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1、小框瞬变电磁法(TEM)的勘探深度作者：admin 来源：本站 发表时间：2009-12-258:39:42 点击：1493陈易玖(广东省地质勘查局)摘 要 TEM实际工作往往遵循极限探深的理论,采用要探多深就用多大回线边框的做法,限制了TEM应用的发展。本文先通过几个实例说明小框TEM可以实现较大的勘查深度,然后着重从理论上论证之,并探讨了影响极限探深的有关问题。文章最后介绍了小框TEM工作方法技术,供勘查者参考。关键词 小框TEM 极限探深 展开法 Nano 直接展开法中图分类号 P318·6+3作者简介
2、陈易玖,男,1947年生,高级工程师(教授级)。1970年毕业于北京地质学院物探系。长期从事物探工作。通讯地址:广州市东风东路739号,广东省地勘局。邮政编码:510080。 0 引言在瞬变电磁法(TEM)勘查中,小框发射较大框发射的优势在于便于施工、增强分辨率和提高抗干扰能力。根据传统的认识,要探多深,一般就用多大回线边框。广东省地质勘查局等单位近年在找矿与岩土勘察实践中,初步体会到TEM法事实上可以实现比原认为的勘探深度要大。适当缩小回线的边框尺寸,仍然可以满足一定深度的勘查要求。1 极限勘探深度的传统理论
3、与实践的冲突传统勘探深度的理论研究多以简单的导电球体为例,考虑半空间导电介质的地质噪声和随机干扰噪声,通过设定信噪比和简化条件,得出极限勘探深度。设中心回线或重叠回线边长为b,相同面积的圆回线半径为R,导电球体半径为a,极限探深(球心)为d,导电球体与围岩电阻率分别为ρ球、ρ围,则有:d=0.9a(ρ围/ρ球)1/4那么,信噪比最佳时 b=1.1d(中心回线)b=0.7d(重叠回线)这就是说,极限探深与回线边长大体相当，此与勘查实践有较大“出入”,现举3个例子说明。(1)罗定市新榕(铁)锰矿TEM普查(国产仪器
4、),采用35m边长的重叠回线扫面3.45km2,1号主矿的TEM异常在7线受F9断层影响,向北偏移,按上述物探理论的探深原则,推测矿体埋深70m(该矿为板状体,所以用2倍边框大小估算)。ZK701普查钻孔仍按矿体原走向布设而落空,后按TEM异常布设ZK702钻孔,在130多米见到十余米矿体。工程查证表明,勘探深度达边框长度的4倍。(2)高明市长坑大型卡林型金矿区主矿体4线剖面TEM试验(GDP-32仪器),采用重叠回线装置,发射边框长20、40、60m三种。该矿产于砂岩与灰岩界面的硅化破碎带中,上部为金,下部为
5、银。金主矿体呈大透镜状,中部厚37m,埋深100～150m。金矿延深部位为银矿,两层似层状,第一层厚7m,中心埋深180m;第二层厚8m,中心埋深205m。对比表明,40m边框的TEM数据作的电阻率反演结果,与金矿、银矿矿体形态较相似,重叠回线对大透镜状金矿体勘探深度达边框长度的3.7倍,对厚层状银矿体(包括黄铁矿化硅化破碎带)勘探深度达边框长度的5倍。(3)周安昌研究员在广东清远北江桥梁工程进行NanoTEM勘查,目的是查明江底岩溶分布,采用边框为20m的中心回线(GDP-32仪器),经已知2-2’剖面ZK6
6、号钻孔(孔深67.9m)对比,在江边岸上第四系达30m覆盖条件下,基岩面下数米处及钻孔下部均发现与钻探结果相符的小岩溶,说明在低阻屏蔽下,勘探深度仍分别达边框长度的1.7倍和3倍。2 导电球体极限探深理论的初步探讨2.1 导电球体的极限探深公式导电球体、半空间、瞬时噪声、导电覆盖层的TEM电压效应ε球、ε地、ε瞬、ε覆的表达式如下:ε球=0.12μπIa3R4t-1ψ(αt)(d2+R2)-3(1)ε地=0.05μ5/2π1/2IR4ρ围-3/2t-5/2(2)ε噪=πR2η(3)ε覆=0.188μ4πIR4h
7、覆3ρ覆-3t-4(4)式中:ψ(αt)=25αt∑exp((-πk)2αt)α=ρ球/(μa2)∑求和,K=1至无穷大的整数。由于K≥2,e-4是个很小的数(可略),所以K=1即可。μ为空气导磁率,t为延时时间η,为瞬时噪声,I为发射电流,h覆ρ、覆分别为导电覆盖层厚度、电阻率。2.1.1 传统方法求极限探深公式(1)半空间地质噪声求极限探深,取ψ(αt)=1(极大)α,t=0.1,信噪比为2(本文设定)的条件下,得:d=(0.4a2ρ围1/2ρ球-1/2-R2)1/2(5)(2)瞬时噪声求极限探深,取瞬时噪
8、声为50nV/m2(本文设定值,是传统公式瞬时噪声的100倍,所以公式(6)的系数与传统不同),R/d=0.707,信噪比为3,其它条件同(1),得:d=32.4(aρI球)1/4(6)(3)导电覆盖层噪声求极限探深,条件同(1),得:d=0.508a3/2ρ覆1/2ρ球-1/2h覆-1/2(7)2.1.2 直接展开法求极限探深公式考察(1)式ψ,(αt)为极大,t3/2ψ(αt)不一
