瞬變電磁法在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用

周 權(quán)，王莉蓉

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局地球物理化學(xué)探礦大隊，新疆 昌吉 831100）

當(dāng)前，人類對礦產(chǎn)資源的需求迅速增加。有限的礦產(chǎn)資源與人類不斷增長的需求之間的矛盾日益突出，資源瓶頸成為制約人類社會發(fā)展的重要因素之一。進入21世紀(jì)，這種資源瓶頸作用愈發(fā)明顯。然而，縱觀人類的發(fā)展史，強大的礦產(chǎn)資源需求必然帶動新一輪的地質(zhì)科技創(chuàng)新與發(fā)展。反之，新的地質(zhì)找礦理論與方法，以及探礦技術(shù)的升級與更新，必然促進找礦突破[1]。瞬變電磁法作為近年來電法勘探領(lǐng)域發(fā)展較快的一種重要方法，在地質(zhì)找礦領(lǐng)域得到了普遍應(yīng)用，并發(fā)揮著越來越重要的作用。我國利用瞬變電磁法尋找礦體始于20世紀(jì)50年代，80年代后得到迅速發(fā)展。我國在20世紀(jì)70年代開始對其技術(shù)和儀器開展了研究，80年代投入生產(chǎn)。相對于其他地球物理方法而言，瞬變電磁法具有探測深度大、分辨率高、信息豐富等優(yōu)點，在找尋礦產(chǎn)資源方面的應(yīng)用效果顯著。

1 瞬變電磁法簡介

瞬變電磁法（簡稱TEM）此項技術(shù)最初是由前蘇聯(lián)科學(xué)家在30年代所提出，一開始在航空物探領(lǐng)域進行應(yīng)用，我國在20世紀(jì)80-90年代開始運用此項技術(shù)。

1.1 瞬變電磁法 （TEM）的基本原理

對于瞬變電磁法而言，該方法為時間域電磁法，在應(yīng)用過程當(dāng)中，利用不接地回線以及接地線源，把一次脈沖電磁場向地下發(fā)射，傳播過程當(dāng)中，由于存在不均勻電信體的影響，會有二次物流場產(chǎn)生，這就是異常場，在一次脈沖磁場間歇階段，二次磁場受物流電流的影響而引發(fā)，而且，二次磁場不會由于一次場消失也快速的消失，而是在時間上呈現(xiàn)一個不斷衰減的過程。二次磁場可以通過接地電極以及線圈來進行觀測，了解和分析二次磁場在時間方面的變化關(guān)系，對地下導(dǎo)體分布的電信結(jié)構(gòu)以及空間形態(tài)做出準(zhǔn)確確定。

1.2 TEM如何實現(xiàn)測深

探測過程當(dāng)中早期階段占據(jù)主導(dǎo)地位的是高頻諧波，因為高頻具有的趨膚效應(yīng)，在導(dǎo)電介質(zhì)表層集中渦旋電流，對電磁場傳播向地質(zhì)體的深部造成很大阻礙，因此早期階段，能夠?qū)Φ刭|(zhì)體斷面以上的地質(zhì)信息進行反應(yīng)，伴隨時間的不斷推移，導(dǎo)電介質(zhì)吸收高頻成分，使其主導(dǎo)地位由低頻成分所替代，渦旋電流在導(dǎo)電地質(zhì)體當(dāng)中被激發(fā)，而且具有非常大的強度[2]。但是隨著熱損耗的影響，很快這些烏玄電流變快速消失，瞬變過程晚期階段，物流在局部地質(zhì)體當(dāng)中全部的消失，而渦流磁場在不同地層當(dāng)中呈現(xiàn)持續(xù)性的相互作用，導(dǎo)致電磁場均勻化，并均勻的分布電流，晚期場主要對斷面總縱向電導(dǎo)進行依賴。

1.3 TEM如何探測地質(zhì)體信息

一次脈沖場在發(fā)送的間歇階段，研究分析由于激勵因素影響的渦流在地質(zhì)體中產(chǎn)生時間上的改變，對二次場的強度進行感應(yīng)，激勵的地質(zhì)體介質(zhì)對二次物流場強弱進行感應(yīng)，對地質(zhì)體介質(zhì)在一次脈沖磁場磁力線耦合方面的多少起著決定性的作用，正所謂二次場和地下介質(zhì)電性有著非常緊密的關(guān)聯(lián)性：通過分析二次場在衰減曲線方面的特點，便能夠?qū)Φ刭|(zhì)體的規(guī)模，產(chǎn)狀以及性質(zhì)電性等特征做出準(zhǔn)確判斷。由于二次物流廠電動勢是由瞬變電磁儀所接收，所以瞬變電磁法是一種非常重要的時間域電磁法。

1.4 瞬變電磁法的裝置形式

（1）中心回線與重疊回線。優(yōu)點：兩點均為同點裝置，這是頻率域方法很難實現(xiàn)的裝置，能夠有效耦合地質(zhì)探測對象，接收電平也非常的高，具有非常好的穿透深度以及簡單的響應(yīng)曲線，電魚解釋異常。缺點：移動一次裝置僅能對一個點開展測量，工作效率相對較低。

（2）偶極裝置。優(yōu)點：非常的靈活輕便，可以運用不同的位置與方向?qū)?dǎo)體激發(fā)，對多個分量進行觀測，能夠更好的分辨礦體。缺點：動員裝置是其分離回線，磁距發(fā)送過程當(dāng)中不應(yīng)當(dāng)過大，所以影響其探測深度，對于信號時間特性曲線的觀測較為復(fù)雜，常常出現(xiàn)便好現(xiàn)象，影響解釋工作的高效開展。

（3）大定源回線。優(yōu)點：裝置和目標(biāo)體有著非常好的耦合性，同時具有較大的異常幅值，磁矩發(fā)送的非常大，而且比較均勻，具有較慢的衰減速度，在深部找礦工作當(dāng)中發(fā)揮著非常重要的作用。缺點：能觀測在線框的1/3，并且還要對中心回線裝置計算公式進行套用，計算結(jié)果不是那么的精準(zhǔn)。

1.5 瞬變電磁法的特點

①因為這種方法有著非常高的施工效率，而且在觀測低阻體方面，純二次場有著很高的敏感性，所以在目前地質(zhì)勘探工作當(dāng)中，常常運用這種方法進行觀測。②對于高阻圍巖當(dāng)中，低阻地質(zhì)體進行尋找靈敏性較高，不會受到地形方面的因素影響。③通過人工激發(fā)當(dāng)做場源，在勘探深度方面非常的高，而且信噪比也比較高。④不會因為高阻層存在而形成屏蔽，可以使低阻覆蓋層帶來的不利影響得到很好的控制，具有很強的穿透能力，探測深度也非常的大，通常為幾百米，最深的能夠達到1km以上。⑤儀器不僅輕便，而且具有較大的功率，在一些很難供電的區(qū)域也可以開展工作。

1.6 瞬變電磁法的工作方式

（1）明確勘探目標(biāo)。明確勘察目標(biāo)十分的重要，和勘察工作當(dāng)中應(yīng)用的方法以及回線邊長，和供電賣的寬度有著非常緊密的聯(lián)系，還關(guān)系到供電電流設(shè)置參數(shù)。與勘探目標(biāo)充分結(jié)合，必須要將電性差異充分做好勘探工作，具備利用瞬變電磁法勘探的地球物理條件。

（2）裝置形式的選擇。重疊回線：對表層電性有不均勻體存在的，或者不會受到較大地形影響，存在較小的橫向分辨率，邊長L和探測目標(biāo)最大埋深相等。中心回線：表層電性局部有不均勻體敏感，地形對其影響較大，具有較高的橫向分辨率，邊長L和探測目標(biāo)最大埋深相等。大定源回線：具有較大的探測深度和較強的分辨能力。對于礦產(chǎn)資源勘查與詳查發(fā)揮著非常重要的作用，根據(jù)探測深度將線框進行發(fā)送，通常100m×200m-300m×600m范圍比較適用，敷設(shè)過程當(dāng)中根據(jù)長邊平行地質(zhì)體進行敷設(shè)。

2 瞬變電磁法在某銅鉬礦中的應(yīng)用

研究區(qū)處于敦密深大斷裂的南部區(qū)域上，閻王殿組（上元古界黃松群）云母石英片巖組成背斜構(gòu)造的北西翼，北西向進，南北向以及北東東向三組構(gòu)造交匯部位。石英閃長斑巖體侵入云母石英片巖接觸帶的位置賦存銅鉬礦體，成礦模式具有多位一體特征，在高阻體邊緣分布礦體，因此在區(qū)內(nèi)開展瞬變電磁法測量工作當(dāng)中，中心回線裝置設(shè)置在該區(qū)，根據(jù)12.5m設(shè)置回線邊長，并根據(jù)5m設(shè)置接收回線長度，為200×40m工作廣度。

對比IP激發(fā)極法獲得的成果圖，圖2。

通過對比圖1和圖2，瞬變電磁法有著非常強大的工作優(yōu)勢。

圖1 第3勘探線瞬變電磁測量成果

圖3 激發(fā)極法測量成果

（1）勘探深度深。視電阻率通過激發(fā)極化法進行測定，獲得的等值線斷面圖深度變化約為550m～50m的范圍，達到600m的總勘探深度。通過瞬變電磁法進行探測，達到550m～500m的范圍，超過1km的勘探深度，和IP相比明顯較大。

（2）通過對兩圖進行對比了解到，運用瞬變電磁法進行測量，可以對信息更加豐富的進行獲取，而且更加精細，對于基礎(chǔ)帶的圈定，不只是平直狀態(tài)的圈定，也將其界面扭曲變化進行了有效圈定，圈閉異常出現(xiàn)在局部，對于各種巖性堅基接觸關(guān)系進行了有效揭示，提示接觸構(gòu)造形態(tài)非常的復(fù)雜。

3 瞬變電磁工作中應(yīng)該注意的問題

（1）對于瞬變電磁儀來講，有阻尼電阻選擇檔配置在信號放大器版面之上，野外開展工作過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)對阻尼電阻合理的進行選擇。簡單而言，高阻值地表區(qū)域，可以運用較低的區(qū)配電阻，低阻值地表區(qū)域，可以利用高阻值匹配電阻。

（2）鋪設(shè)發(fā)射回線，應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工區(qū)具體實際開展試驗工作，科學(xué)鋪設(shè)。

（3）瞬變電磁法勘探過程當(dāng)中，主要是對二次電磁場進行感應(yīng)，信號較弱時，應(yīng)當(dāng)將周圍干擾因素給避開。