电法勘探技术在金属矿勘查的应用
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摘要：自20世纪40年代以来，以金属矿为勘查目标的电法的方法技术与仪器获得了很大的发展。有直流电法、激发极化法，有20世纪50年代兴起的并逐步发展的瞬变电磁法（TEM）、大地电磁测深法（MT）、音频大地电磁测深（AMT），以及可控源音频大地电磁法（CASMT）等。由于现代科学技术飞速发展，促使高精度、多功能、智能化、网络化、阵列化、可视化的新型电法仪器不断涌现和更新换代。同样，电法的观测技术、资料处理与解释技术也日新月异。近十年来电法在金属矿勘查中发挥了重要作用。
随着我国国民经济的快速发展,矿产资源需求与保障能力之间的矛盾日益突出,金属矿勘查已成为当前地质工作的重要任务。找矿深度的不断增加,使得找矿难度也随之加大,这就为地球物理勘查技术提供了发展空间。本文对综合电法勘探技术进行了总结,较为全面地阐述了电法勘探方法技术的研究及应用现状。这些方法技术是当前矿产勘查有效的地球物理方法技术之一,在新一轮的矿产勘查中具有广阔的应用前景。但是,地球物理勘查观测结果的多解性,又困扰着资料的正确推断解释,因此,如何正确选择和合理运用这些方法,充分发挥方法技术各自的优势,就显得尤为重要。本文重点围绕方法技术概况、基本原理、技术特点、应用范围和应用条件等方面进行归纳、总结,以期对金属矿勘查实践有所指导。
1大深度高分辨电磁测量技术
我国攻克了多频等幅同步供电、密集频点供电、大功率励磁稳流供电和高精度混合同步等关键技术，研制形成了我国自主知识产权的大功率、多功能电磁法勘查系统。供电电流是国外同类仪器的2～3倍，有效勘探深度由500m提高到1000m。该系统具备天然源场的音频大地电磁测量、人工源场的激电测量和可控源音频大地电磁测深功能，并且具有进一步扩展的潜力，能够同时获得电阻率和极化率，与国外仪器相比有较多的优越性，为我国深部找矿工作提供了新的有效技术装备。在数据处理与解释方面，开发了复杂地形、地质条件下二维和三维MT、CSAMT正反演技术、人工场源激发下的谱激电正反演技术，通过集成形成了一套与多功能仪器相配套的数据处理与解释软件系统。预计基于三维反演的研究将可能提出更为可靠的静校正新方法。
2可控源音频大地电磁法（CSAMT）
可控源音频大地电磁法（CSAMT）是一种人工源大地电磁测深技术，采用大功率（>20kW）接地电偶极发射，工作频率为0.125～8000Hz，工作中通过调整二次场观测频率来采集各种测点不同频率下不同方位的电、磁场振幅及相位数据，通过各种复杂的数据处理、反演手段，反映出地下电阻率三维分布特征，达到了解地下电性结构的目的。它具有探测深度大（几十米到2500m）、穿透高阻层能力强、经济快速等优点，可以勘探深部的隐伏矿体，近年来在危机矿山深部找矿中应用较多。20世纪90年代末，我国相继引进美国Zonge公司生产的GDP-16及GDP-32等多功能电法仪，并在工作方法和反演解释技术方面取得了重要进展。然而，由于CSAMT法的场源效应、静位移效应以及全区视电阻率解释等问题的存在对当前CSAMT法工作的困扰，场源效应、三维解释技术以及全区视电阻率解释的研究仍是今后主要的研究方向。其探测深度大、分辨能力高、抗干扰能力强的特点，将使该方法在未来深部找矿及三维地质填图等方面大有作为。
3大功率激发极化法（IP、SIP、CR）
激电方法包括地面IP中梯、地面IP测深、地-井IP、井-地IP、频谱激电SIP、复电阻率CR等方法，勘探深度通常小于500m，复电阻率法勘探深度最大可达1000m左右。近年来在隐伏矿和深度矿找矿勘查中，大功率（30kW）激电方法应用较多，取得了良好的找矿效果。采用大功率激发极化法和音频大地电磁法组合，首先利用激发极化中梯装置进行大面积扫面，发现异常后利用音频大地电磁法对异常进行测深反演成像。该方法组合在保证找矿有效性和高效率的同时降低了找矿成本，适合于寻找硫化物金属矿床。今后，应加强在大功率、大探测深度下的频谱激电应用理论和方法研究，包括正反演理论、方法技术和解释软件编程的研究。
4瞬变电磁法（TEM）
在围岩和矿体电导性差异较为明显的地区，如存在铜镍硫化物矿床等矿区，瞬变电磁法（TEM）具有良好的找矿应用效果，其探深范围为20～1500m。我国井中TEM单分量应用较少，而三分量技术应用更少，方法研究上提出了地-井TEM三维数值模拟方法技术和三分量交会技术。我国引进了世界上最先进的瞬变电磁系统（加拿大DigitalPEM系统），三分量地-井TEM系统等，最大下井深度为2000m；并开展了瞬变电磁三维正反演方法技术研究，提高了对矿体定位的精度。在金属矿勘查中，地-井TEM测量技术已被广泛应用。近些年来，我国在瞬变电磁测量技术研究中引入高温超导技术，成功研制出单分量和三分量高温超导磁强计及数据处理、定量正反演技术，大大增加了勘探深度，为危机矿山深度隐伏矿的寻找、矿体准确定位提供了高新技术手段。
5大探测深度时间域
固定翼航空电磁勘查系统航空电磁法适用于硫化物金属矿床及与硫化物共生的贵金属矿床的普查、圈定断裂构造带、地下介质电阻率填图等。澳大利亚合作研究中心矿床勘查技术部研制的世界上最先进的航空矿产勘查系统（TEMPEST），使用高灵敏度磁探头测量地质体产生的微弱二次磁场，探测深度可达300m。我国正在开展时间域固定翼航空电磁勘查系统的研究及相应的数据处理和解释技术研究，有望实现有效勘探深度达到300～500m。
参考文献：
[1]中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所.中国重要金属矿勘查物探化探方法技术应用[M].北京：地质出版社,2011,1(12).
[2]袁桂琴,熊盛青,孟庆敏，等.地球物理勘查技术与应用研究[J].地质学报,2011,11(11).
[3]中华人民共和国地质矿产部.[DZ/T]时间域激发激化法技术规定[S].北京：中国标准出版社，1993：3-5.
作者；王帅，白楠 单位：河南省有色金属地质矿产局第四地质大队
