淺談瞬變電磁物探法在礦產資源調查中的應用

本文選取甘肅省下屬的一個縣作為礦產資源調查的對象，該地群山連綿不斷，巖石種類繁多龐雜，溪流迂回蜿蜒。境內氣候冬冷夏涼，晝夜溫差明顯，最高氣溫可達35℃，最低可至-12℃，平均溫度在15℃左右，具有較典型的西部氣候特點。將調查區偏東段劃分為重點區域，采用瞬變電磁物探法開展探測工作，主要進行物探測量、礦質資源檢測、采樣調研等具體工作，在基本了解調查區礦產資源分布范圍與特點的基礎上，歸納特征，總結規律，鎖定重點開發礦區，并科學預判出礦產資源總量

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1 瞬變電磁物探法簡介

1.1 瞬變電磁法勘探原理

瞬變電磁法隸屬于時間域領域，先簡單介紹一下它的工作原理：地殼中的巖石皆具有突出的導磁性與導電性，根據電磁感應原理，把不接地的線圈亦或接地導線和脈沖電流相連，會激勵出電磁場和二次感應電流，采用接地電極通過脈沖間隙測量出二次場的時間幅值響應曲線。由于二次場持續的時間非常短，因此得名“瞬變”。當回路中的電流降至零時，線圈周圍立即產生變化的電磁場（主要研究線圈收到的磁場如何變化，電場效應可視為干擾）。瞬時快速變動的磁場構成渦流的激勵源，所射出的渦流以“煙圈”形狀順著縱向地表方向傳導至大地的深部及四面八方，直至渦流的能量全部衰減

。渦流在上述的傳播過程中，遇到不同的地質障礙物，傳播的速度、能量和路徑也會相應變化。瞬變電磁物探法探測的目的是用科學的方式將磁場在地質體中的傳導情況進行實時的跟蹤與記錄，采用專業軟件加以分析整理，推測出各個縱深層的地電結構，以及電阻率等重要參數的分布規律。

1.2 瞬變電磁物探法優勢與局限

瞬變電磁法不要求一次場的存在，可只觀測純二次場，因此很少出現其他物探法中遺漏異常結構的問題，能夠全面反映地質和礦產資源的真實面貌。對比頻率域電磁法，具有幾大顯著優勢：

3.5 藥物護理 采用以上護理措施無效者，或頑固性便秘患者需用藥物治療［15］。根據醫囑必要時指導患者口服容積性瀉藥如麥麩、魔芋等，能起到膳食纖維的作用使液體攝取增加，以促進腸道運動，刺激排便。正確使用開塞露、便塞停等藥物輔助排便。使用微生態調節劑、雙歧三聯活菌膠囊和乳果糖調節腸道菌群平衡［16］。利用中醫辨證施治的原則，或瀉熱理氣通腑，或益氣滋陰通腑，或養血潤腸通腑等給予服用中藥調節腸道推進功能，從而治療便秘。以及選用中醫針灸穴位療法，改善癥狀，防治再次發作［17］。

（1）噪音大多源自人文電磁場與天電磁場，可采用提升功率—靈敏度的方式實現信噪比提高的目標，加長可用測道可擴展探測深度；

突然，他感覺一股深深的寒意從背后朝著自己席卷而來，順著脊梁根朝心里滲，凍得心都打了個哆嗦。他猛地扭頭，望向了唐玉煙。

（3）對測量地點的要求更寬泛，戶外測量也更加便捷高效；

（4）瞬變電磁法的應用領域非常多，除卻礦產資源調查，在水文工程探測等其他方面也有出色的表現；

常用的磨損顆粒檢測法有鐵譜分析法、磁塞檢測法、紅外光譜法、顆粒消光計數法[6].顆粒消光法利用含有顆粒的介質對激光的反射和吸收特征判斷顆粒的大小和數量[7-10]，該方法測量精度高，可同時獲得顆粒的尺寸和數量信息，且實現方法簡單，便于便攜設計，達到“在線”測試目的.

（5）對接地和環境的要求不高，甚至在沙漠、水泥路面等地均可完成探測工作。

基于以上諸多優勢，瞬變電磁法非常適合用于工程探測中，但受其自身技術的局限，也有不足之處：包括測量時需要發射幅值較大的電流，電磁噪聲也會造成測量數據失真，減弱了深部探測的效果等等。

2 瞬變電磁物探法技術應用研究

2.1 瞬變電磁工作參數

瞬變電磁法是采用瞬變電磁儀進行探測，首先應全面收集地質情況、外界環境等相關信息，進行深層次剖析，明晰探測目標，明確適宜運用在此地區的測量指標與設施。大定源裝置是一種常用的探測設施，能夠對較深地區進行探測，同時工作速度較快，更容易檢測出礦體低阻體，符合礦產調查的需求。

（2）若圍巖為高阻，不會產生因地勢起伏產生的假象異常；低阻時，覆蓋物等地質噪聲可被清晰地分辨出，降低誤判的概率；

大定源裝置的核心參數包括：發射線圈的電阻與橫截面積，發射機發出的電壓和電流、頻率等，這些參數共同作用，影響著大定源裝置的性能

。發射線圈橫截面積選擇時可參照下表：

消解后的地表水水樣澄清與否全憑主觀判斷，而是否去除濁度干擾對測定結果有明顯影響，因此建議湖庫等含懸浮物多的樣品消解后都需過濾，以消除主觀判斷的誤差。另外，如過濾后樣品還有色度干擾，則還需進行補償法校正，不用重新取樣消解，可將過濾后溶液定容至50mL后，分裝到兩個25mL比色管，所有試劑加入量按GB11893要求減半進行色度補償，減少工作量。

瞬變電磁數據的確定決定了測量的效果，在對影響電磁測試的因素分析的基礎上，根據地質情況和探測目標，使用科學的舉措減小其不良影響。最關鍵的影響要素包含電磁噪音、地質噪聲、地形等等。

在瞬變電磁測量的初期，自感信號一般比有效信號多出3個數量級，導致有效信號基本被完全覆蓋，較難獲取淺部的測量信息。若分析引發自感信號的條件，可在測量工作中采用相應的措施加以抑制。經研究發現線圈的周長和自感信號的衰減速度有關，周長越大，延時越長；周長越小，延時越短。

發射電流是另一影響測量裝備性能的關鍵參數。常規應用中，在低阻區多采用小電流，隨著阻值升高而加大電流。實際測量時，如果可以達到信號強度標準，發射電流應當盡量保持在最小位置。

2.2 瞬變電磁法的影響因素

發射線圈的影響因素包括線圈的材質和電阻，實際應用時還需考慮當地的地質情況，保證探測的結果準確無誤。

2.3 瞬變電磁法常見問題分析研究

艷陽冬日，在昆明郊野公園第四屆香草節上，6萬株芳香萬壽菊在冬日艷陽中開放得格外燦爛，金黃的花海景致美不勝收，吸引大批游人前來賞花觀景，享受陽光明媚的芬芳假日。

瞬變電磁法的探測深度通常指該法能探測到的極限深度，即最大深度，卻常常忽略了最小探測深度，即為探測淺部區域時難以達到的“盲深”。無論是接受回路，還是發射回路，均有固定的傳輸流程，所接的信號包含本身的自感信號與地面以下的電磁感應信號。瞬變電磁法運用的早些時候，所收到的自感信號通常比電磁感應信號多，但是該信號會在短時間內快速減弱，在探測的中后期，自感信號的影響已經微乎其微，此時較容易分辨出有用信號，但早期的篩選則比較困難?；诖?，提高瞬變電磁淺層地表的探測能力具有較大探究價值。下文以“盲深”為中心，做深層次的研究，可用于指導戶外測量。

汾河灌區總體地勢平坦，當日降水量較小時，一般不會產生地表徑流，降水大都會儲存在田間[14]。結合國內的研究結果發現[6]，當日降水量小于3.0 mm時，日降水量不計入有效降水量；當日降水量在3.0～50.0 mm時，日降水量作為有效降水量；當日降水量大于50.0 mm時，以日降水量的0.8倍作為有效降水量。

頻率也是很重要的參數，需要仔細篩選。在新工作區正式測量前，應先做多組的頻率實驗，采集到的曲線，衰減部分多是噪聲所致，實際測量時要求噪音越小越好，不能超過設定的范圍，否則會使測量的數據失真，達不到精確測試的目的。由于外界環境復雜多變，頻率試驗的組數也影響著最終的測量結果；

有利于為企業提供內部財務決策管理的針對性的方案，是提高物流企業管理財務決策的科學性和實踐性的重要措施。對財務風險的發現和處理，以及使財務決策信息完整操作程序有了明確的管控依據，同時還能夠整理好物流企業內部各種財務關系，并體現在內部的財務管理體系上，是財務決策中各種問題的整體反映。

瞬變電磁法可應用在礦產資源調查探測中。采用瞬變電磁法發掘的礦產全部含有較高的硫化物。經過之前的不懈努力，目前瞬變電磁法的戶外應用技術已逐漸成熟，也暴露了此方法的一些問題。排在首位的是“盲深”問題，出現的緣由是線圈的暫態過程導致淺部地區搜集到的信息未完整保留；其次是低阻層屏蔽，如果該層處在探測客體上端，探測同樣的深度需增長探測時長。

低阻屏蔽是影響瞬變電磁物探法應用的又一大問題。實際的測量中，瞬變電磁法在巖石面、水泥面等不宜接地的工作區也能夠獲取精準的測量數值，體現了瞬變電磁對高阻層有突出的穿透性能。如果低阻層遮蓋于探測目標上方，其的屏蔽功能會導致瞬變電磁的探測距離縮短，增長探測時長。瞬變電磁場的傳播速度和介質電阻率存在密切關聯，一般在阻率較高的時候傳播速度較快，低阻率時則相對變慢，測量的時間也更長。但瞬變信號衰減非?？?，傳播時間較長會致使測試后續獲取的信息不夠可觀，導致一些有效信息受損。在室外測量時若遇到這種情況，需要增加發射功率，并采用科學的方法降低低阻屏蔽的影響。

3 瞬變電磁物探法在礦產資源調查中的應用

瞬變電磁物探法在礦產資源調查中的測量過程是先進行視電阻率中梯測量，劃定異常區域，參考地質調查的結果進行分析，推斷出礦體在平面內如何分布；在該區域內應用激電中梯裝置開展剖面測量，根據剖面出現的異常反映，確定礦產資源的深度及具體邊界；最后環節，通過電阻率測深裝置做測深測量，探測出電阻異常沿垂向的走向如何分布，并綜合考慮兩次的測量結果進行分析判斷，推測出礦產的分布與形態

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3.1 確定礦產資源電性參數

需要做多次的試驗確定激電中梯剖面的工作參數。較高的0線110點至150點之間以點距20m，MN=40m，按照不同的供電周期、采樣頻率、延時時間做多組試驗，測量結果可分析出：8s及16s兩種供電周期，視電阻率異常及視極化率異常的對比曲線的走勢大致相同，且供電周期增大，參數變化的趨勢也增大；延時時間變化不會對視電阻率產生較大的影響；40ms的采樣頻率比20ms的測量數據更穩定且波動更??；全面分析各種因素，試驗區域的礦體埋藏很淺，應最大程度的增加探測的深度并能反饋出異常，最終確定供電周期16s，延時250ms，采樣頻率40ms作為此次中梯測量的工作參數。

3.2 測量激電中梯剖面

瞬變電磁物探法工作時，若想探測更深的深度，也需增大供電電極距的距值，不同的電極距值可探測出不同深度的礦產資源的導電性。此次的視電阻率測深試驗選擇三極裝置，供電電極距選取了多組不同值進行測量、對比與分析，包括AB/2=5m、7.5m、10m、15m、22m、33m、50m、75m、100m、150m、220m、330m、500m、750m（ 部 分點），測量電極距MN/2分別取1m、5m、20m，替換成MN時，裝置配置2個接頭點。具體的測量按照行業制定的規范來操作。電阻率剖面法顧名思義，沿著電極測線方向逐點測量，目的是探測地下特定深度范圍內地電斷面沿水平向的分布趨勢。實際應用中，采用中梯法測量時，兩個供電電極AB之間的距離比較遠，并不設置在一處，且放置好之后很難再移動，觀測是在兩個供電電極中間的某段區域進行，在地下的礦體分布均勻、各電磁場的電荷分布呈同性的前提下，該段區域可被視為均勻電場。由此可推測，若中梯法測量后、計算出的視電阻率異常，大概率是由于均勻電流場中存在著電性不均體。

3.3 探測電阻率異常特征

該測量區域內，視電阻率由南向北、由西向東方向呈低-中-高的趨勢分布，整體視電阻率曲線波動較小，沒有較大的突變，高低阻存在異常，變化較為劇烈。由測量區域的視電阻率等值線圖可觀察出，共有四處低阻異常區域，F-1位于測區西側邊沿處，沿北向東方向分布，該處異常與地質已知的結構特征相符合；F-2位于測量區南東方向靠近邊緣部分；另兩塊低阻異常區F-3、F-4沿北向西方向延展開并將整片調查區劃分為三部分。在調查區中段較低緩的一段區域內，發現一處很明顯的高阻異常區，最大長度約750m，極限寬度約200m，視電阻率處于5832Ω·m～13323Ω·m之間，該異常區域的測量數據與地表顯露的某些特征基本符合，理論上可判斷為礦化異常所致。調查區北東部分的整體電阻率是最高的，其中有一處高阻異常區的視電阻率明顯偏高，且有向東持續延伸的趨勢。調查區南西角的高阻異常向南東方向繼續擴展，異常區最大長度約250m，極限寬度可達80m左右，異常區的范圍不大但不完整，有向南持續延展的可能。整個調查區的極化率都不高，視極化率值在0.4%～2.2%之間波動，說明異常以低極化條帶狀為主，主要沿北向西方向延展開來，與礦體帶的大體走勢基本相同，也間接證實了此處異常與構造帶有直接關系。比較突出的異常主要分布在靠近南北方向和北西方向。

視電阻率高阻異常大多分布在低極化異常及其周邊區域?？紤]到地形地貌等影響因素加以綜合分析，低極化異常與水源有著內在的某種聯系。測量區內的主要電性異常都分布在構造周邊，說明構造對礦化體有著直接且重大的影響。本測量區共存在三處電性異常，經過對測量參數的理論分析，可推斷D-I區為礦質異常導致，可更深入地開展探測工作；D-II、D-III區域的異常不夠完整，需要繼續的探測與分析以作判斷。調查區內的視電阻率總體上從南至北呈低—高—低的起伏狀分布，異常的走向與地層方向幾乎一致，與地層的關聯性很是明顯。中部區域存在一處明顯的高阻異常，從起點沿南向東方向延展，延伸的極限長度可達1km左右，最大寬度約200m，視電阻率極值1757Ω·m，異常在東南方向未完全重合，有持續延展的走勢。推測該異常區域是成礦有利位置。

該調查區的極化率變化比較平緩，視極化率（ηs）的幅值變化處于0.2%～2.7%之間，呈現南低北高的態勢，并沒有發現突出的異常，綜合考慮視電阻率異常的情況，該區域體現了相對低極化的特征。

結合視電阻率中梯和激電中梯的測量數據，在0段線的108至136號范圍內進行了激電測深測量，從探測的結果分析，電性剖面可劃分為三大部分，南區集中體現了低阻低極化的特點，北區的礦體分上下兩層結構，上層表現為高阻高極化特點，下層則呈現出高阻低極化特點；在兩種礦種的交接段周圍，出現了突出的高阻異常反應，且由淺至深延展開來，考慮到地表存在礦化現象，推斷礦化是該區異常的主要原因。將幾種主要測量方法所得到的測量數據加以全面的分析與研判，測量區內的顯著礦質異常具有明顯的高阻低極化特點，僅發現一處電性異常區段，范圍較廣，與接觸帶關聯比較緊密，且在地表探測出礦化體，可在此區域進行重點深入的探測工作。

4 結語

由上述可知，采用瞬變電磁物探法可測量出調查區內的視電阻率和視極化率的分布特點與趨勢。為深入持續的礦產資源調查提供理論指導與研究方向。測量區內的電阻率分布與礦產資源的深度、礦化體、地質構造都有很大的關系；極化率總體偏低，沒有發現顯著的異常。廣泛收集與瞬變電磁物探法及礦產資源調查相關的材料，進行全面深入的分析后，確定最合適的測量裝置和工作參數，掌握測量區內各礦體資源的分布特點。持續深入地完善和細化地質探測與礦產資源調查工作，對已探測到的異常區域開展持久研究，為國家的礦產資源開發貢獻力量。

[1]陳毓川．從三稀資源調查擴大到關鍵礦產調查是戰略性新興產業發展的必然需要——推薦閱讀《地質學報》“關鍵礦產”專輯[J]．地質論評,2019,65（04）：915-916．

[2]張小波．我國藥用礦物資源調查方法的探索與建議[J]．中國現代中藥,2019，21（01）：1293-1299．

[3]曾載淋．21世紀以來中國關鍵金屬礦產找礦勘查與研究新進展[J]．礦床地質,2019,38（05）：935-969．