瞬變電磁法在地質找礦中的應用

周 權，王莉蓉

（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局地球物理化學探礦大隊，新疆 昌吉 831100）

當前，人類對礦產資源的需求迅速增加。有限的礦產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展的重要因素之一。進入21世紀，這種資源瓶頸作用愈發明顯。然而，縱觀人類的發展史，強大的礦產資源需求必然帶動新一輪的地質科技創新與發展。反之，新的地質找礦理論與方法，以及探礦技術的升級與更新，必然促進找礦突破[1]。瞬變電磁法作為近年來電法勘探領域發展較快的一種重要方法，在地質找礦領域得到了普遍應用，并發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50年代，80年代后得到迅速發展。我國在20世紀70年代開始對其技術和儀器開展了研究，80年代投入生產。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、信息豐富等優點，在找尋礦產資源方面的應用效果顯著。

1 瞬變電磁法簡介

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

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，在應用過程當中，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射，傳播過程當中，由于存在不均勻電信體的影響，會有二次物流場產生，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，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系，對地下導體分布的電信結構以及空間形態做出準確確定。

1.2 TEM如何實現測深

探測過程當中早期階段占據主導地位的是高頻諧波，因為高頻具有的趨膚效應，在導電介質表層集中渦旋電流，對電磁場傳播向地質體的深部造成很大阻礙，因此早期階段，能夠對地質體斷面以上的地質信息進行反應，伴隨時間的不斷推移，導電介質吸收高頻成分，使其主導地位由低頻成分所替代，渦旋電流在導電地質體當中被激發，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，物流在局部地質體當中全部的消失，而渦流磁場在不同地層當中呈現持續性的相互作用，導致電磁場均勻化，并均勻的分布電流，晚期場主要對斷面總縱向電導進行依賴。

1.3 TEM如何探測地質體信息

一次脈沖場在發送的間歇階段，研究分析由于激勵因素影響的渦流在地質體中產生時間上的改變，對二次場的強度進行感應，激勵的地質體介質對二次物流場強弱進行感應，對地質體介質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電性有著非常緊密的關聯性：通過分析二次場在衰減曲線方面的特點，便能夠對地質體的規模，產狀以及性質電性等特征做出準確判斷。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。優點：兩點均為同點裝置，這是頻率域方法很難實現的裝置，能夠有效耦合地質探測對象，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。優點：非常的靈活輕便，可以運用不同的位置與方向將導體激發，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，磁距發送過程當中不應當過大，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雜，常常出現便好現象，影響解釋工作的高效開展。

（3）大定源回線。優點：裝置和目標體有著非常好的耦合性，同時具有較大的異常幅值，磁矩發送的非常大，而且比較均勻，具有較慢的衰減速度，在深部找礦工作當中發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，計算結果不是那么的精準。

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，所以在目前地質勘探工作當中，常常運用這種方法進行觀測。②對于高阻圍巖當中，低阻地質體進行尋找靈敏性較高，不會受到地形方面的因素影響。③通過人工激發當做場源，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。明確勘察目標十分的重要，和勘察工作當中應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系，還關系到供電電流設置參數。與勘探目標充分結合，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。對于礦產資源勘查與詳查發揮著非常重要的作用，根據探測深度將線框進行發送，通常100m×200m-300m×600m范圍比較適用，敷設過程當中根據長邊平行地質體進行敷設。

2 瞬變電磁法在某銅鉬礦中的應用

研究區處于敦密深大斷裂的南部區域上，閻王殿組（上元古界黃松群）云母石英片巖組成背斜構造的北西翼，北西向進，南北向以及北東東向三組構造交匯部位。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，因此在區內開展瞬變電磁法測量工作當中，中心回線裝置設置在該區，根據12.5m設置回線邊長，并根據5m設置接收回線長度，為200×40m工作廣度。

對比IP激發極法獲得的成果圖，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勢。

圖1 第3勘探線瞬變電磁測量成果

圖3 激發極法測量成果

（1）勘探深度深。視電阻率通過激發極化法進行測定，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，對于基礎帶的圈定，不只是平直狀態的圈定，也將其界面扭曲變化進行了有效圈定，圈閉異常出現在局部，對于各種巖性堅基接觸關系進行了有效揭示，提示接觸構造形態非常的復雜。

3 瞬變電磁工作中應該注意的問題

（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中應當對阻尼電阻合理的進行選擇。簡單而言，高阻值地表區域，可以運用較低的區配電阻，低阻值地表區域，可以利用高阻值匹配電阻。

（2）鋪設發射回線，應當結合施工區具體實際開展試驗工作，科學鋪設。

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