瞬變電磁法在鋁土礦勘查中的應(yīng)用

路福龍

摘要：為了解瞬變電磁法在鋁土礦勘查中的應(yīng)用方式，本文將展開相關(guān)研究，主要論述瞬變電磁法的基本原理、數(shù)據(jù)處理方式，后介紹其應(yīng)用優(yōu)劣，最終結(jié)合鋁土礦勘查案例對(duì)該方法的具體應(yīng)用方式進(jìn)行分析。采用文中方法可以借助瞬變電磁法勘查鋁土礦，且方法在其他金屬礦勘查中同樣有效。

關(guān)鍵詞：瞬變電磁法;鋁土礦勘查;金屬礦

引言

鋁土礦是我國重要的金屬礦資源，因此為了滿足全國上下需求，鋁土礦產(chǎn)量必須得到保障，為做到這一點(diǎn)就需要展開鋁土礦勘查工作。但任何礦物勘查工作都存在誤判的風(fēng)險(xiǎn)，不僅會(huì)拖慢勘查效率、降低礦物產(chǎn)量，還會(huì)造成較大的人力物力浪費(fèi)，這一點(diǎn)在鋁土礦勘查中也不例外，因此為了保障工作質(zhì)量，鋁土礦勘查中要選擇行之有效的勘查方法，瞬變電磁法就是其中之一，故如何正確使用瞬變電磁法進(jìn)行鋁土礦勘查是相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)思考的問題，有必要對(duì)此展開相關(guān)研究。

1.瞬變電磁法基本原理與數(shù)據(jù)處理方式

1.1基本原理

瞬變電磁法可以通過發(fā)射線圈與脈沖電流形成瞬變電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)的形成過程由人工控制，因此電磁場(chǎng)的強(qiáng)度等可以調(diào)節(jié)。電磁場(chǎng)形成后垂直發(fā)射線圈一般會(huì)朝地面的兩個(gè)方向傳播，且依照半空間傳播原理地面以上的電磁場(chǎng)可以忽略，隨即磁場(chǎng)順延地表擴(kuò)散式傳播，并且不斷深入，逐漸將遇到地面以下的各種介質(zhì)，不面對(duì)不同的介質(zhì)磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生不同的渦流場(chǎng)，或者是在量子力學(xué)原理下讓活躍堿金屬產(chǎn)生能級(jí)躍遷、讓含有大量氫原子的液體氫原子核沿磁場(chǎng)方向定向排列。這種情況下，撤銷外加瞬變電磁場(chǎng)能讓渦流場(chǎng)釋放，或者讓活躍堿金屬要恢復(fù)原狀，釋放躍遷能量，也可能讓含有大量氫原子的液體氫原子核恢復(fù)原有排列，也釋放磁場(chǎng)形式下的能量。通過以上兩個(gè)步驟，地面端人工可通過接收線圈獲取地下電磁場(chǎng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)V2，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的具體表現(xiàn)可知地下介質(zhì)電特性，再采用一維反演、視電阻率等方式解讀，可知地下是否存在礦藏情況[1]。

1.2數(shù)據(jù)處理方式

任意瞬變電磁法在應(yīng)用當(dāng)中都會(huì)產(chǎn)生電、磁兩類數(shù)據(jù)，這兩類數(shù)據(jù)的原始形態(tài)一般不夠準(zhǔn)確，可能存在誤差，因此往往要先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理才能做出判斷，各類數(shù)據(jù)的處理方法如下：

第一，電數(shù)據(jù)處理。首先進(jìn)行電數(shù)據(jù)預(yù)處理，主要將數(shù)據(jù)修整，去除其中噪聲、背景場(chǎng)等無用數(shù)據(jù)，過程中要注意數(shù)據(jù)質(zhì)量。其次在軟件上進(jìn)行疊加、抽道集、記錄點(diǎn)校正、時(shí)間常數(shù)計(jì)算等一系列操作后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)平處理，調(diào)平處理步驟為：（1）異常正演模擬;（2）時(shí)間常數(shù)計(jì)算;（3）電阻率深度成像。最后出圖即可。

第二，磁數(shù)據(jù)處理。首先對(duì)磁數(shù)據(jù)進(jìn)行修正處理，處理對(duì)象為水平梯度、高度。其次對(duì)磁日變進(jìn)行修正處理，目的是消除地磁場(chǎng)干擾、人為磁干擾等，過程中要作插值和滑動(dòng)平均濾波處理，再去除磁場(chǎng)基數(shù)，可得修正值。

2.瞬變電磁法應(yīng)用優(yōu)劣

2.1優(yōu)勢(shì)

瞬變電磁法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)如下：

第一，施工效率高、純二次場(chǎng)敏感度高，能夠?qū)Φ妥杼徇M(jìn)行觀測(cè)。

第二，能夠在高阻圍巖環(huán)境下使用，不受地形影響。

第三，可通過同點(diǎn)組合方式進(jìn)行觀察，能夠通過最佳耦合進(jìn)行探測(cè)，使其能準(zhǔn)確響應(yīng)異常，說明方法分辨能力強(qiáng)。

2.2劣勢(shì)

瞬變電磁法的應(yīng)用劣勢(shì)如下：

第一，方法應(yīng)用中容易受到空氣電磁場(chǎng)、人文電磁場(chǎng)的干擾。

第二，不適用于地層表面存在大量低阻層礦化帶的環(huán)境中，勘查結(jié)果準(zhǔn)確度會(huì)受到影響。

值得注意的是，瞬變電磁法的應(yīng)用劣勢(shì)可以得到控制，諸如在應(yīng)用中加大發(fā)射電流，能獲得電磁場(chǎng)，提高信噪比，一般情況下可以抵抗其他磁場(chǎng)干擾，同時(shí)只要在方法應(yīng)用前對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，即可確認(rèn)是否可以使用該方法進(jìn)行勘查，能避免不必要麻煩。

3.案例應(yīng)用

3.1案例概況

某鋁土礦勘查區(qū)已發(fā)現(xiàn)2個(gè)鋁土礦床，礦體圍巖由火山角礫巖、凝灰?guī)r組成，通過統(tǒng)計(jì)得知區(qū)域內(nèi)各礦床礦物的磁化率、極化率和電阻率，具體見表1。為正確選擇勘查技術(shù)，工作部門進(jìn)行了地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析，結(jié)果顯示地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地表面低阻層礦化帶占比較小，而地下存在高阻圍巖，故瞬變電磁法是首選，經(jīng)過測(cè)試該方法確實(shí)可以在該勘查區(qū)內(nèi)使用。另外瞬變電磁法具有多種形式，針對(duì)鋁土礦多采用高空瞬變電磁法，該形式方法主要是從高空向地面發(fā)射脈沖電磁波，觀察回線穩(wěn)定電流是否被切斷，若未切斷就重新發(fā)射電磁波，若切斷則導(dǎo)線周邊會(huì)形成一次場(chǎng)，一次場(chǎng)以空氣為媒介向勘查區(qū)域傳播，在區(qū)域內(nèi)接觸到介質(zhì)后會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)作用，受良導(dǎo)體感應(yīng)電流影響形成二次場(chǎng)，根據(jù)二次場(chǎng)的衰減規(guī)律可知地下礦藏情況。高空瞬變電磁法與普通瞬變電磁法的基本原理一致，但勘查方式上存在一定差別，比較適合用于鋁土礦勘查[2]。

3.2方法應(yīng)用

根據(jù)該勘查區(qū)瞬變電磁法的應(yīng)用流程，方法應(yīng)用可分為兩個(gè)步驟，具體如下：

第一，首先進(jìn)行瞬變電磁法測(cè)線布置，在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)礦床分布和地形特點(diǎn)布置了7條南北測(cè)線，所有測(cè)線長度為33km，各自間距為105m，各測(cè)線代稱為A至G。其次進(jìn)行瞬變電磁法設(shè)備調(diào)試工作（具體方法形式為高空瞬變電磁法），（1）主采用直徑23m的線圈，將其安裝在地面上方40m處，經(jīng)測(cè)試線圈偶極峰值為400nIA，波型為雙向梯形，脈沖寬度為8.40ms，最大電流為185A，發(fā)射基頻為25Hz，匝數(shù)為3;（2）選擇磁力儀作為采樣設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，要求采樣間隔為0.1s，靈敏度為0.02nT;（3）針對(duì)接收線圈，其中Z線圈有效面積為115.34m2，匝數(shù)100，直徑1.3m。X線圈有效面積為18.21m2，匝數(shù)244，直徑0.33m;（4）針對(duì)雷達(dá)高度計(jì)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，采樣間隔為0.2s;（5）將GPS定位系統(tǒng)的采樣間隔定位0.2s。

第二，進(jìn)行電異常分析，即在第一步驟基礎(chǔ)上進(jìn)行勘查，可得電、磁數(shù)據(jù)，處理后需要進(jìn)行電異常分析，目的是了解電異常狀況、形態(tài)及周邊地質(zhì)環(huán)境等特征，用于判斷地下低阻體的埋深、形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀、位置等，根據(jù)結(jié)果可知地下鋁土礦礦藏情況。以A、B測(cè)線區(qū)域?yàn)槔渲蠥區(qū)域位于整個(gè)勘查區(qū)的西北部，視電阻率均值為30Ω·m，呈軸向北東的短軸狀低阻異常，通過時(shí)間常數(shù)計(jì)算，A區(qū)域的時(shí)間常數(shù)區(qū)間為0.7～1.8ms，呈短軸狀異常分布。B區(qū)域位于勘查區(qū)的東部，視電阻率均值為15Ω·m，呈軸向東西不規(guī)則塊狀低阻異常，時(shí)間常數(shù)區(qū)間為0.6～1.8ms，呈不完整不規(guī)則塊狀異常分布。

3.3結(jié)果

根據(jù)方法勘查成果，工作部門向下開挖，成功找到礦藏，經(jīng)過測(cè)試與統(tǒng)計(jì)確認(rèn)，鋁土礦礦藏位置、規(guī)模等與方法勘查結(jié)果基本吻合，誤差率較低，為超過最大允許誤差范圍，故方法應(yīng)用有效。

4.結(jié)語

綜上，瞬變電磁法在鋁土礦勘查中有較高應(yīng)用價(jià)值，但要發(fā)揮該方法價(jià)值，必須掌握其基本原理與數(shù)據(jù)處理方式，同時(shí)要結(jié)合實(shí)際情況選擇方法形式。應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)先了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)，確認(rèn)方法是否適用，并且加大發(fā)射電流，提高勘查抗干擾能力，最后可以得到準(zhǔn)確結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]李廷彬，李京，張全傅，等.瞬變電磁法在鋁土礦勘查與采空區(qū)探測(cè)中的雙重應(yīng)用[J].有色金屬文摘，2019 （02）：27-28.

[2]王秋平、褚冬莉、孫軍勝、張傳東、劉敏.瞬變電磁法在金屬礦勘查中的應(yīng)用研究[J].能源與環(huán)保，2020 （11）：97-100+106.