǒng)中主要的功能性電子元件，經(jīng)分析，構(gòu)成GMS-06地球物理觀測系統(tǒng)的磁場傳感器主要是感應(yīng)式FMS-06型磁場傳感器，通過具體測試可知，該磁場傳感器重約8kg，長1.2m，直徑75mm，具有便于移動、靈活輕便的應(yīng)用優(yōu)勢。同時(shí)，在相關(guān)現(xiàn)代化技術(shù)的支持下，F(xiàn)MS-06磁場傳感器的頻帶范圍逐漸擴(kuò)大，當(dāng)前已達(dá)八個(gè)數(shù)量級，具有較高的抗干擾能力，在實(shí)際工作中，其實(shí)際噪音已降低至5×10-7nT/√Hz，因此，CMS-06地球物理電磁觀測系統(tǒng)能夠在區(qū)域中進(jìn)行全天候的高質(zhì)量、穩(wěn)定電磁信號記錄。

2.2 ROTEM瞬變電磁儀系統(tǒng)

隨著地質(zhì)工作開展的不斷深入以及現(xiàn)代化數(shù)學(xué)、物理理論與計(jì)算機(jī)科學(xué)的廣泛應(yīng)用，促使電磁法及電法儀器得到了切實(shí)地發(fā)展，在我國科研人員的持續(xù)努力下，電磁法和電法儀器的應(yīng)用研發(fā)已經(jīng)取得了可觀的研究成果，在儀器、方法、技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用等方面積累了先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，其已成為現(xiàn)代地球物理勘測方法中的重要勘測技術(shù)之一?；陔姶欧半姺▋x器在實(shí)際勘測工作中不可忽視的重要地位，ROTEM瞬變電磁儀系統(tǒng)可以有效地支持我國相關(guān)勘測人員進(jìn)行精準(zhǔn)、高效勘測，以下對該系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行介紹：ROTEM瞬變電磁儀系統(tǒng)主要應(yīng)用了瞬變電磁儀器以及相關(guān)理論，是對時(shí)間域電磁法的合理應(yīng)用，ROTEM瞬變電磁儀系統(tǒng)在我國的長期應(yīng)用和研究下，當(dāng)前已經(jīng)大大解決了關(guān)斷時(shí)間的減少、提高晚期瞬變場的信噪比以及從瞬變場信息中提取更多的地質(zhì)信息的問題，進(jìn)一步支持了我國地質(zhì)勘測事業(yè)的發(fā)展。另外，長期以來ROTEM瞬變電磁儀系統(tǒng)在應(yīng)用過程中的具體勘測深度一直是影響和困擾勘測人員和研究人員的主要問題，經(jīng)過長期的實(shí)驗(yàn)分析、調(diào)查研究，當(dāng)前已經(jīng)掌握了提高勘測深度的多種途徑，包括提高發(fā)射電流、加大發(fā)射線圈、降低可分辨信號電平及提高信噪比等，其中，提高發(fā)射電流是最為簡易便捷的方式，能夠進(jìn)一步提升ROTEM瞬變電磁儀系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

2.3 RESECS高密度電法儀系統(tǒng)

近年來，全球生態(tài)環(huán)境逐漸惡化，我國正面臨著嚴(yán)峻的生態(tài)形勢，同時(shí)，隨著我國能源應(yīng)用量的日漸增加，能源格局也不容樂觀。基于此，地球物理勘測工作的持續(xù)進(jìn)行是幫助我國發(fā)現(xiàn)新能源，分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)，掌握生態(tài)系統(tǒng)變化規(guī)律的有效途徑，因此，近年來地球物理勘測工作的開展比例大幅增加。在地球物理勘測工作的開展過程中，電磁法和電法儀器的應(yīng)用能夠有效地提升工作的現(xiàn)代化程度，降低了勘測人員的工作壓力和工作難度，RESECS高密度電法儀系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效地支持勘測工作的進(jìn)行，RESECS高密度電法儀器系統(tǒng)與其他探測系統(tǒng)相比具有高分辨率和設(shè)備移動方便的應(yīng)用優(yōu)勢，但是其在勘測深度上有所限制，因此，近年來，在RESECS高密度電法儀系統(tǒng)的應(yīng)用和研究過程中，主要注重提高其實(shí)際探測深度。在實(shí)際的地球物理勘測工作中，為了進(jìn)一步提升勘測效率和勘測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在應(yīng)用RESECS高密度電法儀系統(tǒng)的過程中，可在系統(tǒng)的操作觀測菜單上結(jié)合實(shí)際情況設(shè)置觀測誤差值，將不合格的測量信號屏蔽在系統(tǒng)以外。這種方法有效地增加了勘測工作的測量次數(shù)，進(jìn)一步篩選了精準(zhǔn)的測量信息，有助于加大發(fā)射電流，進(jìn)一步提高了該系統(tǒng)在應(yīng)用過程中的信噪比。

2.4 CLEMP-E陣列電磁法勘測系統(tǒng)

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，陣列式電磁與激電綜合測量系統(tǒng)得到了全面發(fā)展，綜合電磁、激電二維可視化反演技術(shù)和電阻率成像及三維形體反演技術(shù)也日趨成熟。目前反演技術(shù)研究重點(diǎn)已由一維、二維轉(zhuǎn)向三維反演，開展電磁與激電融合多參數(shù)互約束反演技術(shù)研究，也是陣列電磁與激電融合方法反演技術(shù)的重要發(fā)展方向。基于此，CLEMP-E陣列電磁法勘測系統(tǒng)的形成就是對科研成果的有效利用，以下對CLEMP-E陣列電磁法勘測系統(tǒng)進(jìn)行具體介紹：該系統(tǒng)主要采用分布式陣列觀測技術(shù)、高分辨率的24位A/D采樣技術(shù)。高精度GPS時(shí)間同步技術(shù)、天然場與人工場電磁法優(yōu)勢互補(bǔ)的混合觀測技術(shù)在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的綜合應(yīng)用下CLEMP-E陣列電磁法勘測系統(tǒng)具有了高效率、高分辨率、多信息數(shù)據(jù)采集、大深度勘測的綜合性優(yōu)勢，能夠滿足我國復(fù)雜條件下的礦產(chǎn)勘測的需求。CLEMP-E陣列電磁法勘測系統(tǒng)的大功率發(fā)射機(jī)的工作電壓是300V～1000V，連續(xù)調(diào)節(jié)小功率發(fā)射機(jī)的工作電壓是12-100/200/300/400V可選，而大功率發(fā)射機(jī)的最大電流是100A，小功率發(fā)射機(jī)的最大電流是1A，在最大功率上，大功率發(fā)射機(jī)可達(dá)到70KW，小功率發(fā)射機(jī)可達(dá)400W。

3 結(jié)論

總而言之，隨著我國對地球物理勘測工作要求的逐漸提升和地球物理勘測工作覆蓋面的有效擴(kuò)大，電磁法及電法儀器的應(yīng)用將長期支持我國勘測工作的進(jìn)行，幫助相關(guān)人員和部門有效地掌握地質(zhì)信息、生態(tài)信息和能源信息，促進(jìn)了我國的可持續(xù)發(fā)展，電磁法和電法儀器擁有廣闊的發(fā)展空間和良好的發(fā)展前景。