可控源音频大地电磁法的应用探讨

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1、52福建地质GeologyofFujian第．1期可控源音频大地电磁法的应用探讨范德旺(福建省地质调查研究院，福州，350011)摘要可控源音频大地电磁法(CSAMT)以其勘探深度大、分辨能力强等特点广泛应用于煤田、金属矿、地下水资源勘查等领域。通过对金属矿勘查的实例应用，分析该方法的应用效果并对工作中的技术问题进行了初步探讨，对今后矿产勘查有较好的借鉴意义。关键词CSAMT技术矿产勘查近些年，随着社会发展和科技的进步，能源、工业等领域对矿产的需求正逐渐增大，但随着人类采矿活动的不断深入，地表矿产不断减少，迫切需要解决隐伏、半隐伏矿体的勘查问题。可控源音频大地电磁法(Controlle

2、dSourceAudio—frequencyMagnetoTellurics，简称CSAMT)，是20世纪80年代兴起的一种地球物理勘探新技术，以其勘探深度大、分辨能力强的优点，广泛应用于煤田、金属矿、地下水资源勘查等领域，，尤其在隐伏、半隐伏矿体的勘查中发挥着重要作用，是当前“攻深找盲”的主流物探方法之一。1CSAMT方法原理可控源音频大地电磁法源于大地电磁法(MT)和音频大地电磁法(AMT)，因使用人工场源故称可控源，又因使用的频率属音频段频率，所以把它称作可控源音频大地电磁法。工作原理：地下岩石在人工场源激发下，电流流过时会产生电位差，由于不同频率的电磁场在地层中的传播深度不同，

3、频率越低穿透越深，所反映深度与频率构成一个数学关系，且不同电导率的岩石在电流流过时所产生的电位和磁场是不同的。通过地表仪器测量电场(Ex)与磁场(Hy)的水平分量求取地下介质的卡尼亚电阻率[1]，对于这一物理过程，计算不同频率的卡尼亚电阻率，其公式如下。P=古×]群cQ㈦式中：

4、D一电阻率；肪一电场分量；Hy一磁场分量；广频率。通过卡尼亚电阻率值差异即可圈定不同导电性质的地质体，进而根据岩性特征推断地质体性质，实现勘探目的。基本工作模式(图1)，在平行供电场源的方向布置接地导线AB向地下供人工电场，收疆日期：2012—11—14作者简介：范德旺(1970一)，男，工程师，地球物理勘查专

5、业。第1期范德旺：可控源音频大地电磁法的应用探讨53在AB一侧60。张角的扇形区域内逐点观测各测点相应频率的电场分量和与之正交的磁场分量(Hy)，从而计算卡尼亚电阻率和阻抗相位。在音频段逐次改变测量频率和供电电流，便可测出卡尼亚视电阻率和阻抗相位随频率的变化特征，实现频率测深目的。CSAMT测量频率可在0．1～n×10sHz，探测深度主要取决于地下电阻率、信号频率、收发距离等因素，一般可在nXl0～nXl03m。图1可控源音频大地电磁法工作模式图Fig．1DiagramshowingtheworkingpatternsofCSAMT2CSAMT工作方法与技术采用的设备是美国ZONG公司

6、生产的GDP-3211多功能电法工作站。采用AB两极的接地回线作为供电源，AB长度1～2km，AB两极均用多层铝箔纸或多电极并联方式掩埋，以降低接地电阻保证能产生足够强的供电电流。供电线与测量线的距离(收发距)为5～7km。供电线方向与测线平行。测量方式为标量测量，测量参数为平行场源偶极的电场和垂直场源偶极的磁场，电场分量采用不极化电极观测，磁场分量采用磁探头测量。3CSAMT在金属矿的勘查应用为配合闽西某铁矿危机矿山勘查，项目组开展了可控源音频大地电磁法测量，旨在发现和揭露磁铁矿含矿层位。勘查区内出露地层从老到新主要为二叠系下统文笔山组、二叠系下统童子岩组、三叠系上统文宾山组、侏罗系

7、上统南园组。侵入岩为花岗岩，蚀变、矿化主要为矽卡岩化、黄铁矿化和磁铁矿化(图2)。勘查区为一轴向北北东一南南西宽缓短轴背斜，并微向北北东向倾斜。区内断裂构造较发育，主要有北西西向和北东向两组，以北西西向最为发育。层间断裂是该区铁矿体的主要贮存部位。如林地组与船山组、椟霞组与文笔山组之间的层间断裂。福建地质GeologyofFujian第32卷l；T3w26≯《刊73；P1w】8幽495『≮一图2闽西某铁矿矿山地形地质图Fig．2LandformandgeologicalmapoftheironmineinWestFujian1一三叠系上统文宾山组；2一二叠系下统童子岩组；3一二叠系下统

8、文笔山组；4一花岗岩；5一矽卡岩；6一破碎带7一钻孔及编号；8一实、推测断层及编号；9--CSAMT测线岩(矿)石物性特征(表1)。由表1可见磁铁矿(化)体与围岩对比表现为明显的低阻特征。表1岩(矿)石电参数统计Table1Electricalparametersoftherocksorores＼参赞电阻率(n·m)极化率(％)＼岩(矿)石样品、、、一般范围常见值一般范围常见值＼花岗斑岩1207～2785461731．0～3．02．0凝灰熔岩8